一、螺杆断裂的常见原因

1. 机械应力过大

• 背压过高：背压在注塑过程中对塑料熔体的密度与质量把控起着关键作用。在阻燃 PEI 注塑场景下，若背压设置偏离设备与材料适配范围，螺杆便会承受远超正常水平的反向压力。某电子零部件生产企业，在使用阻燃 PEI 生产小型精密外壳时，因误将背压设置为 2MPa，远超 0.3 - 1MPa 的合理区间，在连续生产一周后，螺杆出现明显的疲劳痕迹，一个月内便发生断裂。这是由于过高背压使得螺杆在每次旋转后退时，都需克服强大阻力，长期积累导致螺杆内部金属结构疲劳受损。

• 注塑压力异常：阻燃 PEI 自身流动性欠佳，注塑时确实需要较高压力来保障熔体在模具型腔中充分填充。然而，当注塑压力因设备故障、参数设置失误等原因失去控制时，熔体在螺杆推动下会以极高速度和压力冲击模具。曾有一家塑料制品厂，在生产大型阻燃 PEI 结构件时，注塑压力突然飙升至 400MPa，远超正常的 100 - 300MPa 范围，螺杆瞬间承受巨大推力，当场发生弯曲。后续虽未立即断裂，但频繁的压力波动让螺杆在后续生产中频繁受到交变应力影响，不到半个月便彻底断裂，严重影响生产进度。

2. 材料磨损

• 阻燃剂与添加剂影响：阻燃 PEI 配方中添加的各类阻燃剂及助剂，部分具有较高硬度和尖锐形状。在螺杆旋转输送物料过程中，这些颗粒如同微小的 “切削刀”，持续刮擦螺杆表面。以某含卤阻燃剂为例，长期用于阻燃 PEI 注塑生产后，对螺杆表面进行微观检测发现，其粗糙度大幅增加，原本光滑的表面布满细微划痕与凹坑。这使得螺杆在承受工作应力时，极易在这些缺陷处形成应力集中，随着时间推移，强度不断降低，最终在正常应力作用下断裂。

• 玻纤增强磨损：若阻燃 PEI 为玻纤增强型材料，玻璃纤维的高硬度特性会对螺杆造成更为严重的磨损。在一家汽车零部件注塑厂，使用玻纤增强阻燃 PEI 生产汽车发动机周边部件时，经过 5000 小时的生产运行，螺杆表面出现深度达 0.5mm 的划痕与沟槽。随着磨损加剧，螺杆的螺纹深度变浅，结构强度大幅下降，在后续生产中，即便注塑工艺参数正常，也因无法承受熔体压力而断裂。

3. 温度问题

• 料筒温度不均：注塑过程中，料筒温度的均匀性对阻燃 PEI 的加工至关重要。若料筒加热系统存在故障，如加热圈局部损坏、温控仪表失灵等，会导致料筒各段温度偏差过大。在某电器外壳注塑生产中，由于料筒温控系统故障，前段温度高达 400°C，远超正常的 350 - 370°C，阻燃 PEI 在该区域过度分解，产生大量腐蚀性气体，侵蚀螺杆表面；而后段温度却只有 300°C，物料熔融不良，螺杆推动困难，承受额外应力。这种情况下，螺杆仅使用一个月便出现严重腐蚀与变形，最终断裂。

• 冷却不足：螺杆在高速旋转时，与物料及机筒内壁的摩擦会产生大量热量。若螺杆冷却系统出现问题，如冷却水道被水垢、杂质堵塞，冷却水泵故障导致水量不足等，螺杆温度将持续攀升。某注塑车间在夏季高温时段，因未及时清理螺杆冷却水道，导致冷却效果变差，螺杆温度在连续生产 4 小时后升至 150°C，远超安全的 100°C 上限。此时螺杆材料性能急剧下降，屈服强度大幅降低，在后续生产中发生塑性变形，最终断裂。

4. 操作不当

• 频繁启停：注塑机的频繁启动与停止对螺杆损害极大。每次启动时，螺杆需在瞬间克服静止惯性，承受较大的启动扭矩，且此时物料在螺杆内的初始分布状态不稳定，会对螺杆产生冲击。在一家玩具注塑厂，由于生产计划安排不合理，注塑机每天启停次数多达 20 次，在这种频繁启停工况下，螺杆在使用三个月后便出现疲劳裂纹，半年后断裂。

• 空转时间过长：当注塑机处于空转状态，螺杆失去物料的填充保护，在高速旋转下，螺杆与机筒内壁直接接触摩擦，不仅产生大量热量，还会加剧磨损。某注塑企业在更换物料品种时，因操作失误，螺杆空转长达 15 分钟，事后检查发现，螺杆表面硬度明显降低，部分区域出现磨损沟槽。长期如此，螺杆结构受损严重，断裂风险大幅增加。

二、预防螺杆断裂的工艺优化措施

1. 合理设置工艺参数

• 背压调整：在正式投入生产前，依据阻燃 PEI 材料的具体特性（如熔体流动速率、密度等）以及产品的精度、外观等要求，通过严谨的试模流程来确定适宜的背压。通常从较低值开始逐步递增，密切观察产品成型质量与螺杆的运行状态。例如，一家专注于生产小型精密阻燃 PEI 电子接插件的企业，经过多次试模，将背压稳定控制在 0.3 - 0.5MPa，产品尺寸精度高、外观良好，且螺杆在长时间生产中运行平稳，未出现异常磨损与应力问题。而对于生产大型阻燃 PEI 结构件的企业，考虑到产品体积大、对熔体密度要求较高等因素，可将背压适当提升至 0.5 - 1MPa，但在生产过程中需借助压力传感器等设备，实时监测螺杆所受背压，确保其在安全范围内波动，避免背压过高对螺杆造成损害。

• 注塑压力与速度控制：采用多级注塑压力与速度控制策略，能有效降低螺杆在注塑过程中的受力冲击。在注塑初始阶段，以相对较低的速度与压力推动熔体，使物料平稳进入模具流道，减少对螺杆的瞬间冲击力。随着模具型腔填充进程推进，根据实际填充情况，精准调整注塑压力与速度，保证熔体快速且均匀地填充模具。以薄壁阻燃 PEI 手机外壳注塑为例，可设置第一段注塑速度为 10 - 20mm/s，压力为 50 - 80MPa，让熔体缓慢进入模具，避免高速冲击螺杆与模具；第二段注塑速度提高至 30 - 50mm/s，压力为 100 - 150MPa，加速熔体填充，确保产品成型质量。同时，在注塑机上安装高精度压力传感器，实时反馈注塑压力数据，一旦压力出现异常波动，系统立即发出警报并自动调整参数，维持压力稳定在合理区间，保护螺杆不受异常压力冲击。

2. 优化螺杆设计与材质选择

• 螺杆结构优化：针对阻燃 PEI 加工的特殊需求，精心挑选适配的螺杆结构。渐变型螺杆凭借较长的压缩段，可使物料在螺杆中逐步熔融，有效缓和能量转换过程，减少剪切热的过度产生，降低对螺杆的磨损，适用于大多数阻燃 PEI 材料注塑。对于玻纤增强阻燃 PEI，在螺杆头部增设混炼段，能显著提升物料混合均匀性，避免玻纤在局部区域过度集中，减少玻纤对螺杆的集中磨损。此外，合理确定螺杆的长径比（L/D）也至关重要，经大量实践验证，阻燃 PEI 注塑螺杆的 L/D 在 20 - 25 区间较为合适，既能保证物料在螺杆内充分塑化，又不会因螺杆过长而导致自身结构强度降低，增加断裂风险。

• 材质升级：选用具备高强度、高耐磨及优异耐腐蚀性能的螺杆材质，是提升螺杆使用寿命、预防断裂的关键举措。氮化合金钢螺杆经表面氮化处理后，形成一层坚硬且致密的氮化层，大幅增强螺杆的耐磨性与抗腐蚀性，能很好地应对阻燃 PEI 中阻燃剂、玻纤等对螺杆的侵蚀，广泛应用于普通阻燃 PEI 注塑生产。对于航空航天、高端电子等对产品质量与生产稳定性要求极高的领域，可考虑采用双合金螺杆。其螺杆本体采用高强度合金钢保证整体结构强度，螺杆头部与螺纹部分采用高硬度合金材料，进一步提升关键部位的耐磨、耐冲击性能，显著延长螺杆使用寿命，降低因螺杆断裂导致的生产中断风险。

3. 严格控制温度

• 料筒温度设置：依据阻燃 PEI 的熔点（一般在 330 - 360°C）与热稳定性特点，精确规划料筒各段温度。通常情况下，料筒前段温度设定在 350 - 370°C，以确保熔体在注射前达到良好的流动性；中段温度控制在 340 - 360°C，维持物料稳定塑化；后段温度保持在 330 - 350°C，利于物料初步软化与输送。在生产过程中，定期运用红外测温仪等高精度测温设备，对料筒实际温度进行测量比对，确保各段温度偏差控制在 ±5°C 以内。若产品出现飞边（可能因温度过高导致熔体流动性过强）、缺料（可能因温度过低致使熔体填充不足）等质量问题，需及时、谨慎地微调料筒温度，通过小幅度调整（每次 1 - 2°C）并观察产品质量变化，直至找到最佳温度参数，保障产品质量的同时，避免温度异常对螺杆造成损害。

• 螺杆冷却管理：确保螺杆冷却系统稳定、高效运行是预防螺杆因过热而断裂的重要环节。定期对螺杆冷却水道进行深度清理，使用专用的水垢清洗剂、高压水枪等工具，清除水道内的水垢、杂质，保证冷却水流顺畅。根据螺杆实际转速与工作负荷，灵活调节冷却水量与水温。一般而言，冷却水温宜控制在 20 - 30°C，冷却水流速维持在适当范围（具体数值根据螺杆规格与设备要求确定），以实现螺杆的充分冷却，将螺杆表面温度稳定控制在安全区间（一般不超过 100°C）。为实现精准温控，可在螺杆内部关键位置安装温度传感器，实时监测螺杆温度。一旦温度超出预设安全值，系统自动启动应急措施，如加大冷却水量、降低螺杆转速，防止螺杆因过热而发生性能劣化与断裂。

4. 规范操作流程

• 减少启停次数：制定科学、合理的生产计划，从源头上减少注塑机的启停频次。在生产间隙，若停机时间较短（如 1 - 2 小时内），可采用保温待机模式，保持料筒温度恒定，螺杆以极低转速缓慢转动，既能维持物料的初步塑化状态，又避免频繁启动对螺杆造成的冲击。若需长时间停机（如超过 4 小时），在重新开机前，务必对设备进行全面、细致的检查，涵盖螺杆外观（查看是否有磨损、变形、裂纹等）、冷却系统（检查水道是否畅通、冷却液是否充足）、温控系统（校验温度准确性）等关键部分，确保设备各部件处于良好运行状态后再启动，最大程度降低螺杆因启停操作受损的风险。

• 避免空转：在注塑机正常运行过程中，严禁螺杆空转。在每次加料前，仔细检查料斗内物料存量，确保有足够物料供应。若因生产需求需更换物料品种或清理料筒，在操作前，先将螺杆中的残余物料彻底排空，可通过手动低速旋转螺杆并配合适当的反向抽料动作实现。在操作过程中，操作人员需时刻密切关注设备运行状态，一旦发现螺杆空转，立即按下紧急停机按钮，排查空转原因（如物料堵塞、加料装置故障等）并及时修复，坚决杜绝螺杆空转时间过长对其造成不可逆的磨损与损坏。

5. 定期维护与检查

• 日常维护：每日生产任务结束后，对注塑机进行全面清洁保养。使用专用的清洁工具与溶剂，仔细清理螺杆表面与料筒内壁残留的物料，防止物料长时间堆积发生硬化、腐蚀，损坏螺杆与料筒。同时，对螺杆冷却系统、润滑系统进行检查，查看冷却液液位是否正常，有无泄漏现象；检查润滑油油质、油量，及时补充或更换变质润滑油，确保各运动部件润滑良好。每周安排专人对螺杆进行一次详细的外观检查，借助放大镜、卡尺等工具，仔细查看螺杆表面是否有细微磨损、划痕、变形等异常情况，如有问题及时记录并上报，以便后续进一步评估与处理。

• 定期检修：每隔一定生产周期（如 2000 - 3000 小时，具体时长可根据实际生产工况与设备使用频率适当调整），对螺杆进行全面、深度检修。将螺杆从机筒中小心拆卸下来，使用高精度测量仪器，如外径千分尺、螺纹样板等，对螺杆直径、螺纹深度、螺距等关键尺寸进行精确测量，与原始设计参数对比，判断螺杆磨损程度。利用硬度计检测螺杆表面不同部位的硬度，评估材质性能是否因长时间使用发生变化。采用先进的探伤仪，如超声波探伤仪、磁粉探伤仪等，对螺杆进行无损检测，查找内部是否存在裂纹、气孔等缺陷。根据检修结果，若螺杆磨损程度超过规定范围（如螺杆直径磨损量超过 0.5mm）或内部存在严重缺陷，及时更换新螺杆，确保生产过程的安全、稳定与高效。