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國產(chǎn)橢圓整體套產(chǎn)品質(zhì)量狀況對比表>>
Omega 101A整體鋼套的性能介紹>>
整體套常用制造材料與我公司研發(fā)101A及102A材料的比較>>
鐵基耐磨損材料制造的橢圓內(nèi)襯套使用壽命的比較>>
平雙組合機筒內(nèi)襯套的三種形式>>
Omega 201A鈷基耐腐蝕整體鋼套介紹>>
耐磨損耐腐蝕Omega 301A鈷基材料介紹>>
SiC陶瓷內(nèi)襯套及其性能>>
上海原元康平雙整體鋼套制造方法及工藝裝備>>
國產(chǎn)橢圓整體套產(chǎn)品質(zhì)量狀況對比表
Remark：
1） 我公司對全球范圍內(nèi)多家平行雙螺桿擠出機制造公司和塑膠配混終端用戶所提供的上述對比數(shù)據(jù)表示真摯的感謝；
2） 我公司目前正在研發(fā)具有超硬耐磨損性能的高釩鑄鐵橢圓整體套，歡迎咨詢；
3） 歡迎任何有特殊工況條件需求，或較高品質(zhì)需求的詢問和探討。
Omega 101A整體鋼套的性能介紹
我公司生產(chǎn)的高抗磨損型合金整體鋼套（見右圖），
材料名稱為Omega 101A，對應德國Werner & Pfleiderer GMBH公司的材料編號為1.2292.2。德方具體材料名稱為G-X 250CrV25，又稱為GP 27M。
該材料是一種鐵基的高耐磨損型合金材料，由碳化鉻，碳化硅，碳化錳等不同種類的微細碳化物顆粒均勻地分布于鐵的基材中，起到抗磨損作用。由于鑄鐵材料中鉻的含量較高，因此該材料實質(zhì)上就是一種特殊的高鉻鑄鐵。
由于材料中鉻的含量高，該材料還具有一定程度的抗腐蝕性能。
Omega 101A材料的合金元素成份及硬度如下：
|
Fe |
C |
Cr |
Si |
Mn |
Mo |
V |
HRC |
|
Bal |
2.0～2.8 |
22.0～28.0 |
0.5～1.5 |
0.3～1.0 |
0.5～1.0 |
0.4～0.8 |
58 ~ 64 |
Omega 101A整體鋼套的成型方法有二種，一種是采用普通的精密鑄造成型方法，以應對普通高抗磨損性能的需求；另外一種則采用PM-HIP高溫等靜壓成型方法，以對應于對材料密實性要求高，對材料抗磨損性能要求特別高的需求。
PM-HIP冶金高溫等靜壓技術(shù)成形方法，是首先將改良后的這種高耐磨損、在高溫區(qū)表現(xiàn)為低線膨脹性的合金粉末材料填入模腔體，放入高溫等靜壓處理爐中，在相當高的溫度和相當高的壓力下，材料的分子受強擠壓力而加速運動，冷卻后得到金相組織高密實性的、耐磨損性能極佳的內(nèi)襯套。我公司該項技術(shù)填補了國內(nèi)平行雙螺桿擠出機心臟部件采用高難技術(shù)制造的空白，滿足了業(yè)界的期盼。
PH-HIP高溫等靜壓技術(shù)成形的工藝流程示意圖如下：
Omega 101A整體合金鋼套含量及物理性能相當于抗磨白口鑄鐵KmTBCr26型，它的其它物理性能為：
極限抗拉強度Intensity of Tension（бb）≥450MPa
斷裂應變Breaking Strain（εfB）=0.30%
抗沖擊韌性 Toughne（KV2）=1.9 J（HV572）
溶點范圍為2020～2060 °F
金相組織：其鑄態(tài)下的金相組織為共晶碳化物M7C3+奧氏體；在硬化態(tài)下為共晶碳化物M7C3+二次碳化物+細針狀回火馬氏體+殘余奧氏體（文中M代表Fe、Cr等金屬原子，C代表碳原子，見右圖）
密度：7.30~7.50g / cm³（普通精密鑄造）；≥7.50g / cm³（PM-HIP鑄造）
熱膨脹系數(shù) Coefficient Thermal Expansion：與一般中碳合金鋼作比較，其特點是：一般中碳合金鋼的熱膨脹系數(shù)與其受熱溫度成正比關(guān)系，而Omega 101A合金材料的表現(xiàn)正相反，該材料的熱膨脹系數(shù)與其受熱溫度成反比關(guān)系。實驗所得的熱膨脹系數(shù)平均值可以對比如下：
材料溫度 Omega 101合金線膨脹系數(shù) 普通中碳合金鋼線膨脹系數(shù)
25℃～250℃ 平均14.23×10-6 /°F 平均12.68×10-6 /°F
250℃～400℃ 平均14.18×10-6 /°F 平均12.78×10-6 /°F
我公司以上述二種工藝方法成型的整體鋼套，所采用的材料受德國W&P公司的制約，不對外公布具體配方，請予諒解。
整體套常用制造材料與我公司研發(fā)101A及102A材料的比較
一、化學成份及成品硬度比較
二、耐磨損耐腐蝕性能比較（見右圖）
本表是將德國Krupp Werner & Pfleiderer公司尤其是用來制造ZSK機型的，該公司自己研發(fā)的各牌號合金材料（灰色標注），芬蘭美卓Metso Material Technology公司推薦的合金材料、特殊粉末鋼材料（粉色標注），我公司研發(fā)的目前標配于各平雙擠出機制造公司的高鉻鑄鐵101A材料，我公司最近研發(fā)的超硬高釩鑄鐵102A材料（綠色標注），以及其它通常用于制造平雙心臟部件的材料，在各合金材料的耐磨損耐腐蝕性能上進行的一個比較直觀的比較。
我公司在橢圓整體套的售后服務中，要感謝各終端用戶的支持，向我們提供了不少使用數(shù)據(jù)，幫助我們歸納出表內(nèi)各材料性能的對比情況，供各方參考。我們衷心希望各配混造粒廠家繼續(xù)向我們提供寶貴的使用數(shù)據(jù)，以幫助我們進一步完善和驗證表內(nèi)所列各材料耐磨損耐腐蝕性能的比照，再次表示謝意。
鐵基耐磨損材料制造的橢圓內(nèi)襯套使用壽命的比較
所有上述使用時長的比較，均依據(jù)上海材料研究所完成于2014年4月的，在摩擦副相同，摩擦相對速度相同，摩擦重力相同等條件下對上述各材料匹配磨損的檢測數(shù)據(jù)。所有接受檢測的材料樣塊也均經(jīng)過與各材料相對應的熱處理，例如氣體滲氮處理，淬火處理等...
上述用以匹配磨損對照檢測的材料6470E是一種滲氮鋼，相當于中國的38CrMoAl鋼種；D2是模具鋼，相當于中國Cr12MoV鋼種；M2是高速鋼，相當于中國W6Mo5Cr4V2鋼種。而101A合金是我公司研發(fā)于二十世紀初、相當于德國Werner & Pfleiderer GMBH公司編號為1.2292.2的、專用于制造橢圓內(nèi)襯套的材料043。102A及103A均是我公司于2014年新近完成研發(fā)的同樣專用于制造橢圓內(nèi)襯套的高釩鑄鐵類材料。103A合金相當于德國Werner & Pfleiderer GMBH公司編號為099的材料，因其具有超高的硬度和抗磨損性能而被更多地使用于平行雙螺桿配混擠出機尤其需要玻璃纖維增強的側(cè)喂料段。
提高擠出機核心部件的抗磨損性能之課題將永無寧日，歡迎各專家見仁見智提出討論。
平雙組合機筒內(nèi)襯套的三種形式
平行雙螺桿擠出機組合式機筒內(nèi)襯套，從其結(jié)構(gòu)形式及材料形式上，我公司目前可以提供的二種產(chǎn)品的形態(tài)如下：
二個“C”字形雙金屬襯套組合在一起 整體合金形態(tài)的橢圓形襯套
我公司近日研制成功的第三種雙金屬形態(tài)的橢圓形襯套如右圖。
這種襯套內(nèi)襯合金層一般為碳化鎢顆粒強化鎳基或鈷基的合金材料，對于要求抗腐蝕同時具有較高的抗磨損性能之配混擠出，尤其是應用于例如內(nèi)孔大于60mm的橢圓內(nèi)襯套，它是一種性價比很好的選擇。
關(guān)于如何提高用于配混擠出的平行雙螺桿擠出機核心部件使用壽命方面的任何寶貴意見和建議，歡迎業(yè)內(nèi)人士見仁見智，參加討論。
Omega 201A鈷基耐腐蝕整體鋼套介紹
自從美國人Elwood Haynes于上個世紀初發(fā)展出鈷基+碳化物合金材料以來，良好的Co-Cr-W-C合金耐高溫、耐腐蝕和耐氣蝕性能就聞名于天下。在Co-Cr-W-C合金基礎上，我公司研制的Omega 201A合金材料，基體仍是鈷和鉻的合金固溶體，因此具有較高的機械強度和極好的抗氧化、耐腐蝕性能。
我公司采用PM-HIP工藝方法，經(jīng)過不懈努力，突破工藝上的多方面困難，所制造出的名稱為α201A合金材料的整體鋼套，經(jīng)我公司海外用戶于2008年2月后，將其使用于極端氯化聚氯乙烯CPVC的環(huán)境氣氛中，對比我公司額外提供的α201合金普通襯套，其抗腐蝕磨損性能表現(xiàn)優(yōu)異，用戶相當滿意，并于日前表達了后續(xù)批量下單的意向。
201A合金基體是面心立方的鈷基固溶體，在800℃以上的工況條件下，仍保持有較高的機械強度和硬度。由于基體上分布著相當數(shù)量的富鉻型M7C3碳化物，使得該合金在腐蝕氣氛的工況條件下，甚至是高溫腐蝕氣氛狀況下，耐磨料腐蝕磨損性能優(yōu)異，并同時具有極好的自嚙合抗粘著磨損性能和耐固態(tài)粉粒沖刷磨損的性能。
201A合金化學成份及硬度見下表：
|
C |
Cr |
W |
Co |
Fe |
Si |
Ni |
HRC |
|
2.0～2.5 |
30～35 |
11～15 |
余量 |
≤1.0 |
≤1.0 |
≤1.0 |
52～54 |
我公司確定于2013年6月后，將這個新研發(fā)的，以HIP工藝方法成型的全新鈷基201A整體鋼套進入小批量試制階段，歡迎用戶詢洽。
耐磨損耐腐蝕Omega 301A鈷基材料介紹
自從美國人Elwood Haynes于上個世紀初發(fā)展出鈷基+碳化物合金材料以來，良好的Co-Cr-W-C合金耐高溫、耐腐蝕和耐氣蝕性能就聞名于天下。在Co-Cr-W-C合金基礎上，我公司研制的Omega 301A合金材料，基體仍是鈷和鉻的合金固溶體，因此具有較高的機械強度和極好的抗氧化、耐腐蝕性能。
我公司采用PM-HIP工藝方法，經(jīng)過不懈努力，突破工藝上的多方面困難，所制造出的名稱為Omega 301A合金材料的整體鋼套，經(jīng)我公司海外用戶于2008年2月后，將其使用于增強型極端氯化聚氯乙烯CPVC的環(huán)境氣氛中，對比我公司額外提供的碳化鎢增強鎳基301合金的雙金屬普通“O”型襯套，其抗腐蝕磨損性能表現(xiàn)非常優(yōu)異，用戶相當滿意，并于日前表達了后續(xù)批量下單的意向。
Omega 301A合金基體是面心立方的鈷基固溶體，在800℃以上的工況條件下，仍保持有較高的機械強度和硬度。由于基體上分布著相當數(shù)量的富鉻型M7C3碳化物，使得該合金在腐蝕氣氛的工況條件下，甚至是高溫腐蝕氣氛狀況下，耐磨料磨損性能優(yōu)異，并同時具有極好的自嚙合抗粘著磨損性能和耐固態(tài)粉粒沖刷磨損的性能。
與201A合金相比較，301A合金具有較高的鎢含量，故其基體硬度更高，耐磨料磨損性能也更好，其化學成份及硬度見下表：
|
Alloy |
C |
Cr |
W |
Co |
Fe |
Si |
Ni |
HRC |
|
201A |
2.0～2.5 |
30～35 |
11～15 |
余量 |
≤1.0 |
≤1.0 |
≤1.0 |
52～54 |
|
301A |
2.5～3.5 |
30～35 |
15～20 |
余量 |
≤1.0 |
≤1.0 |
≤1.0 |
≥50 |
我公司定向酸性試驗報告顯示，常溫下301A樣件在下述各類試驗介質(zhì)中，表現(xiàn)為：
|
酸性介質(zhì) |
30%乙酸 |
80%甲酸 |
65%硝酸 |
50%磷酸 |
5%硫酸 |
|
表現(xiàn) |
較好 |
一般 |
差 |
優(yōu)良 |
優(yōu)良 |
SiC陶瓷內(nèi)襯套及其性能
隨著塑膠擠出領域里各類擠出機的心臟部件耐磨損耐腐蝕的特定要求越來越高，我公司原先在國內(nèi)首先研制的雙金屬機筒和雙金屬螺桿，在某些應用方面顯得捉襟見肘，勉為其難。深入研發(fā)新的材料作為替代，這個題目已經(jīng)非常清晰而日益緊迫地擺在了我們的面前，于是我們想到了SiC復合陶瓷。
右邊是我們初步研發(fā)的，分別用于單螺桿擠出機和平行雙螺桿擠出機的陶瓷材料內(nèi)襯套照片。
SiC復合陶瓷材料的物理化學性能如下：
主體成份：SiC
密度 ρ：3.08～3.10g/cm3
正彈性模量 Ε：410MPa
硬度HRA: 89~92
抗彎強度 σbb: 380MPa
抗壓強度 σbc: 3970MPa
平面應變斷裂韌度 Κic：4MPa/mm3/2
熱膨脹系數(shù) α1：4.0×10-6 / °F
熱傳導率 λ：Φ30~35 W/(m•K)
高溫抗氧化性：在高達1500℃溫度下，金屬減重速度尚極緩慢。
SiC復合陶瓷具有優(yōu)異的抗摩擦磨損性能，這是任何金屬類材料，即使通過多種硬化手段也無法比擬的。SiC復合陶瓷更具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性，它幾乎能耐所有無機酸和堿液、鹽的腐蝕，甚至我們研發(fā)的這種SiC復合陶瓷，還能夠在一定程度上抵抗住氫氟酸類的腐蝕磨損。實驗表明，即使我們的SiC復合陶瓷與氫氟酸和硝酸的混合液接觸，也僅僅在SiC復合陶瓷表面生成了一層薄薄的氧化硅，該致密的氧化硅層阻止了基體內(nèi)部SiC被繼續(xù)氧化，從而使得SiC復合陶瓷抵抗氫氟酸和硝酸混合液的能力增強。
SiC復合陶瓷襯套在空氣中的極限使用溫度可達1500℃。
在新材料的開發(fā)和應用中，我們誠懇地歡迎業(yè)內(nèi)各用戶的指導。
平雙整體鋼套制造方法及工藝裝備
現(xiàn)在的中國，制造業(yè)已經(jīng)成為了全球經(jīng)濟增長的基本原動力，而反觀我國平行雙螺桿擠出機制造領域，尤其是比較我國平行雙螺桿擠出機心臟部件目前的制造水平，還普遍存在著制造材料老套，制造工藝落后，工藝裝備陳舊的矛盾。這些矛盾日益突出，嚴重阻礙著我國，甚至是全球塑料加工業(yè)對材料改性配混的制造需求，對高轉(zhuǎn)速高產(chǎn)量低能耗的高端擠出機的需求，嚴重阻礙著行業(yè)的迅速發(fā)展。
我們的研發(fā)人員近年來將主攻方向迅速轉(zhuǎn)到了這個平行雙螺桿擠出機心臟部件新材料的研發(fā)，果斷探索采用全新的CNC裝備全程加工橢圓內(nèi)襯套工藝方法。經(jīng)過不懈的努力，繼2006年研制了國內(nèi)著名的 101A合金以后，我們于2014年突破了可以與德國W&P公司超硬高釩鑄鐵，牌號為99.3相匹敵的Omega 103A合金材料，并且研發(fā)了更適合國情的，性價比更高的Omega 102A合金材料。這些新材料的研發(fā)和新裝備，新工藝的采用，為我國行業(yè)的持續(xù)發(fā)展作出來卓越的貢獻。
我公司引進的高端CNC數(shù)控設備（見右圖及下圖），已經(jīng)貫穿裝備于整體橢圓襯套的整個制造過程，不但在切削效率上得到極大的提高，而更重要的是在整體襯套的制造精度上，無論是在襯套的尺寸公差控制中，還是在襯套的形位公差控制中，均達到了較高的理想水準，從而使產(chǎn)品的質(zhì)量得到根本保障。
我們?nèi)匀辉谂Γㄆ诫p螺紋元件采用CNC數(shù)控磨削方法的制造手段等。
我們爭的是國人的光，爭的是民族工業(yè)的氣。國內(nèi)平行雙螺桿擠出機核心部件處于低水準的相對落后的制造狀況，我們有決心加以徹底改變。
上海原元康機械設備有限公司
總工程師辦公室
