Usure des Vis d'extrudeuses (2) : par D.SCHILLACI

 L'extrudeuse ne s'arrête pas à la Vis et au Fourreau  

Ces 2 photos illustrent un phénomène de grippage au niveau de ce que l'on désigne improprement par palier de la Vis de l'extrudeuse.

 En effet, la Vis doit être 'détalonnée' dans cette partie notamment car la différence de température entre la Vis et le Fourreau dans cette zone engendre des dilatations différentes qui se traduisent par du frottement si le jeu entre les 2 pièces est trop réduit.

 Le grippage peut intervenir sur une machine neuve lorsque le constructeur n'a pas prévu suffisamment de jeu (rare) mais les causes les plus courantes sont soit un désalignement de l'ensemble réducteur/culasse/fourreau soit un arbre porte-vis usé qui fait tourner la Vis en 'Vilebrequin'.

 C'est à ce dernier cas que les fabricants/réparateurs de Vis tels Mécano Technique ont affaire.

Et bien souvent le client accuse l'ensemble Vis/Fourreau venant d'être remplacé car c'est pour lui la seule chose qui a changé !

 Or il faut s'imaginer qu'une machine usée fonctionne en 'mode dégradé' avec des composants qui se sont usés proportionnellement ensembles.

 En mécanique automobile on connaît ce phénomène du coup de fouet : en redonnant de la compression sur des vieux moteurs on 'descend' l'embiellage !

 Le simple fait de laisser un seul des composants usé au coté de composants neufs peut exacerber des dysfonctionnements : graves dans le cas du grippage.

 On a même vu des vieux Fourreaux 'exploser' en y montant des Vis neuves ayant redonné de la contre pression alors que l'acier du corps était 'fatigué'

 A vérifier également le refroidissement de la zone d'alimentation : l'idéal étant de monter une électrovanne qui coupe la circulation d'eau froide lors des arrêts de la Vis. (dilatation : Vis chaude/Culasse froide)

 Cas particulier des machines à galet bourreur pour l'alimentation du caoutchouc en bande :

 Les efforts radiaux importants plaquent la Vis à la chemise d'alimentation à l'opposé du galet bourreur, ce qui engendre des usures sur la chemise et sur le 'palier' de la Vis

La réponse de Mecano Technique :

Une rainure hélicoïdale dite 'undercut' permet de répartir l'effort d'alimentation tout autour de la Vis.

 Enfin les extrudeuses pour thermoplastiques Maillefer sont équipées d'un palier/roulement solidaire de la culasse et qui permet de s'affranchir d'un jeu éventuel dans l'arbre porte-Vis ainsi que des efforts radiaux engendrés par une alimentation déportée de l'axe de la Vis.

 Donc si vous avez décidé de faire faire une cure de vitamines à vos extrudeuses, ne le faites jamais sans ordonnance et Demandez l'avis d'un spécialiste.

Ma Vis est-elle usée ? : par D.SCHILLACI

 Une réponse de normand  

 La question nous est souvent posée par les transformateurs sous la forme suivante :

Quand considérez-vous que la Vis est usée ?

A cette question nous apportons 2 réponses : celle qui se place d'un point de vue métallurgique et l'autre d'un point de vue process.

Réponse du métallurgiste :

Pour une Vis nitrurée, sachant que la couche dure superficielle mesure au maximum 0.45 mm pour une nitruration standard, c'est lorsque l'usure dépasse cette valeur que le processus d'usure va s'accélérer.

Pour une Vis blindée en stellite par exemple, l'épaisseur de la couche est de 1.5 à 2 mm.

Mais que ce soit pour une Vis nitrurée ou une Vis blindée, sachez que les propriétés des couches dures ne sont pas identiques sur toute la profondeur.

A titre d'exemple pour une vis nitrurée la dureté à 0.45 mm de profondeur est 2 fois plus faible qu'en surface.

Réponse process :

On dira que la Vis est usée lorsque les conditions initiales ont changé : Vitesse Vis/Débit/Température/Qualité

A condition bien sûr que la vis soit en cause, il faudra toujours observer qu'un débit qui chute, une température qui monte et donc une qualité qui baisse sont des signaux de l'usure du couple Vis/Fourreaux.

Prenons 2 cas extrêmes :

En injection de pièces techniques : beaucoup de transformateurs soucieux de maintenir des paramètres constants considèrent qu'une usure de 0.2mm sur une vis de Ø50 est rédhibitoire. Surtout dans la transformation des polyamides que l'on sait très fluides et donc nécessitant un jeu vis/Fourreau réduit.

En extrusion des élastomères : les produits sont souvent chargés en silice ou en noir de carbone donc très abrasifs.

Néanmoins le niveau de qualité requis permet parfois de fonctionner avec des jeux Vis/Fourreau considérables : Ø57 pour une Vis Ø60 donc au-delà de la couche nitrurée ou du blindage.

Dans ce dernier exemple, et puisque la qualité est satisfaisante il est intéressant de proposer de nitrurer la Vis sous cotée car on s'aperçoit que le degré d'abrasion diminue lorsque le jeu augmente ; les pressions de contact étant moins importantes. Il nous est même arrivé de livrer des Vis neuves sous-cotées !

Et le Fourreau ?

Nous avons la plupart du temps affaire à soit un fourreau nitruré, soit un fourreau bimétallique. Une astuce pour les reconnaître, le test de la lime : la lime 'glisse' aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur d'un fourreau nitruré alors qu'elle 'mord' à l'extérieur d'un fourreau bimétallique.

La couche nitrurée est de 0,5 à 0,6 mm et celle du bimétal de 1,5 à 2 mm. Donc même remarques métallurgiques que pour la Vis.

Voilà pour faire simple en espérant que ce sujet vous éclaire. N'hésitez pas à nous consulter si vous souhaitez des informations sur le 'mesurage' des Vis et des fourreaux. Nous pouvons contrôler et vous former à l'auto-contrôle.

Mise en chauffe des machines : par D.SCHILLACI

 Une question d'équilibre  

 La question nous est souvent posée par les transformateurs sous la forme suivante :

Quelle est la durée de mise en chauffe d'une extrudeuse ou d'une presse à injecter ?

2 cas sont à considérer : soit la machine est vide, soit la Vis est pleine de polymère solidifié.

Dans les 2 cas nous supposerons que la machine est une 'bonne machine' c'est-à-dire :

Le fourreau peut se dilater librement en longueur sachant que l'allongement est à peu près de 1mm pour 100°C et par mètre. Donc un fourreau mesurant 1,5m de longueur et chauffé à 200°C s'allongera de 3 mm.

La régulation de température est 'tip top' et surtout la circulation de l'air de refroidissement provenant des ventilateurs se répartit de façon uniforme autour du fourreau. Si par exemple les coquilles de refroidissement propulsent de l'air frais sur une seule génératrice du fourreau, ce dernier peut se mettre en 'banane' par l'effet bilame. A ce moment les frottements entre la Vis et le fourreau seront tels qu'ils engendreront auto-échauffements et usure prématurée. De même on vérifiera qu'un ventilateur en fonctionnement n'aspire pas de l'air au travers de la zone voisine.

Vis vide :

Comme souvent l'empirisme et le pragmatisme sont de rigueur, nous avons établi la règle suivante :

Temps de chauffe en mn = ØVis + ØVis/2

Ainsi pour une machine dont le ØVis = 150 mm le temps de chauffe sera de : 150 + 150/2 = 225 mn soit 3h45mn

ØVis       Formule                Temps de chauffe

150         150+150/2             225mn ou 3h45mn

120         120+120/2             180mn ou 3h00mn

90             90+ 90/2             135mn ou 2h15mn

60             60+ 60/2               90mn ou 1h30mn

40             40+ 40/2               60mn ou 1h00mn

Ce qui devrait permettre à l'ensemble des composants mécaniques environnant la Vis et le fourreau d'atteindre une stabilité thermique.

Vis pleine :

Procéder par paliers, 3 en général, c'est-à-dire pour une consigne de 180°C :

Palier 1 : 100 °C

Palier 2 : 150 °C

Palier 3 : 180 °C

La durée totale des 3 paliers sera déduite de la formule précédente.

Ainsi la matière ne devrait pas se dégrader.

Attention Danger :

Certains polymères comme le polyamide par exemple sont très isolants thermiquement et la température lue par le régulateur n'est pas une garantie que le polymère soit fondu. En cas de doute, il faut allonger les temps de préchauffage. De même une pression nulle ne signifie pas nécessairement que la Vis soit vide.

Pour une gravure chimique consulter notre partenaire KELLER DORIAN GRAPHICS

 4/6 - 12/14 - 12/30 - 16/35 - 30/45 - 40/60 - 50/70 - 60/85 - 75/100 et plus gros sur demande

rappelons que le premier chiffre indique le diamètre de passage maxi dans le poinçon et le second chiffre est le diamètre maxi de la filière.

 Options disponibles : co-extrusion skin, strip, multi-couches 

Rappelons que le fraisage 4 axes nous permet de fraiser une pièce tournante : c'est l'ideal pour usiner vos Vis d'extrudeuses et de presses à injecter.

 A votre écoute pour réaliser des filières de granulation usinées dans la masse, entièrement polies et revêtements spéciaux.

par Dominique SCHILLACI

Lorsque l'on remplace ou répare une Vis d'extrusion ou d'injection, il arrive que le client ne retrouve pas les paramètres de travail antérieur à l'opération ; on assiste bien souvent à ce que les gens de métier appellent ironiquement « syndrome de la vis neuve » (SVN). Nous proposons d'étudier les pistes qui vont permettre au Fournisseur/Réparateur de mieux maîtriser le SVN afin de le prévoir et ainsi mettre en garde le client avant de l'engager sur une voie qui parfois, rarement par chance, est sans issue.

Historique du phénomène 

Le SVN à pour origine un ou plusieurs paramètres qui ont évolué sur la Vis, mais il faut également considérer les concomitants comme le fourreau, la filière, la culasse qui même s'ils n'ont pas été remplacés ou réparés peuvent intervenir dans le phénomène alors même que leur rôle n'étaient qu'ancillaire.

Dans la période qui précède l'intervention de remplacement/réparation de la Vis, la machine fonctionne en « mode dégradé » car les paramètres d'origines ont été modifiés pour répondre à la baisse de performance de l'outil : courbe de températures, vitesse vis, présentation du produit introduit dans la trémie, filtration.... (d'où l'importance des fiches de fabrication)

Avec une Vis neuve ou réparée, les paramètres doivent être modifiés pour retrouver des valeurs proches de celles qui ont été définies lors de la mise au point du produit. On verra plus loin les conséquences de paramètres qui ne seraient pas remis à jour après intervention de remplacement/réparation.

Attention : on ne recherchera pas nécessairement les conditions de travail de la Vis d'origine ; en effet, le produit a pu être mis au point avec un outil usagé.

La difficulté réside dans le fait qu'une Vis neuve ou réparée nous ramène souvent dans les conditions d'origine de la machine, surtout si le corps est en bon état.

La première conséquence est que si la Vis d'origine n'était pas « bonne » ou pas adaptée à la fabrication d'un produit mis au point avec un outil usagé, on retrouvera d'aussi mauvaises conditions de travail.

Le SVN est alors exacerbé car le client qui a oublié cet état de fait se retrouve avec un mauvais outil et accuse généralement l'entreprise qui a fourni ou réparé la Vis.

Le travail de Mécano Technique s'apparente alors à celui d'un psycho-thérapeute : il faudra rassurer le client et remonter le temps pour comprendre ce qui lui a finalement permis de travailler avec un mauvais outil de base : modifications ultérieures des paramètres d'extrusion, du profil ou du revêtement de la Vis...

La suite de l'exposé se présente sous forme d'étude de cas résumée en questions qu'il faut poser au client de préférence avant l'opération.

Les fabrications ont-elles été mises au point avec un outil usagé ?

Les fabrications évoluant dans le temps, il arrivent que certaines d'entre elles soient mises au point avec des outils relativement usés.

Si l'on considère to comme temps origine, t1 comme temps intermédiaire et t2 comme période précédant immédiatement l'intervention de remplacement/réparation, d'évidence une fabrication mise au point à t1 à toutes les chances de ne plus présenter de bons critères de qualité après intervention puisque les conditions seront identiques à celles de t0.

Réponse : prévoir une Vis neuve se comportant comme une Vis usée à t1

Cas concret :

L'entreprise CABLEVIT livre un câble spécial destiné à fabriquer des cordons d'imprimante de couleur noire.

Pour des raisons économiques, le polymère est un PVC et la machine qui exécutera le gainage final sera une vieille extrudeuse dia 60-20 L/D Andouart.

IMPRIMVIT, le client de CABLEVIT est satisfait car ce dernier a réussi a imiter la texture et le toucher d'un élastomère (plus couteux que le PVC) en effet le câble est noir mat et avec un toucher ‘soft'.

Tant et si bien que les ventes de IMPRIMVIT ‘explosent' et rapidement elle demande à son fournisseur CABLEVIT d'augmenter sa production de 20%.

Réaction rapide de CABLEVIT, la machine étant ancienne, on va procéder au contrôle dimensionnel de l'ensemble Vis/Fourreau qui révèle un fourreau en bon état mais une Vis bien fatiguée (Ø59.5 pour 59.85). Immédiatement CABLEVIT prévient son fournisseur REGEVIT

afin qu'il régénère cette Vis à la cote d'origine espérant ainsi remonter le débit de la machine qui avait ces derniers mois fortement chuté.

Dans un temps record REGEVIT livre la Vis retapée et la production peut reprendre, et même si le débit n'atteint pas les 20% d'augmentation escomptés, IMPRIMVIT sera bien satisfait car pour le prix... et puis on sait bien qu'il a demandé 20 pour obtenir 15...

La réaction ne se fait pas attendre : IMPRIMVIT retourne illico le dernier lot de câble pour non conformité. Verdict : le câble est brillant et dans ces conditions il sera impossible de le faire accepter comme un produit haut de gamme.

Evidemment CABLEVIT se retourne contre REGEVIT car bon sang avant son intervention il pouvait encore ouvrir la porte de son atelier sans buter sur 50 tourets de câbles non conformes !

Cet exemple illustre le cas d'une fabrication mise au point avec une Vis usée. La seule solution pour REGEVIT est de rectifier la Vis à la cote ‘qui allait bien' car son client s'impatiente et que REGEVIT n'a pas suffisamment de temps et d'expérience pour fabriquer une Vis Ad Hoc.

CABLEVIT victime du fameux SVN jura mais un peu tard, qu'on ne l'y prendrait plus !

à méditer...

Machine idéale pour l'usinage des empreintes de moules.