一、螺桿斷裂的常見原因

1. 機械應力過大

• 背壓過高：背壓在注塑過程中對塑料熔體的密度與質量把控起著關鍵作用。在阻燃 PEI 注塑場景下，若背壓設置偏離設備與材料適配范圍，螺桿便會承受遠超正常水平的反向壓力。某電子零部件生產企業，在使用阻燃 PEI 生產小型精密外殼時，因誤將背壓設置為 2MPa，遠超 0.3 - 1MPa 的合理區間，在連續生產一周后，螺桿出現明顯的疲勞痕跡，一個月內便發生斷裂。這是由于過高背壓使得螺桿在每次旋轉后退時，都需克服強大阻力，長期積累導致螺桿內部金屬結構疲勞受損。

• 注塑壓力異常：阻燃 PEI 自身流動性欠佳，注塑時確實需要較高壓力來保障熔體在模具型腔中充分填充。然而，當注塑壓力因設備故障、參數設置失誤等原因失去控制時，熔體在螺桿推動下會以極高速度和壓力沖擊模具。曾有一家塑料制品廠，在生產大型阻燃 PEI 結構件時，注塑壓力突然飆升至 400MPa，遠超正常的 100 - 300MPa 范圍，螺桿瞬間承受巨大推力，當場發生彎曲。后續雖未立即斷裂，但頻繁的壓力波動讓螺桿在后續生產中頻繁受到交變應力影響，不到半個月便徹底斷裂，嚴重影響生產進度。

2. 材料磨損

• 阻燃劑與添加劑影響：阻燃 PEI 配方中添加的各類阻燃劑及助劑，部分具有較高硬度和尖銳形狀。在螺桿旋轉輸送物料過程中，這些顆粒如同微小的 “切削刀”，持續刮擦螺桿表面。以某含鹵阻燃劑為例，長期用于阻燃 PEI 注塑生產后，對螺桿表面進行微觀檢測發現，其粗糙度大幅增加，原本光滑的表面布滿細微劃痕與凹坑。這使得螺桿在承受工作應力時，極易在這些缺陷處形成應力集中，隨著時間推移，強度不斷降低，最終在正常應力作用下斷裂。

• 玻纖增強磨損：若阻燃 PEI 為玻纖增強型材料，玻璃纖維的高硬度特性會對螺桿造成更為嚴重的磨損。在一家汽車零部件注塑廠，使用玻纖增強阻燃 PEI 生產汽車發動機周邊部件時，經過 5000 小時的生產運行，螺桿表面出現深度達 0.5mm 的劃痕與溝槽。隨著磨損加劇，螺桿的螺紋深度變淺，結構強度大幅下降，在后續生產中，即便注塑工藝參數正常，也因無法承受熔體壓力而斷裂。

3. 溫度問題

• 料筒溫度不均：注塑過程中，料筒溫度的均勻性對阻燃 PEI 的加工至關重要。若料筒加熱系統存在故障，如加熱圈局部損壞、溫控儀表失靈等，會導致料筒各段溫度偏差過大。在某電器外殼注塑生產中，由于料筒溫控系統故障，前段溫度高達 400°C，遠超正常的 350 - 370°C，阻燃 PEI 在該區域過度分解，產生大量腐蝕性氣體，侵蝕螺桿表面；而后段溫度卻只有 300°C，物料熔融不良，螺桿推動困難，承受額外應力。這種情況下，螺桿僅使用一個月便出現嚴重腐蝕與變形，最終斷裂。

• 冷卻不足：螺桿在高速旋轉時，與物料及機筒內壁的摩擦會產生大量熱量。若螺桿冷卻系統出現問題，如冷卻水道被水垢、雜質堵塞，冷卻水泵故障導致水量不足等，螺桿溫度將持續攀升。某注塑車間在夏季高溫時段，因未及時清理螺桿冷卻水道，導致冷卻效果變差，螺桿溫度在連續生產 4 小時后升至 150°C，遠超安全的 100°C 上限。此時螺桿材料性能急劇下降，屈服強度大幅降低，在后續生產中發生塑性變形，最終斷裂。

4. 操作不當

• 頻繁啟停：注塑機的頻繁啟動與停止對螺桿損害極大。每次啟動時，螺桿需在瞬間克服靜止慣性，承受較大的啟動扭矩，且此時物料在螺桿內的初始分布狀態不穩定，會對螺桿產生沖擊。在一家玩具注塑廠，由于生產計劃安排不合理，注塑機每天啟停次數多達 20 次，在這種頻繁啟停工況下，螺桿在使用三個月后便出現疲勞裂紋，半年后斷裂。

• 空轉時間過長：當注塑機處于空轉狀態，螺桿失去物料的填充保護，在高速旋轉下，螺桿與機筒內壁直接接觸摩擦，不僅產生大量熱量，還會加劇磨損。某注塑企業在更換物料品種時，因操作失誤，螺桿空轉長達 15 分鐘，事后檢查發現，螺桿表面硬度明顯降低，部分區域出現磨損溝槽。長期如此，螺桿結構受損嚴重，斷裂風險大幅增加。

二、預防螺桿斷裂的工藝優化措施

1. 合理設置工藝參數

• 背壓調整：在正式投入生產前，依據阻燃 PEI 材料的具體特性（如熔體流動速率、密度等）以及產品的精度、外觀等要求，通過嚴謹的試模流程來確定適宜的背壓。通常從較低值開始逐步遞增，密切觀察產品成型質量與螺桿的運行狀態。例如，一家專注于生產小型精密阻燃 PEI 電子接插件的企業，經過多次試模，將背壓穩定控制在 0.3 - 0.5MPa，產品尺寸精度高、外觀良好，且螺桿在長時間生產中運行平穩，未出現異常磨損與應力問題。而對于生產大型阻燃 PEI 結構件的企業，考慮到產品體積大、對熔體密度要求較高等因素，可將背壓適當提升至 0.5 - 1MPa，但在生產過程中需借助壓力傳感器等設備，實時監測螺桿所受背壓，確保其在安全范圍內波動，避免背壓過高對螺桿造成損害。

• 注塑壓力與速度控制：采用多級注塑壓力與速度控制策略，能有效降低螺桿在注塑過程中的受力沖擊。在注塑初始階段，以相對較低的速度與壓力推動熔體，使物料平穩進入模具流道，減少對螺桿的瞬間沖擊力。隨著模具型腔填充進程推進，根據實際填充情況，精準調整注塑壓力與速度，保證熔體快速且均勻地填充模具。以薄壁阻燃 PEI 手機外殼注塑為例，可設置第一段注塑速度為 10 - 20mm/s，壓力為 50 - 80MPa，讓熔體緩慢進入模具，避免高速沖擊螺桿與模具；第二段注塑速度提高至 30 - 50mm/s，壓力為 100 - 150MPa，加速熔體填充，確保產品成型質量。同時，在注塑機上安裝高精度壓力傳感器，實時反饋注塑壓力數據，一旦壓力出現異常波動，系統立即發出警報并自動調整參數，維持壓力穩定在合理區間，保護螺桿不受異常壓力沖擊。

2. 優化螺桿設計與材質選擇

• 螺桿結構優化：針對阻燃 PEI 加工的特殊需求，精心挑選適配的螺桿結構。漸變型螺桿憑借較長的壓縮段，可使物料在螺桿中逐步熔融，有效緩和能量轉換過程，減少剪切熱的過度產生，降低對螺桿的磨損，適用于大多數阻燃 PEI 材料注塑。對于玻纖增強阻燃 PEI，在螺桿頭部增設混煉段，能顯著提升物料混合均勻性，避免玻纖在局部區域過度集中，減少玻纖對螺桿的集中磨損。此外，合理確定螺桿的長徑比（L/D）也至關重要，經大量實踐驗證，阻燃 PEI 注塑螺桿的 L/D 在 20 - 25 區間較為合適，既能保證物料在螺桿內充分塑化，又不會因螺桿過長而導致自身結構強度降低，增加斷裂風險。

• 材質升級：選用具備高強度、高耐磨及優異耐腐蝕性能的螺桿材質，是提升螺桿使用壽命、預防斷裂的關鍵舉措。氮化合金鋼螺桿經表面氮化處理后，形成一層堅硬且致密的氮化層，大幅增強螺桿的耐磨性與抗腐蝕性，能很好地應對阻燃 PEI 中阻燃劑、玻纖等對螺桿的侵蝕，廣泛應用于普通阻燃 PEI 注塑生產。對于航空航天、高端電子等對產品質量與生產穩定性要求極高的領域，可考慮采用雙合金螺桿。其螺桿本體采用高強度合金鋼保證整體結構強度，螺桿頭部與螺紋部分采用高硬度合金材料，進一步提升關鍵部位的耐磨、耐沖擊性能，顯著延長螺桿使用壽命，降低因螺桿斷裂導致的生產中斷風險。

3. 嚴格控制溫度

• 料筒溫度設置：依據阻燃 PEI 的熔點（一般在 330 - 360°C）與熱穩定性特點，精確規劃料筒各段溫度。通常情況下，料筒前段溫度設定在 350 - 370°C，以確保熔體在注射前達到良好的流動性；中段溫度控制在 340 - 360°C，維持物料穩定塑化；后段溫度保持在 330 - 350°C，利于物料初步軟化與輸送。在生產過程中，定期運用紅外測溫儀等高精度測溫設備，對料筒實際溫度進行測量比對，確保各段溫度偏差控制在 ±5°C 以內。若產品出現飛邊（可能因溫度過高導致熔體流動性過強）、缺料（可能因溫度過低致使熔體填充不足）等質量問題，需及時、謹慎地微調料筒溫度，通過小幅度調整（每次 1 - 2°C）并觀察產品質量變化，直至找到最佳溫度參數，保障產品質量的同時，避免溫度異常對螺桿造成損害。

• 螺桿冷卻管理：確保螺桿冷卻系統穩定、高效運行是預防螺桿因過熱而斷裂的重要環節。定期對螺桿冷卻水道進行深度清理，使用專用的水垢清洗劑、高壓水槍等工具，清除水道內的水垢、雜質，保證冷卻水流順暢。根據螺桿實際轉速與工作負荷，靈活調節冷卻水量與水溫。一般而言，冷卻水溫宜控制在 20 - 30°C，冷卻水流速維持在適當范圍（具體數值根據螺桿規格與設備要求確定），以實現螺桿的充分冷卻，將螺桿表面溫度穩定控制在安全區間（一般不超過 100°C）。為實現精準溫控，可在螺桿內部關鍵位置安裝溫度傳感器，實時監測螺桿溫度。一旦溫度超出預設安全值，系統自動啟動應急措施，如加大冷卻水量、降低螺桿轉速，防止螺桿因過熱而發生性能劣化與斷裂。

4. 規范操作流程

• 減少啟停次數：制定科學、合理的生產計劃，從源頭上減少注塑機的啟停頻次。在生產間隙，若停機時間較短（如 1 - 2 小時內），可采用保溫待機模式，保持料筒溫度恒定，螺桿以極低轉速緩慢轉動，既能維持物料的初步塑化狀態，又避免頻繁啟動對螺桿造成的沖擊。若需長時間停機（如超過 4 小時），在重新開機前，務必對設備進行全面、細致的檢查，涵蓋螺桿外觀（查看是否有磨損、變形、裂紋等）、冷卻系統（檢查水道是否暢通、冷卻液是否充足）、溫控系統（校驗溫度準確性）等關鍵部分，確保設備各部件處于良好運行狀態后再啟動，最大程度降低螺桿因啟停操作受損的風險。

• 避免空轉：在注塑機正常運行過程中，嚴禁螺桿空轉。在每次加料前，仔細檢查料斗內物料存量，確保有足夠物料供應。若因生產需求需更換物料品種或清理料筒，在操作前，先將螺桿中的殘余物料徹底排空，可通過手動低速旋轉螺桿并配合適當的反向抽料動作實現。在操作過程中，操作人員需時刻密切關注設備運行狀態，一旦發現螺桿空轉，立即按下緊急停機按鈕，排查空轉原因（如物料堵塞、加料裝置故障等）并及時修復，堅決杜絕螺桿空轉時間過長對其造成不可逆的磨損與損壞。

5. 定期維護與檢查

• 日常維護：每日生產任務結束后，對注塑機進行全面清潔保養。使用專用的清潔工具與溶劑，仔細清理螺桿表面與料筒內壁殘留的物料，防止物料長時間堆積發生硬化、腐蝕，損壞螺桿與料筒。同時，對螺桿冷卻系統、潤滑系統進行檢查，查看冷卻液液位是否正常，有無泄漏現象；檢查潤滑油油質、油量，及時補充或更換變質潤滑油，確保各運動部件潤滑良好。每周安排專人對螺桿進行一次詳細的外觀檢查，借助放大鏡、卡尺等工具，仔細查看螺桿表面是否有細微磨損、劃痕、變形等異常情況，如有問題及時記錄并上報，以便后續進一步評估與處理。

• 定期檢修：每隔一定生產周期（如 2000 - 3000 小時，具體時長可根據實際生產工況與設備使用頻率適當調整），對螺桿進行全面、深度檢修。將螺桿從機筒中小心拆卸下來，使用高精度測量儀器，如外徑千分尺、螺紋樣板等，對螺桿直徑、螺紋深度、螺距等關鍵尺寸進行精確測量，與原始設計參數對比，判斷螺桿磨損程度。利用硬度計檢測螺桿表面不同部位的硬度，評估材質性能是否因長時間使用發生變化。采用先進的探傷儀，如超聲波探傷儀、磁粉探傷儀等，對螺桿進行無損檢測，查找內部是否存在裂紋、氣孔等缺陷。根據檢修結果，若螺桿磨損程度超過規定范圍（如螺桿直徑磨損量超過 0.5mm）或內部存在嚴重缺陷，及時更換新螺桿，確保生產過程的安全、穩定與高效。