Omega301合金硬度与耐磨损特性的分析>>
高产量单螺杆挤出机目录及参数>>
各类常用塑料的吸水率,成型推荐温度及干燥时间表>>
挤出机报价前我们需要了解的基本情况(中英文)>>
螺杆制造前的图纸准备问题>>
双金属机筒合金牌号对照表>>
以双金属技术修复螺杆的工艺及优势>>
重新设计单螺杆挤出机机筒螺杆的信息需求>>
主要双金属合金材料元素及其物理性能>>
Omega 301合金介绍
由于碳化鎢颗粒均匀地分散在硬质、耐腐蚀的镍基合金里,Omega 301合金兼具了101合金的极高耐磨损性及201合金的极强耐腐蚀性。根据这一特性,以301合金为衬里的双金属机筒,在用于氯化聚氯乙烯CPVC、氯化聚乙烯CPE、聚化四氟乙烯PTFE、聚化炳烯酸PAA等塑胶,以及以玻璃纤维、二氧化碳和碳酸钙填充的几乎所有各种树脂成型方面,表现出了优良的耐用特性。
301合金的成分和性能,与美国Xaloy公司的X-800合金相当。
1) 301合金的化学成分范围如下:
碳 |
锰 |
硅 |
硼 |
铬 |
铁 |
镍 |
钴 |
鎢 |
1.3~3.5 |
1.0~最大值 |
2.0~6.0 |
2.0~4.5 |
5~ |
5~ |
平衡 |
3~ |
30~ |
2) 301合金的物理性能如下:
硬度HRC |
比重 |
密度 |
极限抗拉 |
断裂 |
溶点范围 |
热膨胀系数 |
导热系数 |
55~65 |
10.11 |
0.37~0.40 |
6万磅/ |
0.18% |
1800°F~1900°F |
5.57×10 -6/ °F |
19.2BTU/小时/平方英尺/英尺/°F |
3) 301合金的技术特点如下:
301合金的宏观硬度与101合金相似,但就金属的耐磨损性能来说,我们不只要考虑宏观硬度,而更要考虑其显微硬度。在母材用钢和301合金衬层之间存在着一个狭窄而均匀的合金扩散区域,该区域努氏显微硬度为KHN 700(相当于HRC58~59),而301合金里的碳化物平均努氏显微硬度则为KHN 2000,这是301合金特别耐磨损的主要原因。
在许多应用情况下,301合金的耐腐蚀性能与201合金相同,在稀盐酸、稀硫酸、浓硫酸、稀氟酸和多种常用化学溶济中,表现出优越的抗腐蚀性。
在ALPHA LFW-1型试验机进行的磨损试验证明,301合金抗粘附耐腐蚀性较高。这些试验使用美国钢铁学会AISI 4620垂直载荷为300磅的标准钢环(HRC58~63)进行的。钢环以每分钟71英尺的速度压着试块旋转,结果发现301合金优于其他各种各样耐磨材料和抗磨镀层。
301合金在高温下性能极好,其室温硬度为HRC 55~64。当其工作温度在482℃以下,301合金仍能够保持硬度HRC 50以上;若短期经受高达816℃的温度时,不影响其总体室温硬度。但是,301合金的正常使用温度不宜超过482℃。
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Omega 301合金硬度与耐磨损特性的探讨
众所周知,解决塑胶挤出机和塑胶注塑机心脏部件磨损在材料应用上的最佳方法,是选择双金属螺杆,匹配双金属机筒的应用。而要解决这些部件在腐蚀工况条件下的磨损,就必须探讨301合金(美国XALOY公司将此种合金称之为X-800合金)双金属机筒衬里的磨损机理。
1、要探讨上述这个机理,我们首先要知道α301是一种什么样的合金材料,其组织成份见下表:
碳 |
锰 |
硅 |
硼 |
铬 |
铁 |
镍 |
钴 |
鎢 |
1.3~3.5 |
1.0~最大值 |
0.5~3.3 |
1.0~3.0 |
5~ |
5~ |
平衡 |
3~ |
30~ |
上表301合金组织结构的特点是,相溶性较差的高耐磨损碳化钨微细颗粒弥散在镍基材料中,这些颗粒所占比例约为30%左右。镍基材料起到抗腐蚀作用,在许多应用情况下,其耐腐蚀性能与201合金相同,在稀盐酸、稀硫酸、浓硫酸、稀氟酸和多种常用化学溶济中,表现出优越的抗腐蚀性。同时,在高温状态下合金内部所生成的碳化镍、碳化硅、碳化铬等碳化物分子,尤其有了比例更大的碳化钨颗粒则起到了高抗磨损作用;
2、有一个人们常常忽视的因素,这个因素其实在很大程度上左右了301合金衬里的耐磨损性能,即目前国内外双金属机筒合金衬里的成形方法大部分是离心式铸造。由于301合金中的碳化钨比重远大于镍基材料,受离心力的作用,这些占合金比例达30%左右的颗粒在离心过程中更接近于与母材的接合面,而不是机筒的内壁。也就是说,起到高抗磨损中坚力量的碳化钨合金颗粒并不是均匀地分散在合金衬里的组织结构中。这是碳化钨在301合金中的存在状况,与上述提到的在高温状态下301合金内部所生成的碳化镍、碳化硅、碳化铬等碳化物分子在合金中的存在状况的根本区别;
3、上述提到的301合金里以碳化钨为主,辅以各种其它碳化物成份的微细颗粒,其平均努氏显微硬度为KHN2000,这是301合金特别耐磨损的主要原因。而根据上面表述的301合金组织特征,我们了解到由于这些碳化物微细颗粒是弥散性地分布在镍的基体中,而且不均匀,因此无论是采用洛氏硬度计,或是维氏硬度计,这些宏观硬度计的探头不可能真正探测在碳化物本体上,它们所检测出的硬度值就存在二个显著特点:一是从数值上来看,随机检测硬度值的范围比较宽,例如HRC硬度值可以从50到64;而由于WC分布的不均匀性,合金层的某些区域硬度值甚至还会更低。二是所检测到的301合金硬度值,其实是一种宏观硬度,仅仅从宏观上表示了301合金的一个随机硬度值,并不能反映合金的真正平均硬度。试想如果金钢砂分布在泥土里,你的脚踩在上面,会感觉到金刚沙的硬度吗?
4、当用户使用挤出机生产的塑胶材料,如果这个材料对机筒是以腐蚀为主的磨损减量,例如氯化聚氯乙烯CPVC、氯化聚乙烯CPE、聚化四氟乙烯PTFE、聚化炳烯酸PAA等塑胶,填充入百分比不太多的玻璃纤维、二氧化碳和碳酸钙等,最合适的是使用301合金机筒。因为它含铁量低,是一种不活跃的合金材料,基本上能够抗住各种酸类的腐蚀;而当用户使用挤出机生产的塑胶材料,如果这个材料对机筒是以物理挤压接触为主的磨损(或被称为摩擦磨损),例如金属粉末添加在PVC中的挤出。虽然PVC在加热过程中会分解出氯离子,有腐蚀金属的倾向,但这种材料在加工过程中却主要表现为材料中的金属粉末对机筒内壁的强烈挤压而导致的摩擦磨损。如果选用以301合金为衬里的双金属机筒,当这些金属粉末挤压机筒内壁时,在接触磨损中它带走了镍这个基材,同时也就带走了碳化钨颗粒。皮之不存,毛将焉附,这是人人明白的道理。可惜这些碳化钨颗粒还没有起到它应有的抗磨损作用就给带走了,这就不能错怪301合金的抗磨损作用了。
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高产量单螺杆挤出机目录及参数
Catalog and Data of High-output Single Screw Extruders
型号TYPE |
SJB45- |
SJB65- |
SJB90- |
SJB120- |
SJB150- |
SJW150- |
|
25 28 |
25 28 30 |
25 28 30 |
25 28 30 |
25 28 |
6 |
||
螺杆直径 |
45mm |
65mm |
90mm |
120mm |
150mm |
160 |
|
有效长度 |
25D 28D |
25D 28D 30D |
25D 28D 30D |
25D 28D 30D |
25D 28D |
6D |
|
主电机功率 |
7.5Kw7.5Kw |
30Kw40Kw40Kw |
75Kw90Kw90Kw |
80Kw110Kw110Kw |
140Kw200Kw |
50Kw |
|
电机形式 |
直流D.C. |
直流D.C. |
直流D.C. |
直流D.C. |
直流D.C. |
直流D.C. |
|
螺杆转速 r/min |
120 140 |
120 110 120 |
110 110 100 |
84 90 100 |
70 75 |
50 |
|
加热段/控制段 |
3/3 4/4 |
4/4 4/4 5/5 |
5/5 5/5 6/6 |
5/5 6/6 7/7 |
8/8 9/9 |
1/1 |
|
冷却方式 |
风冷AIR |
风冷AIR |
风冷AIR |
风冷AIR |
风冷AIR |
风冷AIR |
|
加热功率 |
8Kw 9 Kw |
16Kw 16Kw 19Kw |
28Kw 28Kw 32Kw |
52Kw 52Kw |
70Kw 72Kw |
9Kw |
|
机筒材质 |
双金属BImetaL |
双金属BImetaL |
双金属BImetaL |
双金属 |
双金属BImetaL |
双金属BImetaL |
|
加料套形式 |
光套 开槽SMOOTH GROOVED |
光套 开槽 开槽 |
光套 开槽 开槽 |
光套 开槽 |
开槽 开槽 |
光套 |
|
螺杆材质 |
双金属/氮化钢 |
双金属/氮化钢 |
双金属/氮化钢 |
双金属 |
双金属/氮化钢 |
氮化钢 |
|
中心高 |
1000mm |
1000mm |
1000mm |
1000mm |
1100mm |
||
最高产量kg/hr |
HDPE |
70 |
150 |
350 |
450 |
650 |
|
SPVC |
48 |
120 |
300 |
300 |
500 |
1000 |
|
PS |
|
100 |
360 |
500 |
|
|
注:交流电机调速有三种方式供选择:滑差、整流子及调频调速
There are three A.D. adjustable speed ways could be chosen.
各类常用塑料的吸水率,成型推荐温度及干燥时间表
料名 |
吸水率% |
干燥温度 |
干燥时间 |
料名 |
吸水率% |
干燥温度 |
干燥时间 |
|
PS |
0.1~0.3 |
75C~85C |
2小时以上 |
PPO |
0.37 |
85C~95C |
2~4小时 |
|
AS |
0.2~0.3 |
75C~85C |
2~4小时 |
聚缩酸 |
0.12~0.25 |
80C~90C |
2~4小时 |
|
ABS |
0.2~0.3 |
80C~100C |
2~4小时 |
PC |
0.1~0.3 |
100C~120C |
2~10小时 |
|
亚克力 |
0.2~0.4 |
80C~100C |
2~6小时 |
硬质PVC |
0.1~0.4 |
60C~80C |
1小时 |
|
PE |
0.01以下 |
70C~80C |
1小时 |
PBT |
0.30 |
130C~140C |
2~5小时 |
|
PP |
0.01以下 |
70C~80C |
2~4小时 |
FR-PET |
0.10 |
130C~140C |
2~5小时 |
|
PPO |
0.14 |
105C~120C |
2~4小时 |
聚琉胺 |
1.5~3.5 |
80C |
2~10小时 |
|
结晶性塑胶一般温度控制 |
非结晶性塑料 |
|
||||||
|
料管温度C |
喷出料温度C |
射出压力KG/Cm |
|
料管温度C |
喷出料温度C |
射出压力KG/Cm |
|
高密度PE |
210C后降温 |
200~220 |
500~1500 |
PS-一般用 |
180~240 |
190~260 |
400~1300 |
|
PP |
200~270 |
210~280 |
400~1000 |
ABS |
200~230 |
200~240 |
800~1500 |
|
耐能6 |
225~280 |
240~280 |
700~1000 |
亚克力一般用 |
180~220 |
200~230 |
700~1500 |
|
尼能6.6 |
260~280 |
270~310 |
600~1500 |
PC |
260~310 |
280~320 |
800~1500 |
|
DELRIN |
180~200 |
190~220 |
800~1100 |
变性PPO |
240~280 |
250~300 |
850~1400 |
|
鸠拉康 |
220~270 |
230~280 |
400~1000 |
硬质 |
165~185 |
175~195 |
1000~1500 |
注一: 以上是以不添加玻璃线维等增强剂和填充料的塑胶为标准。
注二: 机筒内之熔料温度通常要高于机筒外实际控制温度,以挤出端料温显示为准。
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挤出机报价前我们需要了解的基本情况
Before our quotation for an extruder (Line), we have to learn first
1、 用户计划生产什么样的产品?如果有可能,请提供图片,尤其是在计划塑胶异型材
的挤出中。
What about the product a customer will going to make? If possible, please show us the picture of this product,specially the profiles.
2、用户计划运行哪一种塑胶材料?该塑胶中有没有其它增强剂或添加物?分别占多少百分比?
What kind of plastic material a customer will going to run? Is there any enhancer or filler will be inside this material? What about the percentage of the enhancer or filler?
3、用户对产量的要求是什么?
What about the extruder output a customer will want to get?
4、用户有哪一些其他的相关要求?
Any other more requirement a customer has right now?
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Chief engineer office engineer / Shanghai Omega Machinery Co., Ltd
螺杆制造前的图纸准备问题
螺杆制造前,我们常常会遇到技术资料准备问题,首当其冲的就是螺杆图纸。我们往往会遇见以下二个情况:
一是用户提供了比较正规的图纸,而我们往往会发现在用户的图纸中缺失一些尺寸,必须要依靠我们的经验,依靠我们与用户的进一步沟通来予以补全。在这种情况下,我们一般不需要用户对他们的挤出机工况条件及运转数据提供任何信息,因为我们不必要参予任何修改意见,我们仅仅完善螺杆尺寸,而这些完善一般不会改变用户的挤出状况。
一般情况下,这个完善图纸的工作是免费的。
二是用户对他们的挤出机运转数据不满意,要求我们对螺杆予以优化设计。这个重新设计目的或是为了提升挤出机的产量,或是为了减低挤出机的电力消耗,或是为了改善挤出机的塑化能力,也可能是为了件该挤出机用于挤出不同种类的高分子材料,或得到不同的塑胶制品。在这些情况下,我们通常需要用户向我们提供一些必要的原挤出机运转信息( 见我公司文件【More original information we need for redesign】),同时由于任何重新设计的工作均需要我们投入一定的工作量,以及必然会承担一定的风险,因此我们需要用户额外承担一定的设计费用。
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中外双金属机筒合金层牌号对照表
生产厂家 |
耐磨型合金牌号 |
耐腐蚀型合金 |
既耐磨又耐腐蚀合金牌号 |
美国 XALOY 公司 |
* X-102 |
* X-309 |
X-800 |
上海原元康 |
Omega 101 |
Omega 201 |
Omega 301 |
日本制钢所 |
- |
N alloy 60 S |
N alloy 2000 |
日本神户制钢 |
C-105 |
C-700 |
C-300 |
日本日立制钢 |
H-10 |
H-303 |
H-70 |
瑞士 BERNEX 公司 |
A 110 |
C 240 |
- |
意大利 REILOY 公司 |
Reiloy 112 |
Reiloy 115 |
Reiloy 200 |
意大利 EUROVITI |
E 100 |
E 30(钴基) |
E 800 |
备注:1、*美国 XALOY公司合金旧牌号分别为X-101和X-305;
2、目前双金属产品在世界上尚无行业标准,各生产厂家一般均参照美国 XALOY公司的相关标准而制订各公司自己的生产达标要求,包括合金 成分及其牌号。
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以双金属技术修复螺杆的工艺及优势
以双金属技术修复螺杆的一般工艺走向如下:
A、将螺棱外径在保证与螺杆底径同轴的前提下,磨削至其最大磨损处外径;
B、在预热和缓慢冷却的热应力缓冲保障措施下,在螺棱表面喷焊一层硬度为HRC58~62的自溶性镍基粉末,单边厚度控制为≥1.5mm ;
C、粗、精磨削螺棱外径,按螺棱原导程磨削螺棱前后二个侧面,磨削底径后,抛光和消应力处理螺杆。
由于常规渗氮螺杆有限的渗氮层厚度,以及氮离子从金属表面向内部渗透的递减,这个渗氮层还不可避免地存在明显的硬化梯度。渗氮螺杆这一先天的不足导致其使用寿命相对于硬化层比其厚了3~4倍,又不存在硬化梯度的双金属螺杆来就要低得多。双金属螺杆的这一硬度优势尤其是在用户生产改性塑胶,需要添加各种增强剂和填充剂时,就表现的更为淋漓尽致。
因此,经过以上双金属加层工艺修复的螺杆,已经完全被改造成了一支双金属形态的螺杆,其使用寿命比用户原始购买的普通渗氮螺杆,在理论上提高4倍以上就不足为奇了。
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重新设计单螺杆挤出机机筒螺杆的信息需求
就单螺杆挤出机的机筒螺杆而言,为了使得我们对用户所要求的重新设计取得一次性的圆满成功,我们往往需要用户提供他们挤出机运行的下列主要数据:
1)用户将使用的是什么塑胶材料?如果是二种或以上的材料配混在一齐,或者还有其它增强材料,其它填充材料,或甚至还有其它形状的回收材料配比混入将要运行的塑胶材料中,请用户分别告诉我们这些材料的配混百分比;
2)用户将要制造的塑胶产品是什么?因为不同形状的产品,由于挤出背压可能完全不同,因此机筒和螺杆的设计也会完全不同;
3)是什么问题导致用户原始的机筒螺杆不能够满足使用要求?即用户的原始机筒螺杆存在有哪些不足之处需要改进?例如是因为塑化不充分?或是因为产量提不高?或是因为能耗过大?或是因为部件使用寿命太短?...如果是其中的某一个问题,请用户告诉我们希望具体改进的目标;
4)用户原始挤出机的主电机功率是多少?挤出机所允许的螺杆的原始转速范围是多少?挤出机原始的最大产量是多少?
5)希望用户尽可能提供他们原始的机筒螺杆图纸,以方便我们分析问题所在;
6)用户如果无法提供原始的机筒螺杆图纸,我们仍然希望用户能够提供他们的机筒螺杆原始结构形式,例如螺杆的长径比,螺杆屏障结构,螺杆混炼结构,等等;
7)对所有需要重新设计的机筒螺杆,我们仍然需要用户提供这些部件与减速箱的连接尺寸及机筒外径尺寸。
请支持配合。
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主要双金属合金材料元素及其物理性能
项 次 |
双金属机筒Omega 101合金 |
双金属螺杆FX4合金 |
|
主要 |
碳 |
2.0~4.0 |
0.5~最大值 |
锰 |
2.0~最大值 |
- |
|
硅 |
1.5~最大值 |
3.0~最大值 |
|
硼 |
0.5~1.2 |
2.0~4.0 |
|
铬 |
0.7~1.8 |
10~20 |
|
铁 |
平衡 |
5~25 |
|
镍 |
2.5~5.0 |
平衡 |
|
钴 |
- |
- |
|
钨 |
- |
- |
|
洛氏硬度C |
58~64 |
58~60 |
|
比重 |
7.58 |
10.1 |
|
密度:磅/立方英尺 |
0.274 |
0.37~0.40 |
|
极限抗拉强度 |
≥50.000 磅/平方英寸 |
≥60.000磅/平方英寸 |
|
断裂应变 |
0.30% |
0.22% |
|
溶点范围 |
2020~2060 °F |
1800~2000°F |
|
热膨胀系数 Coefficient thermal expansion |
15℃~250℃平均12.6×10-6 / °F |
5.57×10-6/°F |
|
导热系数 |
17.5BTU/hr/平方英寸 |
19.2 BTU/hr/平方英寸 |