دليل لولب وأسطوانة الطارد: الأنواع والتصميم والمواد ومتى يجب الاستبدال

يشكّل لولب الطارد والأسطوانة (البرميل) الزوجَ المتطابق الذي يؤدي معظم العمل داخل الطارد. فهما معًا ينقلان البلاستيك ويصهرانه ويخلطانه ويولّدان الضغط الذي يدفعه عبر القالب. ويتوقف مدى جودة أدائهما لهذه المهمة على بُعد صغير واحد، هو الخلوص بين أسنان اللولب وجدار الأسطوانة.

مع تآكل اللولب والأسطوانة، يتسع هذا الخلوص. فيبدأ المصهور في الانزلاق عائدًا فوق أسنان اللولب، وينخفض الإنتاج لكل دورة من دورات اللولب، وترتفع درجة حرارة المصهور، وكثيرًا ما يحدث ذلك قبل وقت طويل من أن يفكر أحد في سحب اللولب. لهذا من المجدي أن تختار التكوين والهندسة والمادة المناسبة لخلطتك منذ البداية، وأن تحتفظ بتقرير الفحص المرفق بأي طقم جديد. فكل فحص لاحق للتآكل يقارن قياساتك بتلك الأبعاد الأصلية للطقم الجديد. ويُعدّ انخفاض الإنتاج لكل دورة لولب أو ارتفاع درجة حرارة المصهور إشارتك للتوقف وإجراء القياس.

ما وظيفة لولب وأسطوانة الطارد، ولماذا تهمّ؟

يدور لولب الطارد داخل أسطوانة مسخّنة. فهو ينقل الحبيبات أو المسحوق إلى الأمام، ويصهرها بفعل القص وحرارة الأسطوانة، ويخلط المصهور، ثم يضخه إلى القالب.

في اللولب الأحادي القياسي، يجري هذا العمل في ثلاثة أقسام، ويقلّ عمق القناة من قسم إلى الذي يليه:

• قسم التغذية: ينقل الحبيبات الصلبة أو المسحوق بعيدًا عن القادوس.
• قسم الانضغاط: تعمل القناة الأقل عمقًا على رصّ المادة وصهرها.
• قسم القياس: يوصل المصهور إلى القالب بضغط ثابت.

يتولى اللولب والأسطوانة النقل والصهر وتوليد الضغط، ولذلك يتحكمان في ثلاثة أمور لا يستطيع أي جزء لاحق في الخط إصلاحها: الإنتاج لكل دورة لولب، ودرجة حرارة المصهور وتجانسه عند القالب، ومدة استمرار هذا الأداء. والتآكل يضر بالثلاثة معًا. فمع تآكل اللولب تصغر أسنانه بينما يتسع تجويف الأسطوانة. فتتسع الفجوة بينهما، ويتسرب المصهور إلى الخلف فوق أسنان اللولب بدلًا من أن يتقدم إلى الأمام.

نصنع اللوالب والأسطوانات كلتيهما داخل مصنعنا، إلى جانب علب التروس التي تُدير هذه اللوالب. وتُشغَّل لوالب وأسطوانات الطارد لدينا من فولاذ سبائكي مستورد من ألمانيا أو اليابان. ونحدد مواضع تجاويف الأسطوانات على آلات تخريم خاصة، ثم نُنهيها على مخارط التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC)، بحيث يُطابَق كل لولب مع أسطوانته الخاصة. وتعتمد طريقة بناء اللولب والأسطوانة، ثم فحصهما لاحقًا، أولًا على سؤال واحد: هل يعمل الطارد بلولب واحد أم بلولبين؟

تُقطع أسنان اللولب على آلات CNC لتفريز الأسنان الحلزونية في مصنعنا الخاص.

نظرة سريعة على أسطوانات الطارد أحادي اللولب وثنائي اللولب

يعمل الطارد أحادي اللولب بلولب واحد داخل تجويف أسطوانة دائري. أما الأسطوانة ثنائية اللولب فلها تجويف على شكل دائرتين متداخلتين يتسع للولبين متعاشقين. ويؤثر شكل التجويف في مواضع ظهور التآكل وفي عدد القياسات اللازمة لاكتشافه.

طقم لولب ثنائي متوازٍ وأسطوانته مزدوجة التجويف. ويتسع التجويف المتداخل على شكل دائرتين لكلا اللولبين.

تختلف اللوالب الثنائية أيضًا في اتجاه دورانها. فاللوالب متوافقة الدوران تدور في الاتجاه نفسه، أما اللوالب عكسية الدوران فتدور في اتجاهين متعاكسين. وقد صُمم الطارد ثنائي اللولب المتوازي عكسي الدوران لدينا لإنتاج مقاطع البولي فينيل كلوريد (PVC) الصلب، وأنابيب PVC، وألواح المركّبات الخشبية البلاستيكية (WPC). وتتجاوز الفروق بين هذه التكوينات شكلَ التجويف بكثير، ويتناولها دليلنا حول أنواع الطوارد ثنائية اللولب بالتفصيل. وأيًّا كان التكوين، فإن هندسة اللولب هي التي تحدد كيفية انصهار المادة.

هندسة اللولب: نسبة الطول إلى القطر (L/D) ونسبة الانضغاط وعمق القناة

تحدد خمسة معايير تصميمية أداءَ لولب الطارد: القطر، ونسبة الطول إلى القطر (L/D)، ونسبة الانضغاط، وعمق القناة، وخطوة سن اللولب. ويغيّر كلٌّ منها طريقة نقل اللولب للمادة وصهرها وتوليد الضغط فيها:

• القطر يحدد مقدار ما يستطيع اللولب إنتاجه. فاللولب الأكبر ينقل مادة أكثر مع كل دورة.
• نسبة L/D هي الطول المسنّن للولب مقسومًا على قطره. ويمنح اللولب الأطول المادةَ مسافةً أكبر للانصهار والخلط والتنفيس قبل أن تصل إلى القالب.
• نسبة الانضغاط تقارن عمق القناة في قسم التغذية بعمقها في قسم القياس. وهي مجرد نسبة، لذا قد يختلف لولبان لهما نسبة الانضغاط نفسها في أعماق القنوات وأطوال الأقسام.
• عمق القناة هو المسافة من قمة سن اللولب إلى جذر اللولب. والقناة الأقل عمقًا تُسلّط قصًّا أكبر على المادة. وفي قسم التغذية، يحدد العمق أيضًا ما إذا كان المسحوق سيتغذى بسلاسة. وفي طواردنا عكسية الدوران، يُختار عمق منطقة التغذية بحيث يمنع تكوّن الجسور في مسحوق PVC الصلب.
• خطوة سن اللولب هي المسافة من سن إلى السن التالي. أما خلوص أسنان اللولب فهو الفجوة بين قمم الأسنان وتجويف الأسطوانة، وهو البُعد الذي يغيّره التآكل.

تُظهر سلسلة TSE لدينا من الطارد ثنائي اللولب المتوازي عكسي الدوران كيف يزداد الإنتاج بزيادة قطر اللولب مع ثبات نسبة L/D:

نعدّل الخطوة وعمق القناة ونسبة L/D ونسبة الانضغاط بما يناسب كل مادة خام وكل تطبيق، ونستخدم مصنعنا التجريبي لنوصي بهندسة اللولب الملائمة لعملية معينة. والهندسة ليست سوى عامل واحد في جودة المنتج. فالتركيبة، وملف درجات حرارة الأسطوانة، ومعدل التغذية لها أثرها أيضًا، كما يوضح مقالنا عن العوامل المؤثرة في جودة إنتاج طارد PVC. وفي الطارد ثنائي اللولب عكسي الدوران، تؤثر الهندسة كذلك في القوى التي تُسلّطها اللوالب على الأسطوانة وعلبة التروس.

تُشغَّل الخطوة وعمق القناة ومقطع سن اللولب وفق الهندسة المحددة لكل خلطة.

اللوالب الثنائية عكسية الدوران: إلى أين تتجه القوى والتآكل

في الطارد ثنائي اللولب عكسي الدوران، يُعصر المصهور عبر فجوة الكالندر بين اللولبين. ويولّد ذلك قوى فصل قوية تدفع اللولبين نحو جدار الأسطوانة، فتتآكل الأسطوانة في نطاق يمكن التنبؤ به بدلًا من أن تتآكل بالتساوي. وفي الأسطوانات التي تعالج PVC الصلب، يظهر أشد التآكل عادةً عند 30° إلى 60° من الخط الرأسي في كل تجويف، أي قرابة موضعي الساعة 10 والساعة 2. وفي الطوارد الأكبر حجمًا، قد يُزيح وزنُ اللولبين هذا النطاق إلى الخارج قليلًا.

في الأسطوانة مزدوجة التجويف عكسية الدوران، يقع نطاق التآكل عند 30° إلى 60° من الخط الرأسي في كل تجويف، لذا قد تُغفله القراءات المأخوذة عند أعلى التجويف وأسفله فقط.

ويدفع ضغط المصهور نفسه اللولبين إلى الخلف أيضًا، وتتحمل هذا الحمل محامل الدفع المركّبة على أعمدة الخرج في علبة التروس. وفي الطارد ثنائي اللولب، يتقارب العمودان كثيرًا، مما لا يترك سوى مساحة صغيرة لتلك المحامل. وتزيد سرعات اللولب المنخفضة في الطارد عكسي الدوران من صعوبة مهمتها.

نصنع داخل مصنعنا لوالب وأسطوانات وعلب تروس الطارد ثنائي اللولب المتوازي عكسي الدوران لدينا، وتستخدم علب التروس لدينا محامل دفع من INA. ويتولى كبار مهندسينا تشغيل كل طقم لوالب وكل أسطوانة وعلبة تروس وضبطها بدقة في مصنعنا. فالقوى تحدد مكان حدوث التآكل، والمواد تحدد سرعة حدوثه.

مواد اللولب والأسطوانة: النترجة، وثنائي المعدن، والطلاءات

تحدد المادة والمعالجة السطحية المدة التي يحافظ فيها لولب الطارد وأسطوانته على خلوصهما. ويعتمد الاختيار الصحيح على مصدر الضرر: التآكل الكيميائي، أو البري، أو كليهما. وتغطي أربعة خيارات معظم الحالات:

تستوفي لوالبنا وأسطواناتنا القياسية المعالجة بالنترجة المواصفات المعلنة التالية:

• الفولاذ: فولاذ نترجة وفق المعايير الصناعية اليابانية (JIS) SACM 645 أو المعهد الألماني للتقييس (DIN) 34CrAlNi7.
• المعالجة: نترجة غازية طويلة المدة أو نترجة أيونية.
• صلادة السطح: صلادة روكويل C (HRC) 65 أو أعلى، بما يعادل صلادة فيكرز (HV) 900 أو أعلى.
• عمق الطبقة المقسّاة: 0.6 mm أو أكثر.
• خشونة السطح (Ra): 0.8 µm أو أقل على اللولب، و0.4 µm أو أقل على تجويف الأسطوانة.
• الاستقامة: 0.05 mm أو أقل.

فحوص التخريم والصلادة والخشونة والاستقامة التي تستند إليها المواصفات أعلاه.

وللتطبيقات الأشد صعوبة، نصنع أيضًا لوالب وأسطوانات ثنائية المعدن، تُلحم فيها سبائك أساسها النيكل أو التنغستن والكروم بالفولاذ الأساسي. ووفقًا لأرقامنا، تدوم أطول بمرتين إلى ثلاث مرات، لا سيما مع الخلطات المدعّمة بالألياف الزجاجية أو المحتوية على مواد مالئة. ويعتمد الخيار الأفضل لخطك على ما تعالجه فيه.

مطابقة مادة اللولب والأسطوانة مع خلطات PVC والخلطات المالئة وWPC والمواد المعاد تدويرها

ابدأ بالتهديد الأكبر في خلطتك. فـPVC الصلب هو المثال التقليدي لمشكلة التآكل الكيميائي، لأنه يطلق كلوريد الهيدروجين (HCl) عند تحلّله. أما المواد المالئة والألياف الزجاجية، فتؤدي في المقابل إلى بري أسنان اللولب والتجويف.

إذا كانت خلطتك تحتوي على نسبة عالية من المواد المالئة، فأبلغ مورّدك بنوع المادة المالئة ونسبتها قبل اختيار المادة، لأن ذلك يغيّر الخيار المناسب. ولمزيد من المعلومات حول كيفية تعامل الطوارد ثنائية اللولب مع PVC، راجع مقالنا أساسيات طارد PVC ثنائي اللولب. وحتى المادة الصحيحة تبلى في النهاية، لذا فالسؤال التالي هو: كيف تعرف أن اللولب والأسطوانة قد بلغا حدّهما؟

متى يجب استبدال لولب وأسطوانة الطارد

يحين موعد إعادة بناء لولب الطارد وأسطوانته أو استبدالهما عندما تصبح كلفة التآكل، مقيسًا بالمقارنة مع أبعادهما الأصلية، من حيث الإنتاج والجودة أعلى من كلفة الإصلاح. ولا يوجد رقم واحد يناسب كل خط، لكن مؤشرين في العملية يخبرانك متى حان وقت القياس.

أولى علامات التآكل هي انخفاض المعدل النوعي وارتفاع درجة حرارة التفريغ. والمعدل النوعي هو إنتاج الطارد مقسومًا على سرعة لولبه. وقبل أن تُلقي اللوم على اللولب، استبعد الأسباب الأخرى التي تُظهر الأعراض نفسها: دفعة جديدة من الراتنج أو تركيبة جديدة، أو عطل في حزام تسخين، أو تغذية غير منتظمة.

يتطلب القياس أداتين. بالنسبة إلى اللولب، قِس القطر الخارجي (OD) لأسنان اللولب سنًّا تلو الآخر باستخدام ميكرومتر قضيبي للقطر الخارجي. ومُدّ شريط قياس على طول اللولب حتى ترتبط كل قراءة بموضع محدد. ونظّف الأسنان بأدوات من النحاس الأصفر وشاش من النحاس، واترك اللولب يبرد إلى درجة حرارة الغرفة أولًا.

أما الأسطوانة، فاقرأ قطرها الداخلي (ID) باستخدام ميكرومتر إلكتروني مثبت على زلّاقة، مع تحريكه عادةً بمقدار L/D واحد في كل مرة على طول التجويف. وقِس كل تجويف في الأسطوانة الثنائية على حدة، وفي الأسطوانة عكسية الدوران، خذ القراءات داخل نطاق 30° إلى 60° الموضح أعلاه.

قارن كل قراءة بالأبعاد الأصلية الواردة في تقرير الفحص أو في الرسم الهندسي الأصلي. وفيما يلي العلامات الشائعة على أن اللولب أو الأسطوانة قد حان موعد استبدالهما:

يعتمد الحد المناسب على طبيعة العمل. فالمنتج غير الحرج، مثل الأنابيب المموجة، قد يخرج بجودة جيدة حتى من لولب شديد التآكل، في حين قد تحتاج عملية طبية إلى لولب جديد بعد تآكل أقل بكثير. كما أن اللوالب مصممة لتتآكل أسرع من الأسطوانات، لأن اللولب هو الجزء الأسهل استبدالًا.

بلوغ الحد لا يعني دائمًا شراء أجزاء جديدة. فاللولب المتآكل يمكن غالبًا إعادة بنائه بطبقة تقسية سطحية جديدة، لكن لا ينبغي تجديد أي لولب أكثر من ثلاث مرات. فكل لحام جديد يُضعف المعدن الأساسي ويزيد خطر تقشّر طبقة التقسية السطحية وانفصالها. ويمكن غالبًا إعادة تبطين الأسطوانة المتآكلة.

الاحتفاظ بلولب احتياطي يعني ألا يتوقف الخط عن العمل أثناء إعادة البناء. ونحتفظ بأطقم لوالب في المخزون لعملائنا، مما يوفر نحو شهرين من مهلة التوريد، كما تشمل خدمات الإصلاح لدينا إعادة الجلخ وإعادة التبطين والتجديد.

يعتمد عمر اللولب والأسطوانة على ما يعالجانه. فأحد خطوط بثق المقاطع من طراز TW-90 الذي بنيناه لإنتاج مجاري الكابلات يعمل منذ نحو 28 عامًا وتعاقب عليه مالكان. وخلال تلك المدة، لم يُستبدل لولبه وأسطوانته إلا مرة واحدة. وعندما بدأ التآكل يؤثر في جودة المنتج في عام 2023، عاد المالك الحالي إلينا لطلب طقم جديد وطقم احتياطي، كما هو موضح في حالة الخدمة هذه.

تُظهر حالات كهذه أهمية الأبعاد الأصلية. فمن دونها، لا يمكن لأحد أن يعرف مدى تآكل اللولب والأسطوانة، أو ما الذي يجب أن يطابقه البديل.

أسئلة ينبغي طرحها على مورّد اللولب والأسطوانة

عند شراء طارد، أو لولب وأسطوانة بديلين، هناك سؤالان هما الأهم: من يصنع اللولب والأسطوانة وعلبة التروس، وما مدى سرعته في توفير بديل احتياطي مطابق؟

أسئلة ينبغي طرحها عند شراء طارد

اطرح هذه الأسئلة الستة قبل أن تقارن الأسعار. فإجاباتها تحدد تكلفة إبقاء الطارد في حالة تشغيل:

• من يصنع اللولب والأسطوانة وعلبة التروس؟ الصانع الذي يُشغّل الأجزاء الثلاثة بنفسه يتحكم في مدى توافقها معًا، ويستطيع توفير بدائل مطابقة بعد سنوات.
• ما المواد والمعالجات السطحية المتاحة؟ ابحث عن قيم صلادة معلنة، وعمق نترجة محدد، وخيارات ثنائية المعدن، لا عن وعد عام بمقاومة التآكل.
• هل يمكن تكييف هندسة اللولب لتناسب تركيبتك؟ فاللولب المصمم لخلطة معينة قد يقصر أداؤه مع خلطة أخرى.
• هل يُشحن كل لولب وكل أسطوانة مع تقرير فحص؟ فسجلات الأبعاد والتمركز هذه تصبح مرجعك الأساسي لكل فحص تآكل مستقبلي.
• هل تُحفظ أطقم لوالب احتياطية في المخزون، وما مهلة التوريد؟ فوجود طقم احتياطي على الرف هو الفارق بين تبديل مخطط له وخط متوقف.
• هل لا يزال الصانع قادرًا على توفير قطع غيار للطرازات القديمة؟ فكثيرًا ما تعمّر الطوارد أطول من فترة ملكية مالكيها الأوائل، ويجب أن تدوم قطع غيارها كذلك.

ما الذي ترسله عند طلب لولب وأسطوانة بديلين

لا يمكن بناء لولب وأسطوانة بديلين على النحو الصحيح إلا بمعلومات كاملة. وقبل أن تطلب عرض سعر، اجمع ما يلي:

• الآلة: الشركة المصنّعة للطارد وطرازه وسنة صنعه.
• التكوين: لولب أحادي أو ثنائي؛ وفي حالة اللولب الثنائي، متوازٍ أو مخروطي، ومتوافق الدوران أو عكسي الدوران.
• المقاس: قطر اللولب ونسبة L/D.
• المادة: الراتنج الذي تعالجه، إضافةً إلى نوع المادة المالئة ونسبتها.
• المرجع: الرسم الهندسي الأصلي، أو اللولب المتآكل نفسه إن لم يتوفر رسم.
• بيانات التآكل: أحدث قراءاتك للقطر الخارجي (OD) لأسنان اللولب والقطر الداخلي (ID) للتجويف.
• بيانات العملية: الإنتاج الحالي، وسرعة اللولب، ودرجة حرارة المصهور، مقارنةً بالأرقام المسجلة عندما كان اللولب والأسطوانة جديدين.

بهذه المعلومات، يستطيع المورّد تأكيد التوافق، والتوصية بالمادة، وإخبارك بما إذا كانت إعادة البناء ممكنة. ونصنع لوالب وأسطوانات الطارد حسب الطلب للطوارد أحادية اللولب وثنائية اللولب، ويُشحن كل طقم مع تقرير فحص. وهناك بعض الأسئلة التي تتكرر في كل طلب تقريبًا، ونجيب عن أكثرها شيوعًا أدناه.

لولب وأسطوانة الطارد: الأسئلة الشائعة

هذه هي الأسئلة التي يطرحها المشترون وفرق الصيانة في أغلب الأحيان حول لوالب الطارد وأسطواناته:

Q1: ما هي الأسطوانة في الطارد؟

أسطوانة الطارد هي الأسطوانة الفولاذية المسخّنة التي تحيط باللولب. وهي تضم مناطق التسخين، وتحتوي ضغط المصهور، وتحدد بالاشتراك مع أسنان اللولب الخلوصَ الذي يتحكم في كفاءة ضخ الطارد.

Q2: ما الأنواع المختلفة للوالب الطارد؟

لوالب الطارد إما أحادية أو ثنائية. وتأتي اللوالب الثنائية بتكوين متوازٍ أو مخروطي، وتدور إما في الاتجاه نفسه (متوافقة الدوران) أو في اتجاهين متعاكسين (عكسية الدوران). ويتوافق تجويف الأسطوانة مع التكوين: دائري للولب الأحادي، وعلى شكل دائرتين متداخلتين للولب الثنائي.

Q3: ما الاستخدامات الرئيسية للولب والأسطوانة؟

يتولى اللولب والأسطوانة نقل البلاستيك أو المطاط وصهره وخلطه وتوليد الضغط فيه قبل وصوله إلى القالب. وتُستخدم لوالبنا وأسطواناتنا في بثق البلاستيك، والتركيب (الخلط)، والقولبة بالحقن، ومعالجة المطاط.

Q4: ماذا تعني نسبة الطول إلى القطر (L/D) في لولب الطارد؟

نسبة L/D في لولب الطارد هي طوله المسنّن مقسومًا على قطره. ونسبة L/D الأعلى تمنح المادة مسافة أطول للانصهار والخلط والتنفيس. وتعتمد الطرازات الأربعة جميعها في سلسلة TSE لدينا من الطارد ثنائي اللولب المتوازي عكسي الدوران نسبة 25:1.

Q5: كم يدوم لولب الطارد وأسطوانته؟

يدوم لولب الطارد وأسطوانته ما دام الخلوص بينهما ضمن الحدود التي تتحملها عمليتك. ويعتمد عمر الخدمة على المادة التي تعالجها، ونسبة المواد المالئة فيها، والمعالجة السطحية. وقد احتاج أحد خطوط المقاطع لدينا من طراز TW-90 إلى استبدال اللولب والأسطوانة مرة واحدة فقط خلال نحو 28 عامًا.

Q6: هل يمكن إصلاح لولب طارد متآكل؟

يمكن غالبًا إصلاح لولب الطارد المتآكل عن طريق استعادة طبقة التقسية السطحية على أسنانه، ما دام المعدن الأساسي سليمًا. ويمكن تجديد اللولب حتى ثلاث مرات، كما يمكن غالبًا إعادة تبطين الأسطوانة المتآكلة بدلًا من استبدالها.

احصل على اللولب والأسطوانة المناسبين لخطك

يعتمد اختيار اللولب والأسطوانة المناسبين على تفاصيل لا يستطيع أي دليل عام تغطيتها: الخلطة التي تعالجها، والإنتاج الذي تحتاجه، ومدى تآكل الطقم الحالي إذا كان الخط قائمًا. وللخط الجديد، أخبرنا بالمنتج والتركيبة والإنتاج المستهدف، وسنوصي بهندسة اللولب والمادة المناسبتين.

أما للاستبدال، فأرسل إلينا التفاصيل الواردة في قائمة التحقق أعلاه عبر نموذج التواصل. وفي خانة الرسالة، اذكر الشركة المصنّعة للآلة وطرازها، وقطر اللولب ونسبة L/D، والمادة ونسبة المواد المالئة التي تعالجها، وأي قياسات لديك لأسنان اللولب والتجويف. وسيخبرك مهندسونا ما إذا كان الأنسب إعادة البناء أو إعادة التبطين أو طقم جديد، وما المواصفات التي يجب تحديدها.