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同向平行双螺杆机筒结构和材料演化史

2024/7/30 15:22:23 来源:聚风传媒 关键词:聚风塑料网

在双螺杆挤出机行业中,耐磨耐腐机筒扮演着重要角色。本文将简述,同向平行双螺杆挤出机筒,这几十年来其结构和材料的演化史。


01 趋近完美的结构

双螺杆挤出机是塑料行业的重要设备。在造粒色母改性等等方面有举足轻重的地位。


随着塑料行业不断发展,共混改性企业用户对挤出机筒的要求不断提升。早期挤出机筒体是一体式氮化钢 38CrMoAl。其耐磨性和耐腐蚀性能一般。如今,除了少数特定行业外,这种结构的挤出机筒已基本被淘汰。


为了提升内壁耐磨耐腐特性,由于机筒壳体尺寸较大,通过采用机筒壳体和衬套分离的做法可以节约高级材料。同时保养良好的机筒壳体可以更换衬套后反复使用。


壳体通常采用碳钢材质,镶嵌 C 套,C套也就是离心铁基合金的 O 套,割一刀,再磨一刀,也就变成 C 套,相比氮化钢整体机筒,内壁耐磨耐腐性能提升。由于分体套中间必然存在缝隙,长期运行后,尖角处破损,碎裂问题无法解决。


为了解决中间缝隙问题,整体椭圆套孕育而生。其为整体制造,在相同材质前提下使用寿命是 C 套的 2 倍以上。目前整体椭圆套已成为市场主流。



02 不断升级的衬套性能

早期衬套材料采用 101 合金,也就是高铬铸铁 Cr26。高铬铸铁中含有 26%的 Cr 元素,同时分布着坚硬的碳化物。这种材料具有一定的耐腐蚀和耐磨性能。但其铸件工艺本身不可避免的存在气孔、裂缝、夹渣等问题。随着高分子材料快速发展,高填充、高温、高腐蚀等工况越来越多,101合金已经无法满足多种工状要求。目前仅在中低端塑机上使用。


同时期也有采用热等静压铁基粉末合金,采用更好的热等静压路炉,改进了材质的偏析现象及致密性,增加抗疲劳强度。其本身还是铁基材料,耐腐蚀问题无法解决,只能作为 101 的耐磨改进型存在。


目前最为高端的衬套材料为硬面耐磨耐腐蚀合金镍 60-Ni60。意为镍基合金达到硬度 HRC60,由于 Ni60 施工工艺难度大,不易成型。价格难以平民化。



03 欧兹科技的不断尝试和发展

欧兹机械技术总监王无忌先生有着丰富的镍基合金在超耐腐蚀行业应用经验。


十年前我们采用真空烧结工艺,做出椭圆整体内衬套 OS02,内壁 2 毫米合金层。耐腐蚀性遥遥领先 101 合金和 WR13 合金。


但 OS02 硬度只有 HRC52-56,其耐磨性比 101 合金要好,比热等静压 WR13 稍逊。


为解决 OS02 升级耐磨性能。欧兹科技在 OS02 基础上加入 35%碳化钨颗粒。研发出镍基碳化钨合金 OS35 整体套。但是实际生产 OS35 并没有在耐磨性能上突出OS02 很多。碳化钨颗粒是自然界中最硬最耐磨的材料。在我们前期做的滑动摩擦测试中,耐磨性是 OS02 的 5 倍以上。但是出乎意料,在双螺杆实际运行中镍基合金35%碳化钨和镍基合金 OS02 效果相当。究其原因,由于镍基合金粉末只是表面部分熔化,无法充分包裹碳化钨颗粒,相当于尼龙 PA 加 35%玻纤,尼龙不熔溶或者叫料不熟,做出的产品效果能好吗?同理,挤出机工况大部分是磨粒磨损和冲蚀磨损,而不是面对面的磨损,由于包裹碳化钨的镍基基材致密度不够,无法发挥出碳化钨颗粒超耐磨的优势特性。


之后欧兹科技研发出镍基碳化钨合金OS65 整体套。因为 OS35 强度未达预期的主要原因是镍基合金粉末颗粒熔溶不充分。OS65 针对此进行改进。


OS65 采用合金粉末炉内重熔工艺。通过让合金充分熔溶,达到合金的致密性,在微观结构上达到热等静压 HIP 同等甚至更好的致密性。镍基碳化钨 OS65 合金硬度为 HRC58-62。自上市以来,实际应用上寿命是 WR13 粉末钢的 1.5 倍以上;是OS02 真空烧结镍基合金的 2 倍以上。为目前高端塑机行业,超耐磨,超耐腐,高稳定性,长寿命的最佳选择。


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关于欧兹科技

欧兹科技是一家以技术为主,技、工、贸融为一体的研发、生产、经营性公司,专业生产镍基碳化钨合金 OS65 整体套,镍基合金OS60螺纹元件,高精度机筒及高扭矩双螺杆芯轴。


欧兹科技拥有自主研发团队,专注技术创新已为众多国内外双螺杆挤出机客户及共混改性企业,提供超高耐磨、耐腐蚀、耐高温的镍基合金 OS60 螺纹元件。可按客户需求结合实际工况,研制高质量的非标产品,做到性能卓越,质量稳定、价位合理、交货及时、售后完善。 

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