Inspection des groupes d’extrusion
Etudes et réalisations
PIERRE SMITD
Interprétation des avaries que l’on peut rencontrer sur les groupes d’extrusion « plastique »
Dans cette parution, nous vous proposons un résumé de différentes avaries que l’on peut rencontrer lors de l’inspection de groupe d’extrusion.
IMAGE 79-01
- 79-01-a, Traces de frottement sur les sommets de filet
Cette image peut-être tout à fait normale si votre matériel a déjà fonctionné.
Ces traces de frottement ne signifient pas pour autant que la vis à perdu dimensionnellement sur son diamètre extérieur.
Certaines de ces traces prennent naissance lors des premiers tours de fonctionnement à la mise en service, parce qu’il n’y a pas de matière au démarrage, et/ou parce que la vis est relativement lourde.
- 79-01-b, Usure prononcée sur les sommets des filets
Ici, on distingue très bien l’évolution de l’usure qui a pris naissance sur le bord d’attaque du filet.
L’abrasion de la matière extrudée et le temps sont à l’origine de cette érosion.
INAGE 79-02
- 79-02-a, Usure de l’âme de la vis
La diminution de la section de l’âme de la vis dans la zone d’alimentation peut avoir pour origine une matière trop abrasive ou un granulé livré trop froid dans l’extrudeuse.
- 79-02-b, Usure de l’épaisseur des filets
Ici aussi les filets fortement érodés dans la zone d’alimentation sont le résultat de l’extrusion de matières plastiques de plus en plus abrasives (% de matière recyclée en augmentation) et du temps.
Ce phénomène s’accélère lorsque la couche de dureté sur la vis, obtenue par nitruration est consommée par l’érosion.
Notons que l’épaisseur de cette couche protectrice est comprise entre 0,4 à 0,8 mm).
D’ordre général, les choix de construction des vis et cylindres des extrudeuses âgées de plus de 15 à 20 ans, sont de moins en moins adaptés aux matières actuelles, surtout sur les extrudeuses réservées au recyclage.
IMAGE 79-03
- 79-03-a, L’apparition de fissures sur le sommet des filets
Il y a plusieurs explications cette apparition de fissures sur le blindage déposé par soudage sur le sommet des filets.
- Avec l’usure, l’épaisseur du blindage devenue trop faible, et sous les contraintes mécaniques extérieures (frottement avec le cylindre), celle-ci tend à se déchausser au niveau de la couche de liaison.
- Suivant la nature du substrat et celle du métal d’apport, il arrive également qu’une corrosion inter-cristalline s’installe dans la couche de liaison et participe à déchausser le blindage.
- Les deux événements peuvent se combiner
- 79-03-b, Le décollement et l’absence partielle du blindage sur les sommets des filets
Sur cette image, malgré le passage du polisseur, on distingue encore la corrosion installée sous la couche résiduelle du blindage.
- 79-03-c, L’absence partielle de blindage sur le bord d’attaque du sommet du filet
Là aussi, la liaison métallurgique entre le blindage et le substrat de la vis est attaquée par un agent chimique produit ou transporté par la matière extrudée.
IMAGE 79-04
- 79-04-a, L’apparition de fissure sur le blindage des sommets de filet*
Sur certaines vis neuves blindées, mais surtout sur celles qui ont reçu une opération de régénération, il n’est pas rare de découvrir même avant leur mise en service, des fissures perpendiculaires au développé du filet.
- 79-04-b, L’absence partielle de blindage en sommet de filet
Dans l’autre cas extrême (voir point 79-03-a), si l’épaisseur du blindage devient trop épais, il arrive parfois que celui-ci se déchausse au niveau de la couche de liaison.
Cette situation existe si la hauteur du segment du blindage (entre deux fissures) devient trop importante par rapport à la section en liaison avec le substrat.
Sur l’image, on distingue très bien le décollement de trois morceaux de blindage (1,2 et 3).
- 79-04-c, L’apparition de longues fissures qui suivent le pied de filet
Il s’agit du cas le plus défavorable et le plus menaçant, car il témoigne d’un risque imminent de décollement du blindage sur une grande longueur.
En haut, à droite de l’image, on distingue l’absence d’un morceau de blindage de plusieurs centimètres.
*Il faut bien prendre conscience que le rechargement d’une vis d’extrusion en apportant un métal d’apport plus dur que celui du substrat de la vis nécessite une procédure extrêmement stricte. Bien souvent en réparation, l’état de l’Art consiste à déposer un métal d’apport que l’on maitrise sur un support dont on ne connait pas toujours la nature métallurgique, ni même le type de traitement qu’il a reçu.
Il faut également admettre que certains matériaux n’acceptent pas d’opération de soudage unique ou cumulées. C’est assez fréquent avec les vis LOW COST.
IMAGE 79-05
- 79-05-a, Le passage d’un corps étranger dans la fenêtre d’alimentation
Inutile de vous dire que l’opérateur et la barre qu’il manipulait, doivent encore avoir en mémoire le souvenir d’avoir tenté de « débourrer » la trémie d’alimentation de l’extrudeuse.
Ou peut-être s’agit-il tout simplement du passage d’un corps étranger perdu lors d’une opération de maintenance, ou présent dans la matière stockée avant extrusion.
Quoi qu’il en soit lorsque l’événement se produit, il est déjà trop tard pour stopper la rotation de l’extrudeuse.
Le morceau de métal détaché se coincera rapidement dans la section de passage la plus réduite de la vis, la bloquant en rotation, avec le risque que cette dernière se brise sous les effets du couple moteur.
- 79-05-b, Traces d’arrachement de métal sur la vis
On distingue très bien à cet endroit les multiples passages de corps étrangers sur l’extrémité de la vis.
IMAGE 79-06
- 79-06-a, L’usure prononcée des rainures de gavage dans la zone d’alimentation
Au même titre que la réduction de l’âme de la vis, l’usure des rainures de gavage dans la zone d’alimentation a pour origine une matière fortement abrasive, un granulé trop froid.
Egalement, une fois la couche de dureté disparue, l’empreinte de l’érosion grandie de plus en plus rapidement.
Cette avarie a pour effet de diminuer le débit de l’extrudeuse. Indication que l’on interpréter avec la diminution et/ou les variations de pression de l’extrudeuse. Les matières plus lubrifiées « passent » mal…
IMAGE 79-07
- 79-07-a, Les arrachements de métal provoqués par le passage de corps étrangers
L’ébrèchement à l’entrée du fourreau (plan de joint avec la culasse) a dans ce cas et pour origine le passage de corps étrangers dans la matière. Il est fort probable que ces morceaux durs se sont coincés avec la rotation de la vis.
Ce phénomène s’amplifie lorsque la culasse est fortement usée, rendant saillant la plan de joint du fourreau.
- 79-07-b, Dégradation du blindage dans les fourreaux bimétalliques
Un autre exemple de dégradation du fourreau avec le coincement d’un corps étranger dans la matière à extruder. Ici, il s’agit d’une entrée de fourreau protégée par une bague rapportée en carbure de tungstène.
IMAGE 79-08
- 79-08-a, Corrosion sur les surfaces de rétention
Toutes les surfaces extérieures des vis ne reçoivent pas les mêmes pressions exercées par le travail de la matière extrudée. Certaines zones, certaines surfaces sont à l’abri de ces turbulences et accumulent de la matière moins souvent renouvelée.
Celle-ci-se colle à la vis, durcit et forme des faux talus qui emprisonneront des agents chimiques corrosifs.
- 79-08-b, Apparition de corrosion sous les couches d’encrassement
Une autre image d’une surface corrodée (ici décapée après le passage du polisseur), qui s’est formée sous une couche vieillissante de matière accumulée avec le temps.
Il est nécessaire de visiter au moins une fois par an les ensembles d’extrusion.
Même décapée, la surface de la vis durcie par nitruration (il est donc difficile de faire disparaître les cratères par meulage), et présentant une empreinte de corrosion, accumulera de nouveau et encore plus rapidement de la matière.
IMAGE 79-09
- 79-09-a, L’usure prononcée du diamètre extérieur en bout de vis
Afin d’imager au mieux l’usure extérieur d’une vis, on ne présentera que l’usure flagrante d’un malaxeur à fragmentation.
La diminution du diamètre extérieur de la vis diminue sa capacité de transport, augmentant ainsi les effets de cisaillement et donnant naissance à une dégradation et/ou une transformation non-attendue de la matière (ex. : points noirs, jaunissement, etc.)
Il est également nécessaire de contrôler* dimensionnellement le diamètre extérieur de la vis et la comparer avec celle du fourreau.
*Nous vous invitons à vous référer au tableau des jeux fonctionnels de construction en suivant le chemin ci-dessous, afin de faire un comparatif.
IMAGE 79-10
- 79-10-a, L’encrassement des vis d’extrusion
Un exemple de plus qui confirme la nécessité de visiter les vis d’extrudeuse régulièrement.
Ici, une vis fortement encrassée dans les zones où la matière est moins souvent renouvelée (zone de rétention), favorisant le développement de la corrosion.
(Voir IMAGE 79-08)
Pierre Smitd
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