7 Signes d'usure excessive

Découvrez les sept signes clés d'éléments à double vis usés, comment confirmer l'usure et quand remplacer des éléments individuels ou le jeu de vis complet.

Les éléments à double vis sont exposés à une pression continue, à des frottements, à des changements de température, à des charges abrasives et, dans certaines applications, à des additifs corrosifs. L'usure se développe progressivement, c'est pourquoi de nombreuses usines d'extrusion continuent de fonctionner sans se rendre compte à quel point la géométrie des vis a déjà changé.

Les éléments de vis usés ne provoquent pas toujours un arrêt immédiat de la machine. Le plus souvent, ils se manifestent d'abord par un rendement inférieur, un couple instable, une mauvaise dispersion, une température de fusion plus élevée ou une qualité de produit incohérente.

Remplacer les éléments trop tôt augmente les coûts de maintenance. Les remplacer trop tard peut endommager le canon, l'arbre ou d'autres composants et entraîner des temps d'arrêt imprévus.

Alors, quand faut-il remplacer les éléments à double vis ?

Les sept signes suivants peuvent aider les équipes de maintenance et de production à déterminer si les éléments de vis doivent être inspectés ou remplacés.

Une baisse progressive du débit est l’un des signes les plus courants d’usure des éléments de vis.

À mesure que le diamètre extérieur et le profil de la volée s'usent, les éléments transportent le matériau moins efficacement. Une plus grande quantité de matériau peut refluer vers l'arrière à travers l'espace élargi entre la vis et le baril, réduisant ainsi la capacité de transport effective.

Les symptômes typiques comprennent :

• Rendement inférieur à la même vitesse de vis
• Le chargeur fonctionne normalement, mais l'extrudeuse ne peut pas traiter le débit d'alimentation précédent
• Une vitesse de vis plus élevée est nécessaire pour maintenir la capacité de production d'origine
• La production devient plus sensible aux changements de matières premières
• L'alimentation et le transport deviennent instables

Cependant, la perte de rendement ne doit pas automatiquement être attribuée à l’usure des vis. Le système d'alimentation, la pression de la filière, l'état du fût et les paramètres du processus doivent également être vérifiés.

Si le débit diminue alors que la formulation et les conditions opératoires restent inchangées, les éléments de vis et le jeu du canon doivent être inspectés.

Les éléments de vis usés peuvent modifier la façon dont le matériau est transporté, comprimé, fondu et mélangé à l'intérieur du fût.

Lorsque l'efficacité du transport diminue, des matériaux peuvent s'accumuler dans certaines zones. Un remplissage excessif local, un reflux ou une position de fusion modifiée peuvent entraîner une augmentation du courant ou du couple du moteur.

Les opérateurs peuvent remarquer :

• Charge moyenne du moteur plus élevée
• Fluctuations de couple plus importantes
• Pics de couple soudains lors d’une production stable
• Alarmes de surcharge plus fréquentes
• Différents niveaux de charge par rapport à la même formulation dans le passé

Une augmentation du couple ne signifie pas toujours que les éléments de vis sont usés. Les fluctuations d'alimentation, la basse température du matériau, les tamis bloqués, la restriction de la filière et la configuration incorrecte des vis peuvent produire des symptômes similaires.

La clé est de comparer les données d’exploitation actuelles avec les données historiques pour les mêmes matériaux, rendement et vitesse de vis.

Les blocs de malaxage et les éléments de mélange dépendent de leur géométrie d'origine pour générer le cisaillement, l'écoulement d'allongement et l'échange de matière requis.

À mesure que leurs bords et leurs surfaces extérieures s'usent, l'action de mélange réelle peut devenir plus faible ou moins cohérente.

Les problèmes de qualité possibles incluent :

• Mauvaise dispersion des pigments
• Agglomérats de charges visibles
• Couleur du mélange maître incohérente
• Particules non fondues
• Répartition réduite des additifs
• Propriétés fluctuantes des produits
• Rejet de qualité plus fréquent entre les lots

Dans les polymères chargés, les plastiques techniques, les mélanges maîtres et les composés réactifs, de petits changements dans la géométrie de la section de malaxage peuvent affecter la cohérence du produit.

Avant de modifier toute la configuration des vis, il convient de vérifier l'état des blocs de pétrissage et des autres éléments à forte usure.

Les éléments de vis usés peuvent modifier le temps de séjour, le niveau de remplissage du matériau et l'endroit où se produit la fusion.

Cela peut entraîner :

• Température de fusion plus élevée
• Pression de fusion instable
• Fluctuations de pression à la filière
• Un profil de pression différent de la production précédente
• Sensibilité accrue à la vitesse de vis
• Difficulté à maintenir une fenêtre de processus stable

Lorsque le jeu augmente, une partie du matériau peut recirculer plutôt que d’avancer efficacement. L'extrudeuse peut alors nécessiter plus d'énergie mécanique pour obtenir le même rendement.

L'instabilité de la température et de la pression peut également résulter de problèmes de chauffage, de problèmes de refroidissement, de variations des matières premières ou de restrictions de filière. C'est pourquoi l'usure des vis doit être évaluée en même temps que d'autres conditions de fonctionnement.

L’inspection visuelle peut fournir des preuves importantes d’une usure excessive.

Une fois la vis retirée et nettoyée, vérifiez :

• Bouts de vol arrondis ou aplatis
• Perte du bord original du bloc de pétrissage
• Rainures longitudinales profondes
• Usure abrasive localisée
• Marques de piqûres ou de corrosion
• Fissures ou bords ébréchés
• Usure importante d'un côté de l'élément
• Adhésion du métal ou pelage de la surface
• Déformation autour de l'alésage ou de la cannelure

Différents modèles d'usure peuvent indiquer différentes causes.

Par exemple:

• Une usure uniforme du diamètre extérieur peut indiquer une usure abrasive à long terme
• L'usure localisée peut être liée à la concentration de pression ou à la configuration des vis
• Des piqûres de corrosion peuvent indiquer une attaque chimique
• Les bords ébréchés peuvent indiquer un impact, des corps étrangers ou une ténacité insuffisante
• Une usure unilatérale peut indiquer des problèmes d’alignement, d’arbre ou de canon

N'inspectez pas uniquement l'élément le plus endommagé. La disposition complète des vis doit être revue car la cause profonde peut être située dans une zone en amont ou en aval.

Le jeu effectif entre les éléments de vis et le canon est l'un des indicateurs d'usure les plus importants.

À mesure que le diamètre extérieur de la vis et l’alésage du canon s’usent, le jeu augmente. Un jeu excessif peut réduire l’efficacité du transport, les performances de mélange et la capacité de création de pression.

Pour évaluer l’état réel, il est nécessaire de mesurer :

• Diamètre extérieur de l'élément à vis
• Alésage intérieur du canon
• Porter à différentes positions circonférentielles
• Usure à différentes positions axiales
• Dégagement dans les zones principales de transport et de mélange

Le jeu acceptable dépend de la taille de l'extrudeuse, de la conception, du processus, de la géométrie des éléments de vis et des spécifications du fabricant. Une seule limite d’usure universelle ne doit pas être appliquée à chaque extrudeuse.

La méthode la plus fiable consiste à comparer les dimensions mesurées avec :

• Dessins originaux
• Nouvelles dimensions des éléments
• Dossiers d'inspection historiques
• Une zone connue non portée
• Les critères d'ingénierie du fabricant de l'équipement ou du fournisseur de remplacement

Le remplacement uniquement des éléments de vis peut ne pas restaurer les performances si le canon est également très usé.

Le profil extérieur n’est pas le seul domaine qui nécessite une inspection.

La cannelure interne, l'alésage et les faces d'extrémité transfèrent le couple et maintiennent la position axiale de l'ensemble d'éléments de vis. L'usure ou les dommages dans ces zones peuvent créer des problèmes d'assemblage et de fiabilité.

Vérifiez :

• Usure des dents cannelées
• Déformation de l'alésage interne
• Jeu excessif sur l'arbre
• Marques de frottement
• Fissures autour des racines des cannelures
• Faces d'extrémité endommagées
• Espaces entre les éléments adjacents
• Difficulté à retirer ou à installer des éléments
• Mouvement axial anormal après assemblage

Un nouvel élément de vis ne doit pas être installé sur un arbre très usé sans évaluation plus approfondie. Dans le cas contraire, le nouvel élément risque de ne pas s'ajuster correctement ou de subir des dommages prématurés aux cannelures.

Les symptômes opératoires seuls ne suffisent pas. Une inspection appropriée de l'usure doit combiner les données de processus, les mesures dimensionnelles et l'examen visuel.

Une procédure d’inspection pratique comprend les étapes suivantes.

Avant le démontage, enregistrez la séquence, la direction et la position de chaque élément.

Utilisez des photographies, des dessins ou des étiquettes numérotées. Cela évite les erreurs d'installation et permet d'identifier les zones de processus qui subissent le plus d'usure.

Le polymère résiduel peut masquer des fissures, des rainures, de la corrosion ou des dommages de surface.

La méthode de nettoyage ne doit pas endommager la surface de l'élément ni modifier les dimensions mesurées.

Ne mesurez pas un seul point.

Mesurez différents lobes, positions axiales et directions circonférentielles. Une usure irrégulière peut être manquée si seul le diamètre maximum ou minimum est enregistré.

Les nouveaux éléments de vis installés dans un fût très usé peuvent ne pas retrouver le débit ou les performances de mélange d'origine.

L'alésage du canon et l'état d'usure doivent donc être vérifiés en même temps que les éléments de vis.

Vérifiez la cannelure de l'arbre, l'alésage de l'élément, l'ajustement axial et le contact d'extrémité.

Une décision de remplacement complet doit considérer les éléments de vis, le canon et l'arbre comme un seul système d'exploitation.

Consultez les enregistrements précédents pour :

• Sortir
• Vitesse de vis
• Courant moteur
• Couple
• Pression de fusion
• Température de fusion
• Qualité du produit
• Heures d'ouverture

Un changement progressif de plusieurs paramètres fournit généralement des preuves plus solides qu’une seule lecture anormale.

Dans de nombreux cas, il n’est pas nécessaire de remplacer le jeu de vis complet.

Des éléments individuels ou groupés peuvent être remplacés lorsque :

• L'usure est concentrée dans des zones de processus spécifiques
• Les éléments restants sont toujours dans des dimensions acceptables
• Le canon et le fût sont en bon état
• La disposition originale des vis est connue
• Les éléments nouveaux et existants peuvent être correctement adaptés
• La longueur cumulée de montage reste correcte

Les emplacements typiques à forte usure comprennent :

• Zones d'alimentation et de convoyage
• Zones de fusion
• Sections de pétrissage
• Sections inversées ou à pression
• Zones d'alimentation latérales
• Sections traitant des niveaux élevés de fibre de verre ou de charge minérale

Cependant, un jeu de vis complet ou un groupe d'éléments plus important peut devoir être remplacé dans les cas suivants :

• L'usure est répartie sur plusieurs zones
• Il existe une grande différence de diamètre entre les éléments nouveaux et existants
• Les cannelures ou les arbres sont endommagés
• La configuration originale des vis ne peut pas être identifiée
• Le processus a considérablement changé
• Le canon est également très usé
• La qualité du produit ne peut pas être stabilisée par un remplacement partiel

La décision doit être basée sur la mesure et l’analyse du processus plutôt que sur la seule apparence.

La durée de vie des éléments de vis n’est pas seulement influencée par la dureté du matériau.

Pour réduire l’usure prématurée :

• Sélectionner les matériaux en fonction des conditions d'abrasion, de corrosion et d'impact
• Évitez la contamination métallique et les corps étrangers dans l'alimentation
• Maintenir des conditions d'alimentation stables
• Ne pas fonctionner en continu sous un couple anormal
• Vérifiez régulièrement le jeu entre la vis et le canon.
• Inspecter les zones à forte usure lors des arrêts planifiés
• Enregistrer les dimensions d'usure et les heures de fonctionnement
• Vérifiez le canon et l'arbre ainsi que les éléments de vis
• Revoir la configuration des vis lorsque l'usure est concentrée à plusieurs reprises dans la même position

Dans les applications hautement abrasives, l’acier à outils ou les matériaux issus de la métallurgie des poudres peuvent offrir une meilleure résistance à l’usure. Dans les applications corrosives, la résistance à la corrosion doit également être prise en compte.

Le matériau le plus cher n’est pas automatiquement le meilleur choix. Le matériau approprié doit correspondre aux conditions du processus et à la durée de vie requise.

Pour une évaluation technique ou un devis de remplacement, préparez autant d’informations suivantes que possible :

• Marque et modèle de l'extrudeuse
• Diamètre extérieur de la vis
• Entraxe de l'arbre
• Type d'élément de vis
• Longueur de l'élément
• Dimensions de cannelure interne ou d'alésage
• Disposition complète des vis
• Dessins existants
• Photos d'éléments usés
• Échantillons utilisés
• Matériau traité
• Type de remplissage et pourcentage
• Température de fonctionnement
• Qualité du matériau existant
• Quantité requise
• Description du problème d'usure ou de production

Même lorsque les dessins originaux ne sont pas disponibles, les éléments de vis usés peuvent souvent être évalués à l'aide d'échantillons, de données sur l'arbre, d'éléments adjacents et d'une reconstruction dimensionnelle.

Les éléments à double vis ne doivent pas être remplacés uniquement en fonction des heures de fonctionnement.

La décision de remplacement doit être basée sur une combinaison de :

• Modifications des résultats et des processus
• Couple et tendances actuelles
• Qualité du produit
• Usure visuelle
• Contrôle dimensionnel
• Jeu vis-baril
• État des cannelures et de l'arbre

Une inspection précoce permet dans de nombreux cas aux usines d'extrusion de remplacer uniquement les éléments critiques de la zone d'usure, réduisant ainsi les coûts de maintenance et évitant les arrêts de production inattendus.

Si votre extrudeuse connaît un rendement inférieur, un couple instable, une mauvaise dispersion ou une usure anormale, envoyez-nous la disposition des vis, les photos des éléments, les dimensions, les informations sur les matériaux, les dessins ou les échantillons utilisés.

Nos ingénieurs peuvent évaluer l'état d'usure, la portée du remplacement, la sélection des matériaux et la compatibilité avec l'arbre et le canon existants.