Bimetalinio lydinio pasirinkimas

• 

• Bimetalinių varžtų ir statinių inžinerinis vadovas: metalurgija, lydinio pasirinkimas, polimerų suderinamumas ir eksploatavimo trukmės TCO analizė

• 1. Santrauka ir metalurgijos apžvalga

  Spartus didelio efektyvumo inžinerinių termoplastų, tokių kaip PA66, sutvirtintas 30–50 % stiklo pluoštu, PBT/PET junginių, halogenų neturinčių antipirenų (HFFR) ir itin aukštos temperatūros polimerų, tokių kaip PEEK, LCP ir PEI, augimas atskleidė įprasto azotuoto plieno veikimo ribas.

  Standartiniai nitriduoti komponentai (pvz., 38CrMoAlA / SACM645) turi ploną paviršinį sukietėjusį sluoksnį (0,4–0,7 mm gylio, HV 850–950). Abrazyvinėje arba korozinėje aplinkoje šis plonas sluoksnis nusidėvi per 2–6 mėnesius nuo nepertraukiamo veikimo. Pažeistas minkštas pagrindas (HRC 28–32) greitai suyra, todėl labai prarandami matmenys, užterštas produktas ir brangiai kainuoja nenumatytos prastovos.

  Bimetalinistechnologija išsprendžia šią problemą metalurginiu būdu suklijuojant storą (1,5–2,5 mm), labai atsparų dilimui ir korozijai lydinio sluoksnį ant kieto, smūgiams atsparaus plieno pagrindo. Ši kompozicinė struktūra užtikrina išskirtinį atsparumą dilimui, išlaikant konstrukcijos tvirtumą.

  

• 3. Keturių pagrindinių bimetalinių lydinių sistemų cheminė ir metalurginė analizė

  Norint pasirinkti optimalų bimetalinį lydinį, reikia suderinti medžiagos mikrostruktūrą ir cheminę sudėtį su specifinėmis apdirbimo dilimo ir korozijos sąlygomis.

  Lydinio matricos sistema	Kietumo diapazonas	Atsparumas dilimui	Atsparumas korozijai	Pagrindinė metalurgija ir mikrostruktūra	Įprasta apdorojimo programa
  Fe-baziniai lydiniai (geležies matrica)	HRC 58–64	★★★☆☆	★★☆☆☆	Fe-Cr-C matrica, sustiprinta pirminiais chromo karbidais (Cr7C3). Puikiai tinka nekorozinei, vidutinio susidėvėjimo aplinkai.	Bendrosios paskirties plastikai (PP, PE, PS) su <15% mineraliniu arba stiklo užpildu.
  Ni-baziniai lydiniai (nikelio matrica)	HRC 52–58	★★★★☆	★★★★★	Ni-Cr-B-Si matrica, kurioje yra boridų ir nikelio silicidų. Išskirtinis atsparumas rūgštinei korozijai ir cheminiam poveikiui.	Koroziniai plastikai: standus PVC, CPVC, fluoropolimerai (PVDF), antipirenai dervos.
  Bendro pagrindo lydiniai (stelitinė matrica)	HRC 46–52	★★★☆☆	★★★★★	Co-Cr-W matrica užtikrina išskirtinį terminį raudonį kietumą iki 650°C ir atsparumą korozinėms išmetamosioms dujoms.	Aukštos temperatūros inžinerinės dervos: LCP, PEEK, PEI, PPS apdorotos aukštesnėje nei 350°C temperatūroje.
  Volframo karbidas (WC kompozitas)	HRC 62–68	★★★★★	★★★★☆	60–85 % mikro klasės volframo karbido (WC/W2C) dalelės, įterptos į kietą Ni-Cr matricą. Aukščiausia apsauga nuo nusidėvėjimo.	Ekstremalus dilimas: 30–50 %+ stiklu užpildytas PA66, anglies pluoštas, keramikos junginiai.

• 4. Visapusiška polimerinės dervos metalurgijos atrankos matrica

  Tinkamos sraigto ir statinės metalurginės poros suderinimas su apdorotos dervos rūšimi apsaugo nuo ankstyvo nusidėvėjimo ir užtikrina nuspėjamą įrangos tarnavimo laiką.

  Dervos kategorija	Polimerinių junginių pavyzdžiai	Rekomenduojama Sraigtinė metalurgija	Rekomenduojama statinės metalurgija	Numatomas gyvenimo trukmės daugiklis
  Neužpildytos prekinės dervos	PP, PE, PS, ABS, PET derva	Standartinis azotuotas plienas (38CrMoAlA / SACM645)	Standartinis azotuotas plienas (38CrMoAlA / SACM645)	1,0 × (pradinė 12–18 Mos)
  Žemo/vidutinio stiklo pluošto sustiprinimas	PA6/66 + 15% GF, PBT + 15% GF	Sraigtinis PTA, padengtas Fe-Base / Ni-Base lydiniu	Fe-Base išcentriniu būdu išlieta bimetalinė statinė	2,5× – 3,0×
  Aukštas GF / labai abrazyvinis užpildytas	PA66 + 30%–50% GF, PBT + 40% GF, anglies pluoštas	Bimetalinis varžtas (30–50 % WC volframo karbido PTA padengtas)	Volframo karbido (WC 40%) išcentrinė bimetalinė statinė	4,0× – 6,0×
  Ardanti/sukurianti rūgštį	Standūs PVC, CPVC, fluoropolimerai (PVDF), HFFR	Ni-Base PTA padengtas varžtas arba 9Cr18Mo nerūdijančio plieno varžtas	Ni-Base (Ni-60) išcentriniu būdu išlieta bimetalinė statinė	3,5× – 5,0×
  Aukštos temperatūros / ėsdinantis / abrazyvinis	LCP + 40% GF, PEEK + 30% GF, PEI, PPS	Kobalto pagrindo (stellite) arba WC bimetalinis varžtas	Kobalto bazės / volframo karbido bimetalinė statinė	4,0× – 5,5×

• 2. Gamybos procesai: išcentrinis liejimas ir PTA dengimas

  Norint pasiekti be defektų metalurginį ryšį tarp pagrindinio lydinio ir apsauginio pamušalo, reikalingi specialūs vamzdžio ir varžto gamybos procesai.

  • 2.1 Išcentrinis liejimas statinėms

    Bimetalinės statinėsgaminami naudojant aukštos temperatūros išcentrinį liejimą. Tiksliojo lydinio milteliai (Fe-base, Ni-base, Co-base arba WC-compozitas) yra tolygiai paskirstyti besiūliame legiruotojo plieno atraminiame vamzdyje (pvz., 4140 arba 38CrMoAlA).

    Agregatas sandariai uždaromas, dedamas į specializuotą krosnį ir įkaitinamas iki 1050–1250 °C, kad lydinio milteliai visiškai ištirptų. Krosnis sukasi vamzdį dideliu sukimosi greičiu, generuodama išcentrines jėgas, viršijančias 50G. Ši jėga nukreipia didelio tankio lydinio skystį į išorę prie vidinės sienelės, išspausdama dujas, šlaką ir priemaišas. Jam vėsstant, susidaro tankus, beporių pamušalas (1,5–2,5 mm storio), susiliejantis su plieniniu apvalkalu.

  • 2.2 PTA plazminė ir lazerinė varžtų danga

    Bimetaliniai varžtaiyra gaminami naudojant plazminio lanko (PTA) kietąją dangą arba didelės galios lazerinį apvalkalą. Lankinis plazminis degiklis arba fokusuotas lazerio spindulys išlydo ir sraigtinį pagrindo paviršių, ir purškiamo lydinio miltelius (sudėtyje yra volframo karbido dalelių, suspenduotų nikelio arba kobalto matricoje).

    Šis procesas nusodina tankų dėvėjimosi sluoksnį (1,5–2,0 mm storio) ant varžtų skersinių arba per visą kanalo paviršių. Mažas šilumos įvedimas sumažina praskiedimą su netauriuoju metalu, išsaugant aukštą nusodintos lydinio dangos kietumą ir atsparumą korozijai.

• 5. Finansinės bendros nuosavybės išlaidos (TCO) ir IG analizė

  Nors bimetaliniams komponentams reikia didesnių pradinių investicijų nei nitriduotiems įrenginiams, jų ilgesnis eksploatavimo laikas ir sutrumpėjusios prastovos sumažina bendras eksploatavimo išlaidas.

  Žemiau pateikiama 3 metų TCO finansinė analizė, skirta Ø55 mm liejimo mašinai, kuri nuolat apdoroja PA66, sustiprintą 30 % stiklo pluoštu (PA66 + 30 % GF):

  Išlaidų kategorija	Standartinis nitriduotas mazgas	PIPLL volframo karbido bimetalinis blokas	Išlaidų poveikis ir grynasis sutaupymas
  Pradinė aparatinės įrangos pirkimo kaina	1200 USD	2800 USD	Pradinė investicijų priemoka: +1600 USD
  Keitimo dažnis (36 mėnesiai)	Reikalingi 3 keitimai (kas 9–12 mėn.)	Reikalingi 0 keitimai (36+ mėn. tarnavimo laikas)	Sutaupo 3 pilnus kapitalinio remonto ciklus
  Tiesioginės aparatinės įrangos įsigijimo išlaidos	3 600 USD (1 200 USD × 3 vnt.)	2 800 USD (2 800 USD × 1 vnt.)	Tiesioginis aparatinės įrangos taupymas: 800 USD
  Gamybos prastovos nuostoliai	5 400 USD (iš viso 36 val. prastovos @ 150 USD/val.)	0 USD (nulis neplanuotų prastovų)	Išvengta prastovų išlaidų: 5 400 USD
  Laužo ir dervos atliekų išlaidos	4 500 USD (vidutinė 2,5 % laužo norma dėl nuslinkusios pagalvėlės)	900 USD (<0,5 % laužo su stabilia pagalvėle)	Medžiagų atliekų sutaupymas: 3600 USD
  Bendros 3 metų veiklos išlaidos (TCO)	13 500 USD	3700 USD	Grynasis kaupiamasis santaupas: 9 800 USD!

  5.1 Investicijų grąžos (IG) atsipirkimo laikotarpis

  Atsipirkimo laikotarpis = (pradinė bimetalinio investavimo priemoka) / (mėnesio taupymo norma)

  Atsipirkimo laikotarpis = 1 600 USD / (9 800 USD / 36 mėn.) = 5,87 mėn.

  Išvada: papildomos investicijos į aukščiausios kokybės PIPLL bimetalinio sraigto ir cilindro mazgą atsiperka greičiau nei per 6 mėnesius. Per 3 metų veikimo laikotarpį įrenginys sumažina 9 800 USD grynąsias išlaidas vienai mašinai.

• 6. Kokybės užtikrinimas, gamybos leistinos nuokrypos ir techninės priežiūros protokolas

  Siekdama maksimaliai padidinti komponentų eksploatavimo laiką, PIPLL kiekvienam bimetaliniam varžtui ir cilindrui taiko griežtus gamybos nuokrypius ir kokybės kontrolę:

  • Ultragarsinis jungčių vientisumo patikrinimas: statinėse atliekami 100 % ultragarso defektų aptikimo ir hidrostatinio slėgio bandymai, siekiant užtikrinti nepriekaištingą metalurginį sukibimą ir nulinį pamušalo poringumą arba mikroįtrūkimus.

  • Tiksli CNC paviršiaus apdaila: Sraigto skersinio OD ir cilindro ID yra CNC apdaila pagal DIN ISO 2768-m standartus, išlaikant tiesumą 0,02 mm/m ribose ir paviršiaus šiurkštumą žemiau Ra 0,4 µm.

  • Poliruoti šaknų spinduliai: Sraigtinių šaknų spinduliai ir pereinamosios zonos yra padengtos itin blizgiu veidrodiniu paviršiumi, kad būtų išvengta dervos sąstingio ir terminio skilimo.

  Norėdami aptarti konkrečius polimerų apdorojimo iššūkius, paprašyti individualios medžiagos rekomendacijos arba užsisakyti bimetalinį pakaitinį rinkinį, susisiekite su PIPLL technine pagalba el. paštu: eric@pipll.com

  Mobilusis / Whatsapp: +86-15267878906 arba apsilankykite https://www.pipll.com

Contact us