Remplacement des éléments de vis usés dans une ligne de composition renforcée de fibres de verre

Les plastiques renforcés de fibres de verre imposent des exigences élevées aux éléments de vis des extrudeuses bi-vis.

Lors du compoundage continu, les fibres de verre entrent en contact répété avec les éléments de convoyage, les blocs de malaxage et d'autres composants de mélange. Au fil du temps, cette action abrasive peut user progressivement les filets de vis, les arêtes et les surfaces de travail, en particulier dans les zones de convoyage et de mélange à forte charge.

Dans ce projet, le client utilisait une ligne de compoundage bi-vis pour des plastiques techniques renforcés de fibres de verre. Après une production prolongée, plusieurs éléments de vis présentaient une usure notable et le client prévoyait de remplacer les composants usés tout en conservant l'arbre existant et les éléments réutilisables.

Le défi principal n'était pas simplement de fabriquer de nouveaux éléments de vis. Les pièces de rechange devaient également correspondre avec précision à la configuration de vis existante, à la cannelure de l'arbre et aux éléments voisins.

Après le retrait du jeu de vis, l'usure s'est avérée concentrée principalement dans plusieurs sections de convoyage et de mélange.

Les signes typiques comprenaient :

• Diamètre extérieur réduit sur les filets de vis
• Arêtes arrondies sur les surfaces de travail usées
• Usure inégale entre les différents éléments
• Traces d'abrasion visibles causées par le traitement des fibres de verre
• Jeu accru entre les éléments de vis et le fourreau

Ces changements peuvent sembler graduels, mais ils peuvent affecter le comportement de traitement de l'ensemble du jeu de vis.

À mesure que le profil de la vis s'use, l'efficacité du convoyage du matériau peut diminuer. Dans les zones de mélange, les surfaces de malaxage usées peuvent également modifier les conditions de cisaillement et d'échange de matière.

Pour cette raison, la décision de remplacement était basée à la fois sur l'état des éléments individuels et sur leur position dans la configuration complète de la vis.

L'extrudeuse bi-vis utilisait une conception de vis modulaire, permettant de retirer les éléments individuels de l'arbre cannelé.

Après inspection, tous les éléments n'avaient pas atteint le même niveau d'usure.

Certains éléments étaient encore utilisables, tandis que plusieurs composants dans les zones d'usure plus importante nécessitaient un remplacement.

Le remplacement des seules sections affectées offrait plusieurs avantages :

• Coût des pièces de rechange inférieur
• Réduction du remplacement inutile de composants utilisables
• Planification de maintenance simplifiée
• Conservation de la configuration de vis existante
• Temps de préparation plus court par rapport au remplacement de l'ensemble

Cependant, le remplacement partiel nécessite un contrôle dimensionnel précis.

Un nouvel élément ne peut pas simplement être installé à côté d'un élément fortement usé sans vérifier la différence de géométrie et l'état d'assemblage.

Avant la fabrication des pièces de rechange, les éléments usés ont été mesurés et comparés aux composants de vis restants.

L'inspection s'est concentrée sur :

• Diamètre extérieur de la vis
• Longueur de l'élément
• Géométrie du filet
• Pas et sens de la vis
• Structure du bloc de malaxage
• Profil de la cannelure interne
• Dimensions des faces d'extrémité
• Position dans l'agencement complet de la vis

Pour les échantillons usés, les dimensions mesurées ne peuvent pas toujours être considérées comme les dimensions de conception d'origine.

Les zones les plus sévèrement usées peuvent avoir déjà perdu une partie de leur profil d'origine. Par conséquent, la reconstruction dimensionnelle doit également prendre en compte les éléments adjacents, les surfaces de référence non usées, les dimensions de l'arbre et l'agencement général de la vis.

Ceci est particulièrement important pour les projets de remplacement OEM où le dessin de fabrication d'origine n'est pas disponible.

La cannelure interne est l'une des interfaces les plus importantes dans un système de vis modulaire.

Les éléments de vis de remplacement doivent glisser correctement sur l'arbre existant tout en maintenant une transmission de couple fiable.

Les détails suivants ont donc été vérifiés :

• Géométrie de la cannelure interne
• Profil et dimensions des dents
• État de l'alésage de l'élément
• Ajustement axial
• Contact de la face d'extrémité
• Compatibilité avec les éléments adjacents

L'agencement de la vis a également été enregistré avant la production finale afin que les éléments de remplacement puissent être installés dans leurs positions fonctionnelles d'origine.

Pour le compoundage renforcé de fibres de verre, ceci est particulièrement important dans les zones de malaxage et de transition, où un changement de géométrie ou de séquence peut altérer la dispersion, la distribution des fibres et le temps de séjour du matériau.

Les composés renforcés de fibres de verre créent une usure abrasive nettement plus importante que de nombreux polymères non chargés.

Par conséquent, la sélection des matériaux doit tenir compte de :

• Teneur en fibres de verre
• Type de polymère
• Vitesse de la vis
• Pression locale
• Intensité du mélange
• Durée de vie requise
• Position de l'usure dans la configuration de la vis

Pour les applications à forte usure, des aciers à outils trempés ou des matériaux de métallurgie des poudres appropriés peuvent être envisagés en fonction des conditions d'exploitation.

L'objectif n'est pas simplement de sélectionner le matériau ayant la dureté la plus élevée.

La résistance à l'usure, la ténacité, la stabilité dimensionnelle et la compatibilité avec l'environnement de traitement doivent être considérées ensemble.

Différentes zones de vis peuvent également nécessiter différentes stratégies de matériaux. Une section de malaxage fortement chargée, par exemple, peut connaître des conditions d'usure différentes d'une section de convoyage à pression relativement faible.

Après confirmation des dimensions requises et des spécifications des matériaux, les éléments de remplacement ont été fabriqués pour correspondre à l'équipement existant.

Le processus de fabrication s'est concentré sur plusieurs points critiques :

• Usinage précis du profil de la vis
• Longueur constante de l'élément
• Usinage précis de la cannelure
• Traitement thermique contrôlé
• Précision des faces d'extrémité
• Finition de surface
• Inspection dimensionnelle avant livraison

Pour les pièces de rechange, la cohérence avec le jeu de vis existant est aussi importante que les dimensions du composant individuel.

Même un élément correctement fabriqué peut causer des problèmes d'assemblage si sa longueur cumulée, son ajustement de cannelure ou sa transition avec les éléments voisins est incorrect.

Avant l'expédition, les éléments de vis de remplacement ont été vérifiés pour leur compatibilité dimensionnelle et d'assemblage.

L'inspection comprenait :

• Diamètre extérieur
• Longueur totale
• Cannelure interne
• Géométrie de la face d'extrémité
• État de surface
• Cohérence du profil
• Ajustement avec l'interface de l'arbre spécifiée

L'objectif était de s'assurer que le client pouvait remplacer les composants usés sans changer l'arbre existant ou l'agencement complet de la vis.

Les éléments de vis usés ont été remplacés dans les zones d'usure identifiées, tandis que les éléments réutilisables sont restés en service.

Cela a permis au client de conserver la configuration de vis modulaire existante tout en remplaçant les composants les plus affectés par l'abrasion des fibres de verre.

Pour ce type de projet de maintenance, la principale valeur du remplacement partiel n'est pas simplement le coût réduit des composants.

Un remplacement réussi dépend également de :

• Identification correcte de la zone d'usure réelle
• Reconstruction précise des dimensions usées
• Sélection appropriée des matériaux
• Compatibilité fiable de la cannelure
• Correspondance correcte avec les éléments existants
• Inspection de l'état du fourreau et de l'arbre

Si ces facteurs sont ignorés, de nouveaux éléments de vis peuvent ne pas restaurer l'état de fonctionnement attendu ou peuvent s'user prématurément.

Le compoundage renforcé de fibres de verre peut provoquer une usure abrasive concentrée dans les sections de convoyage, de malaxage et de mélange d'une extrudeuse bi-vis.

Lorsque l'usure est limitée à des zones spécifiques, le remplacement de l'ensemble du jeu de vis peut ne pas être nécessaire.

En identifiant les zones d'usure réelles, en reconstruisant la géométrie d'origine et en faisant correspondre avec précision les éléments de remplacement avec l'arbre et l'agencement de vis existants, les composants usés peuvent souvent être remplacés individuellement ou par section fonctionnelle.

Pour les éléments de vis de remplacement OEM, les dessins sont utiles mais pas toujours essentiels. Les échantillons existants, les données de l'arbre, la configuration de la vis et les informations de traitement peuvent également servir de base à une évaluation technique.