Fehleranalyse: Warum kam es in einer Compoundierlinie mit hohem Füllstoffgehalt zu einem vorzeitigen Verschleiß der Zylinderauskleidung?

Bei einem Kunden, der eine Doppelschnecken-Extrusionslinie für die Compoundierung von Kunststoffen mit hohem Füllstoffgehalt betreibt, kam es zu einem vorzeitigen Verschleiß der Zylinderauskleidung. Der Produktionsprozess umfasste die kontinuierliche Extrusion von Formulierungen, die einen hohen Anteil an mineralischen Füllstoffen wie Calciumcarbonat und Talk enthalten.

Obwohl die Anlage unter normalen Produktionsbedingungen betrieben wurde, erreichte die Laufauskleidung viel früher als erwartet ihre Verschleißgrenze. Der Kunde forderte eine technische Bewertung, um die Grundursache des Fehlers zu ermitteln und eine geeignetere OEM-Ersatzlösung zu finden.

Der Kunde forderte:

• Analyse des vorzeitigen Verschleißes der Laufbuchse
• Volle Kompatibilität mit dem vorhandenen Extruder
• Verbesserte Verschleißfestigkeit für Anwendungen mit hohem Füllstoffgehalt
• Zuverlässiger Langzeit-Dauerbetrieb
• Reduzierte Wartungshäufigkeit aufgrund von Linerverschleiß

Zurückgesandte Laufauskleidungskomponenten wurden überprüft, um die Verschleißverteilung zu bewerten.

Der stärkste Verschleiß wurde beobachtet bei:

• Förderstrecken für hohe Füllmengen
• Mischzonen mit hoher Scherung
• Bereiche, die einem kontinuierlichen abrasiven Materialfluss ausgesetzt sind

Der örtliche Bohrungsverschleiß überstieg in mehreren Abschnitten die normale Betriebsgrenze. Auch entsprechende Schneckenelemente zeigten spürbaren Verschleiß, was darauf hindeutet, dass das Verschleißmuster aus dem Zusammenspiel zwischen Schneckenkonfiguration, verarbeiteten Materialien und Betriebsbedingungen resultiert.

Die technische Analyse identifizierte mehrere beitragende Faktoren.

Hohe Konzentrationen mineralischer Füllstoffe führten während der Produktion zu einer kontinuierlichen Erosion der Oberfläche der Fassauskleidung.

Das ursprüngliche Linermaterial eignete sich für herkömmliche Compoundierungsanwendungen, war jedoch nicht für eine längere Einwirkung stark abrasiver Formulierungen optimiert.

Mischzonen unterliegen höheren Scherkräften als Förderabschnitte, was zu einem schnelleren lokalen Verschleiß führt.

Lange Betriebszyklen beschleunigten den kumulativen Verschleiß im gesamten Lauf.

Basierend auf den Verarbeitungsbedingungen des Kunden wurde die Ersatzlaufauskleidung optimiert durch:

• Auswahl einer verschleißfesten Legierung, die für abrasive Anwendungen geeignet ist
• Optimierung der Linerkonfiguration in Abschnitten mit hohem Verschleiß
• Beibehaltung der vollständigen Kompatibilität mit der Originallaufbaugruppe
• Beibehaltung der vorhandenen Schrauben- und Zylinderschnittstellenabmessungen

Ziel war es, die Verschleißfestigkeit zu verbessern und gleichzeitig die vollständige Austauschbarkeit mit der Originalausrüstung aufrechtzuerhalten.

Die Qualitätskontrolle umfasste:

• Koordinatenmessgerät (KMG)
• Bohrungsmessung
• Überprüfung der Konzentrizität
• Überprüfung der Montagemaße

• Analyse der chemischen Zusammensetzung
• Überprüfung der Wärmebehandlung
• Härteprüfung

• Sichtprüfung
• Dimensionsüberprüfung
• Prüfung der Baugruppenkompatibilität

Um eine vollständige Produktrückverfolgbarkeit zu gewährleisten, wurden Prüfprotokolle dokumentiert.

Nach der Installation passte die Ersatzzylinderauskleidung zum vorhandenen Extrusionssystem und stellte eine stabile Produktion wieder her.

Dieser Fall zeigt, dass vorzeitiger Liner-Verschleiß bei Compoundierungsanwendungen mit hohem Füllstoffgehalt häufig durch die kombinierten Auswirkungen von Schleifformulierungen, Materialauswahl, lokaler Scherbelastung und kontinuierlichem Betrieb verursacht wird. Die Auswahl eines geeigneten verschleißfesten Auskleidungsmaterials unter Einhaltung präziser Herstellungs- und Inspektionsstandards kann eine geeignetere OEM-Ersatzlösung für anspruchsvolle Extrusionsbedingungen bieten.

Mineralische Füllstoffe wie Calciumcarbonat und Talk reiben die Lineroberfläche während der Extrusion kontinuierlich ab, was mit der Zeit zu einem höheren Verschleiß führt.

Nein. Der Verschleiß wird neben dem Auskleidungsmaterial auch durch verarbeitete Materialien, Schneckenkonfiguration, Betriebsbedingungen und Wartungspraktiken beeinflusst.

Ein Austausch sollte geprüft werden, wenn der Bohrungsverschleiß akzeptable Grenzen überschreitet oder beginnt, das Schraubenspiel und die Prozessstabilität zu beeinträchtigen.

Die Kompatibilität wird vor der Herstellung durch Maßmessung, KMG-Inspektion und Baugruppenvalidierung überprüft.

Die Auswahl verschleißfester Materialien, die für die Verarbeitungsanwendung geeignet sind, und die regelmäßige Inspektion sowohl der Zylinderauskleidungen als auch der Schneckenelemente können dazu beitragen, vorzeitigen Verschleiß zu reduzieren.