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雙金屬技術對塑膠業的貢獻

發布時間:2017-04-24

    眾所周知,材料、能源、信息是現代工業發展的三大基石,它的發展水平,代表了一個國家的整體科學技術的發展能力。在材料科學中,雙金屬技術是增加機械零部件使用壽命的一個非常重要的手段,它以普通金屬材料作為母體,而在機械零部件的工作表面則復合另外一層具有特殊作用的合金,用以提高該零部件的抗磨損、抗腐蝕等性能,增加零部件的使用壽命。以最經濟的材料結構,取得最高的經濟效益,是雙金屬技術之所以成為世界各國材料界人士孜孜以求的一個原動力。

    作為一門新興的,有無比發展潛力的新技術,雙金屬技術正在我國工業發展的各個領域顯示出越來越重要的作用。

    在塑膠加工領域中,隨著塑膠加工業的迅猛發展,各種新型的改性塑膠原料不斷涌現。在高強度的增強塑膠原料中,常常加有諸如碳、石棉、玻璃、硼等增強纖維;此外,為了獲得各種特殊性能,或者為了降低生產成本等目的,塑料樹脂中又常常需要加入一定比例的各種填充料,例如白堊、硅石、重晶白、陶土、纖維素、云母、滑石、氧化鋁和金屬粉末等。這些增強劑、填充料以及無機著色劑的加入,或者回收塑料再生利用時泥沙雜質混入機器內,均加劇了塑膠擠出機、塑膠注射機的心臟部件-熔膠機筒和輸送螺桿的腐蝕或磨損失效,使得加工機械的生產效率下降,制品質量不穩定,維修機械和調換部件的次數、費用增加,對各塑膠加工業企業的經濟效益影響很大。生產形勢越來越急切地呼吁:用高耐磨損、耐腐蝕的雙金屬機筒和螺桿來代替常規滲氮處理的機筒螺桿來作為機器的心臟部件,延長機器的使用壽命。 

    那么,什么是雙金屬機筒呢?用不同種類高耐磨、或高耐腐蝕之合金材料復合在機筒(或稱作為溶膠筒)的內孔表面作為工作層。合金材料厚度一般達到2.0~3.0毫米,洛氏硬度一般為60度或以上,再經過特殊機械加工而成的機筒,即為雙金屬機筒;而雙金屬螺桿則是在其螺棱的特定工作表面,或在其整個螺棱工作面,復合一層厚度一般為1.0~2.0毫米的特殊合金(合金的洛氏硬度一般為58度以上),經特殊機械加工而成的螺桿。雙金屬機筒和雙金屬螺桿的獨特優越性是,它比普通滲氮機筒螺桿銷售價格高不到1倍,而理論使用壽命為普通滲氮機筒螺桿的4倍或以上,性價比相當顯著。 

    在美國的塑膠加工業廠家,95%以上的擠出機和75%以上的注射機均采用雙金屬機筒和雙金屬螺桿作為機器的心臟部件,著名專業生產廠商有XALOY(??怂_洛)公司;在歐洲,所有單螺桿擠出機生產廠商中,60%廠家提供雙金屬產品以供選擇,30%生產廠家僅提供雙金屬產品裝機。著名專業廠商有:英國BROOKES(布魯克斯)公司,德國KRAUSS-MAFFEI(克勞斯瑪菲公司,KRUPP(克虜伯)公司。REIFENHAUSOR(萊芬豪舍)公司,意大利的OMG(奧馬格)公司,瑞士的BERNEX(貝涅克斯)公司等。而在亞洲,雙金屬產品使用率較低,少數則依賴進口,除日本制鋼所、日本神戶制鐵所,上??祻瓦_機械制造有限公司、臺灣天星公司等少數廠商能夠專職開發和制造雙金屬產品外,就很少有其他專業供貨商了。廣大的市場需求和高速的經濟發展,使該地區的供需矛盾日益加劇。

    用于成形雙金屬機筒的α系列合金,是上??祻瓦_機械制造有限公司優化美國XALOY公司的“X”系列合金、瑞士貝涅克斯公司的“BERNEX”系列合金、日本日立金屬株式會社的“H”系列合金之所長,研究開發出來適合于低成本生產,高品質耐用所需要的各具特色的工作面硬化合金材料系列。該合金系列分為三大類,六個品種:耐磨性能優異,生產成本低而能完全替代氮化品的α101系列合金,該合金適用于在普通塑膠中添加增強劑、填充料的成形;耐腐蝕性能優異,尤其是能夠抵抗各類弱酸的α201系列合金,適用于諸如PTFE、PVC、PMMA、CP、PPS之類的腐蝕性塑料的成形加工;而當以上腐蝕性塑料在成形過程中,又需要添入增強或填充組分時,其對機器不僅提出了耐腐蝕要求,而且更提出了耐磨損要求,這時,α301系列合金即是用戶最佳選擇。 

    隨著塑膠加工業在中國大陸的蓬勃發展,各塑膠生產廠家對所生產的塑膠制品的內在質量,對塑膠生產的經濟效益日益重視。而問題的另一方面是,我國早年引進的達幾十個億的塑膠擠出機和塑膠注射機,加上早年我國各塑膠機械公司自行生產的各同類機器,均逐漸進入更新期,這就形成了又一個巨大的塑膠機器的更新市場。在這個過程中,雙金屬技術又扮演了一個重要的角色。以襯套方式在舊的機筒中襯入雙金屬筒體,而在舊的螺桿業已磨損的螺棱表面則加上一層特殊的耐磨損合金,用這樣的雙金屬技術翻新的機筒螺桿,其材料結構已變成了雙金屬形式,而經此方法更新的這些心臟部件甚至比原先采購的新的滲氮部件使用壽命還要長。對于大型擠出生產線,以及大型注射機,其意義已經不是簡單的一個工廠的經濟效益問題,而甚至關系到了國民經濟低成本、高速度發展的大局。 

    我國工業領域中,因材料失效而導致的經濟損失,每年以億元計算。時不我待,我們期待雙金屬技術在我國的塑膠加工業領域,在我國的其他各個工業領域,能夠順應市場需求而進一步迅猛發展,在我國的工業發展進程中迎來更輝煌的明天。


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