W enger

刀片的耐磨程度比原来的高

倍

降低磨耗成

本达

53%

。刀片的安装时间也大大缩短

故而可使与刀片磨

损有关的产品质量周期问题减到最小。

　通过冶金技术减少磨损

螺杆是挤压膨化机的心脏

其耐磨程度如何直接关系到

用户的生产成本和维护成本。

主要生产食品与塑料挤压机的著名的法国克莱斯劳

(Clextral)

公司将挤压机磨损问题委托制造商从高强度冶金

角度研究解决方案

据称开发出的优质金属材料使螺杆和挤

压腔的使用寿命比标准金属材料延长

到

倍

(

图

。这一

成果具有多种优点

缩短因更换构件的停机时间

;

在更换螺

杆、

挤压腔以及挤压腔衬板方面花费降低

;

产品质量长期稳

定。冶金技术被应用在螺旋端部或者螺杆、

挤压腔及挤压腔

衬板

100%

的整体结构上。

图

C lextra l

公司致密化挤压构件

Clextral

采用高温等静压

( H IP)

和热等静压

( H IC)

工艺

能采用不同构成方式使多种材料以一种均质的方法进行制

造。据该公司称

由于高度致密化

新冶金材料的工作性能大

大超过标准材料。这就能应对双螺杆挤压机内工作强度高的
区域因热能、

化学及机械应力造成的螺杆和挤压腔损坏。

粉末冶金是一种能将强度与硬度有效结合起来的方法。

很多特质可能会存在于粉末形态

而且有好几种工艺方法能

使其同时更为致密从而获得优质工作面的螺杆或挤压腔。

为得到该冶金材料而进行的烧结工艺连同高密度压实、

新的

激光融结技术以及

H IP

工艺使两种粉末层的密度更高

而且

可进行烧结。

这种工艺过程包括

①将粉末和团块装入模盒

;

②将模

盒变成真空

;

③采用压力炉和最高

2 000

℃的温度进行同时

压实和烧结

;

④对模盒和最终结合物进行机加工制得坯件。

根据

Clextral

的研究

降低磨损和表面退化是减少能量

损失的关键

这些损失往往与材料未经检测相关联。更换机

械零部件意味着采用新的零部件、

增加额外能耗以及经济损

失。提高可靠性

延长构件的工作寿命就制约了零部件更换

并使系统的安全性得以保证。

美国

Kennam etal

有限公司采用碳化钨包层的方法对螺

头硬度进行强化

据称可使

W enger

螺头耐磨程度提高

倍。

该硬化螺头是在螺头钢坯上覆盖碳化钨包层

经烧结使包层

材料渗入钢坯

从而两部分完全结合成一体

再经后加工制

作而成。每副螺头可使用

15 000

～

18 000 h

。然而从该公司

购买一副螺头的价格是

18 054

美元

加上运费

664. 3

美元

共需花费

18 718. 3

美元。这一成本用户实难承担。

美国还有一家碳化钨耐磨包层业务的公司“

Conforma

Clad

”

位于印第安那州

New A lbany

镇。其碳化钨耐磨包层的

各种配方能保护机械设备免受各类磨耗的损失

包括磨蚀、

腐

蚀和锈蚀。工程师对有关机件及其工作环境进行审视和评

价

以提出标准包层配方

或者针对特殊要求进行对象设计。

表

所示为该公司的一种标准包层配方。

表

　标准包层成分

(

质量分数

)

和包层的特性

名称

W C20. 0

W C21. 0

W C21. 9

包层成分

　碳化钨

　镍

　铬

其他碳化物配方中的总碳化物量

68%

66%

62%

特性

　密度

/ ( kg

・

- 1)

12. 18

11. 63

11. 07

　导热性

・

- 1

33. 2

28. 8

24. 5

　冶金结合强度

/M Pa

> 482. 258

　空隙率

/ %

< 3

　洛氏硬度

(HRC)

～

　　注

碳化钨

(WC)

包括结合钴的碳化钨。

据

Confo rm a Cladgs

公司称

碳化钨和其它钎接件以一种

“有机布 ”

的形式包盖到机件上

“有机布 ”

内钨颗粒均匀分

布。这种“布 ”

能适应机件的复杂形状

例如螺旋叶片。然后

将包覆好的构件放在真空炉内加热

把有机布烧掉而使钨合

金附着在基础材料上。

这种钎接工艺将碳化钨的硬度与镍铬硼合金的抗腐蚀

性相结合

形成一个具有无与伦比的耐磨性能的保护屏障。

因其冶金结合强度超过

394. 058 M Pa,

这种包层的抗剥落、

抗

破裂和抗分层能力极强。

笔者认为

Kennam etal

有限公司和

Conforma Clad

公司的

碳化钨包层实际上是一种粉末冶金材料。目前机械、

汽车、

航空等工业使用的大块致密金属和金属零部件都可采用粉

末冶金方法制成。如上所述

粉末冶金由配料、

压制成型、

坯

块烧结和后处理等工艺步骤构成。对于大型的制品

为了获

得均匀的密度

还需要采取等静压

(

各方向同时受液压

)

的方

法成型。切削用的硬质合金

(

如碳化钨

)

刀头就是用这种方

法制造的。

目前我国所产挤压机螺头的耐磨程度与发达国家专业

化公司的产品还存在一定的差距。为了既提高国产螺头的

耐磨质量又不至于成本过高

应尽力设法寻求螺头硬化加工

的国产化。近年来我国粉末冶金技术发展很快

我们应跨行

业思维

在国内粉末冶金行业寻找合作者

共同研发

以达到

螺头硬化加工的国产化

降低生产成本。

[

参考文献

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