W przemyśle gumowym, tworzyw sztucznych i materiałów kompozytowych, mieszalnik zamknięty jest jednym z najważniejszych elementów wyposażenia. Jego wirnik, pracujący w warunkach ciągłej wysokiej temperatury, wysokiego ciśnienia i intensywnych sił ścinających, jest narażony na silne zużycie ścierne. Z czasem łopatki wirnika ulegają stopniowemu zużyciu, zmęczeniu podłoża i zmniejszeniu twardości powierzchni. Wraz ze wzrostem luzu i niestabilnością przepływu materiału, mieszalnik zamknięty może być narażony na większe zużycie energii, wibracje, a nawet nieoczekiwane przestoje.
Dlatego też poprawa parametrów powierzchni wirnika, zwiększenie odporności na zużycie i wydłużenie żywotności sprzętu stały się podstawowymi celami zarówno w procesie produkcji, jak i regeneracji.
Warunki pracy i wyzwania związane z wirnikami mieszalników wewnętrznych
Wirniki mieszalników wewnętrznych — takie jak modele Banbury i Intermix — muszą wytrzymywać ekstremalne warunki występujące podczas mieszania gumy:
- Cząsteczki ścierne, takie jak sadza, krzemionka, tlenek cynku i dodatki, nieustannie uderzają w powierzchnie łopat wirnika i powodują ich tarcie.
- Wirnik jest jednocześnie poddawany dużym naprężeniom ścinającym, podwyższonej temperaturze i ścisłemu kontaktowi ze ścianą komory mieszania, co powoduje pęknięcia zmęczeniowe i łuszczenie się powierzchni.
- Tradycyjne metody naprawy, obejmujące miejscowe spawanie lub obróbkę cieplną, zapewniają ograniczoną trwałość i wymagają częstej konserwacji.
Wyzwania te podkreślają zapotrzebowanie na metodę wzmacniania powierzchni zapewniającą dużą twardość, wytrzymałość, odporność na ścinanie i długoterminową stabilność operacyjną.
Czym jest spawanie PTA (łukiem plazmowym)?
Spawanie łukiem plazmowym (PTA)jest zaawansowaną technologią stopowania i wzmacniania powierzchni.
Za pomocą wysokoenergetycznego łuku plazmowego proszki metali – takie jak stopy na bazie niklu, stopy na bazie kobaltu lub kompozyty WC/Ni – są topione i precyzyjnie osadzane na powierzchni wirnika. Po zestaleniu materiał tworzy gęstą, pozbawioną defektów warstwę stopu, silnie związaną metalurgicznie z podłożem wirnika.
Główne zalety spawania PTA
- Silne wiązanie metalurgiczne pomiędzy powłoką i podłożem;
- Regulowana grubość powłoki, typowo 0,8–3 mm;
- Niski stopień rozcieńczenia i jednorodna mikrostruktura;
- Kompatybilność z systemami automatycznymi i robotycznymi zapewniającymi stabilną produkcję.
Spawanie PTA stało się jedną z najskuteczniejszych technik wzmacniania powierzchni, służącą do poprawy trwałości wirników mieszalników wewnętrznych.
Ograniczenia tradycyjnych metod naprawy wirników
Chociaż w celu zwiększenia odporności wirnika na zużycie powszechnie stosuje się napawanie, natryskiwanie cieplne i utwardzanie powierzchniowe, metody te często mają następujące wady:
Słabe wiązanie mechaniczne, powodujące, że powłoka jest podatna na łuszczenie się pod wpływem dużego obciążenia;
•Wysokie rozcieńczenie, zmniejszające twardość stopu i odporność na zużycie;
•Deformacje termiczne mające wpływ na dokładność wymiarową;
•Stosunkowo krótka żywotność, skutkująca koniecznością częstych napraw i kosztownymi przestojami.
Ograniczenia te zachęcają branżę do stosowania bardziej zaawansowanych i ekonomicznych rozwiązań wzmacniających.
Zasady stosowania spawania metodą PTA na wirnikach mieszalników wewnętrznych
Spawanie PTA stosuje się w najbardziej krytycznych i najbardziej narażonych na zużycie obszarach wirnika:
•Krawędzie natarcia i powierzchnie boczne łopatek śrubowych;
•Powierzchnie czołowe wirnika mające kontakt z komorą mieszającą;
•Strefy o dużym tarciu i uderzeniach, w których przepływ materiału jest najbardziej agresywny.
W trakcie obróbki proszek stopowy jest wprowadzany do łuku plazmowego, natychmiast się topi i łączy z powierzchnią wirnika.
Uzyskana powłoka charakteryzuje się dużą twardością, lepszą odpornością na ścinanie i jednolitą jakością powierzchni, co gwarantuje stabilną pracę wirnika w trakcie ciągłych cykli mieszania.
Korzyści dla wydajności wynikające ze wzmocnienia PTA
Wzmocnienie powierzchni metodą PTA znacząco poprawia ogólną wydajność wirników mieszalników wewnętrznych:
- Twardość powierzchni: HRC 55–65, możliwa do dostosowania poprzez wybór stopu;
- Odporność na zużycie: żywotność wydłużona 3–6 razy;
- Wytrzymałość wiązania: powyżej 70 MPa, zapewniająca długotrwałą przyczepność;
- Wydajność operacyjna: Gładsze powierzchnie wirnika poprawiają przepływ materiału, zwiększając wydajność mieszania o około 10%.
Dzięki wzmocnionej powierzchni PTA wirnik pozostaje stabilny nawet w ekstremalnych warunkach pracy, co zmniejsza częstotliwość przestojów i obniża koszty konserwacji.
Wniosek
W przypadku wirników mieszalników wewnętrznych pracujących w warunkach intensywnego zużycia i ścinania, spawanie łukiem plazmowym PTA stanowi skuteczne i ekonomiczne rozwiązanie wzmacniania powierzchni.
Niezależnie od tego, czy jest stosowana do produkcji nowych wirników, czy do regeneracji zużytych podzespołów, technologia PTA zapewnia znaczną poprawę odporności na zużycie, stabilności operacyjnej i żywotności.
Shanghai Duomu Industrial Co., Ltd.zapewniarozwiązania dostosowane do powierzchni spawanych metodą PTAoferując dostosowane systemy stopowe i zoptymalizowane parametry procesu, aby pomóc klientom zmaksymalizować wydajność sprzętu i długoterminową niezawodność.
Czas publikacji: 14-11-2025