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用于螺杆的新型抗磨损保护系统
浏览: 发布日期:2017-09-23

瑕疵的产生会损害螺杆的使用寿命,并影响加工过程的安全性。如今,恩格尔材料科技开发了专用于塑化螺杆的onyx抗磨损保护系统,可使螺杆免受磨损的困扰,并具有高抗冲性能。

 

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为了达到经济上可行的生命周期,在加工高添加剂水平的专业复合材料时,含有碳金属涂层的塑化螺杆显得至关重要。含碳涂层可确保必要的高抗磨损性,而涂层下面的钢则承受了机械负荷,并凭借出色的强度特性,确保在冲击应力下的高度安全性。恩格尔材料科技(以下简称“恩格尔”)的发展项目旨在提升碳化钢复合材料的机械性能,以期在长期的生产应用中将碳化物的巨大潜能应用于抗磨损保护。

 

在涂层中,诸如针孔、裂纹和非金属杂质(如氧化物或泥浆)等瑕疵是导致金属疲劳的主要因素。这些缺陷区域的磨损机制与长的工作寿命紧密相关,因此必须优化制造工艺,以尽量避免缺陷的产生,或至少将其产生的可能性降至最低。通过开发新的用于塑化螺杆的恩格尔抗磨损保护系统,得以成功实现这一目的。

 

螺杆的生产仅仅采用了直的和非扭曲的棒状材料。螺杆的初始轮廓通过铣削或旋切得到,在切除掉大部分材料的同时也释放出材料的内应力。金属需要经过多次退火和重塑,从而制造出无应力的螺杆半成品。随后,在燃烧器中将碳化物粉末加热到大约1200℃,并加速至音速或以上(300m/s~2000m/s)。在该速度下,半流体的粒子击中螺杆半成品的粗糙表面,并同未经处理的工件相粘合。足够的粒子速度也可确保即使在射流冲击角度不佳的螺杆边缘处,表面也几乎不存在任何针孔。灼热的粉末状颗粒从1200℃迅速冷却至150℃左右,引起的体积收缩会导致表面产生张力。而随后,这种张力被粒子的高速运动能所抵消,因为粒子的冲击将导致表层塑化变形并形成挤压强度。在30~60次冲击下,整个表面将产生一个均匀的涂层。

 

塑料中的矿物添加剂或玻璃纤维令塑化部件必须有更耐磨损的能力。恩格尔推出了供螺杆用的碳化物涂层“ENGEL onyx”,它将涂层的韧性和键合力提高了300%,同时,其抗磨损性能也得到了改善。恩格尔提供的这种带onyx涂层的螺杆直径范围是25~70mm之后,使涂层在惰性气体或真空炉中进行退火。通过加热基材,其微观结构从中空的立方形铁变成了中空的立方形奥氏体,这种微观结构的改变不会影响涂层。在这期间,处于极端热力学不平衡状态的涂层,其所含的合金元素会产生扩散补偿。基材边缘的涂层同样会发生变化,从而提高了粘附力。加热期后,钢经过若干个阶段得到冷却。冷却速度会对微观结构的转变和螺杆基材的性能产生较大的影响。取决于当前的工艺进程,具有不同冷却速度的多阶段冷却工艺避免了相应的误差源,优化了图层和基材的性能,并保证生产的螺杆无裂纹且几乎无扭曲。有针对性的冷却意味着需要对螺杆进行细微的调直,以保持所需的准确度。取决于用于螺杆的基本钢材,随后400℃~650℃的退火和粗磨工艺可得到所需的钢材性能。在退火和粗磨后,对螺杆进行机械加工,由此得到在塑化单元使用时所需的表面粗糙度。

 

这种新体系的特征尤其在于它经改进的坚固耐用性,落锤冲击实验结果为其提供了证明。相对于其他涂层体系,在初始开裂发生前,其能承受的最大落锤冲击力要高300%。

 

另外,退火工艺经过了相当程度的改进,以提高键合力。标准HVOF(高音速氧燃料)涂层只能达到90~110MPa的键合水平,而恩格尔onyx涂层体系则可以达到250~350MPa。这些改进带来的好处在于防开裂程度的提高,以及减少涂层剥离的风险。

 

凭借用于塑化螺杆的恩格尔onyx抗磨损保护系统,由于磨损水平低,因此螺槽的几何结构比较稳定,即使在加工高添加剂含量的塑料时,也能确保获得长时间稳定的加工窗口。

 

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