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塑料挤出机 |
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用于螺杆的新型抗磨损保护系统 |
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newmaker |
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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。
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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(10/17/2012) |
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