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高铬铸铁Ω 101A 椭圆套

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组合机筒
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产品描述
参数

高铬铸铁Ω 101A 椭圆套的研发及其特性

  业内常常有用户关心目前享誉平行双螺杆挤出机组合机筒椭圆内衬套的高铬铸铁Ω101A 材料,询问其物理特性及研发背景,下面让我们先来看看这个耐磨损型 101A 合金是一种什么材料。

  上海原元康技术团队于 2005 年的年初根据德国 W&P 公司要求所研发的耐磨损型Ω101A 合金,是一种脆性较大的合金材料,从它的成份(见下表)我们可以了解到,这种合金应该归类于抗磨高铬合金白口铸铁。

标  准

牌  号

主要合金元素成份

C

Si

       Cr

Mo

Cu 或 V

中国标准GB/T8263-1999

KmTBCr26

2.0~3.3

≤1.2

23.0~30.0

≤3.0

≤2.0

德国标准DIN EN12513/DIN1695-1981

G-X300CrMo271,0.9655
(G-X250CrV251,1.2292.2)

1.8~2.4

1.0

23.0~28.0

3.0

1.2

2.4~3.2

(Max)

(Max)

(Max)

上海原元康研发高铬铸铁

Ω101A

2.0~2.8

0.3~1.5

22.0~29.0

0.3~0.9

0.2~0.8

  抗磨高铬合金白口铸铁的特性有三个,一是该材料具有很高的耐磨损性能,在铬、钒等原料中加入了钼、锰等合金元素后,能使组织细化,帮助在材料内形成并稳定碳化物和马氏体组织。而这些碳化物颗粒具有很高的硬度和耐磨性,例如碳化钒的硬度是 HV2800, 碳化锑的硬度可达到 HV3200。铬白口铁析出的铬碳化物(为 FeCr 类 7C 型碳化物),硬度则最高。

  这些碳化物经过特定的热处理手段后,可使得材料的基本组织转变为马氏体,耐磨性能极佳。

  抗磨高铬合金白口铸铁的特性中,高的耐磨损性能是其主要表现,但材料的高硬度特性也给材料带来了高脆性缺陷,这是这种材料的第二种主要特性。抗磨高铬白口铸铁在铸态下,含有相当高比例的残余奥氏体,为了分解这些残余奥氏体,使得这些奥氏体组织可以尽可能多地析出为二次碳化物和尽可能多地转变为马氏体,以获得材料的更高的硬度,通常要采用适当的激冷处理方法。经过这种方法处理后,在抗磨高铬白口铸铁内部最终可以形成高比例的共晶渗碳体,淬火马氏体,当然金相组织中仍然残留有少许的残余奥氏体。

  经过一定处理手段而在抗磨高铬白口铸铁内最终形成的这些高比例的共晶渗碳体,淬火马氏体,以及少许的残余奥氏体组织本身,决定了该材料不可避免的高脆性,也就决定了抗磨高铬白口铸铁并不适合用来制造承受高冲击的耐磨零件。反观挤出机的工况条件中,由于一般并不存在高冲击,或强烈碰撞的情况,这是我们当年决定研发高铬铸铁材料作为组合机筒内衬套制造材料,并且判定不存在后顾之忧的一个重要原因。实验数据告诉我们,高铬铸铁 Ω101A 样品在铸态下,即硬度为HV572 时,材料的抗冲击韧性可以达到 KV1.9J;但是当 Ω101A 样品在淬火态下,即其硬度达到 HV910 时,材料表现出来的抗冲击韧性仅为 KV1.2J,就是以上脆性分析的佐证。

  Ω101A 高铬铸铁椭圆套进入市场十几年来的大量实践应用告诉了我们一个简单的事实,即在“一般并不存在高冲击,或强烈碰撞的情况”下, 我公司提供的椭圆内衬套几乎不存在在使用过程中的任何开裂现象。然而在使用于大型平双挤出机的工况条件下,例如使用于内径大于200mm的大长径比挤出机的时候,我们发现安装在挤出末端机筒内的椭圆套有开裂现象,但是安装在同一机台的其他组合机筒段内的内衬套却安然无恙,由此我们分析末端衬套开裂的原因是悬臂安装在机筒内孔的,单支重量约达1.45吨的螺杆在工作状态,螺杆末段“撞击”了机筒内壁,脆性Ω101A 高铬铸铁椭圆套无法承受这么大撞击力的“碰撞”而导致了铸铁应力释放的开裂现象。

  历史上,我公司曾经采用 Ω101A 材料制造的椭圆形状的三个规格衬套,以及作为参照物的采用高速钢制造的相同三个规格椭圆形衬套,被我们放置于同一加热炉中加热至 600℃,经适当时间保温后随炉冷却到室温,我们采用其它单位协助提供的事先准备的精密测量仪器,试图寻找衬套的尺寸变化,以及包括衬套的内圆弧圆柱度,外圆弧圆柱度等位置度变化在内的哪怕些微可能的改变。然而,结论是我们确实发现了在加热前后高速钢衬套的尺寸及位置度方面微小的变化,但是并没有发现铸铁Ω101A 衬套有任何尺寸上和位置度上的变化。这个实践的验证依然告诉了我们当年在课堂上学到的关于铸铁的这个特性表现,即与熟铁和钢比较,任何铸铁在适当的温度条件下,几乎不产生“塑性变形”。铸铁的被破坏,因其较高的“脆性”特征而要么表现为“直接开裂”,要么表现为“崩断”,这是它的一个非常显著的个性特性。

  Ω101A 高铬铸铁的其它性能,详见我公司文件【Ω101A 整体钢套的性能介绍】。

  这里,再让我们回忆Ω101A 高铬铸铁当年的研发背景。记得 2004 年的年底,当年德国 Coperion 科倍隆公司总监艾沃瑞茲Mr. Everaerts 先生和技术总监艾斯利 Eisley 先生代表德方投资刚成立不久的南京“科倍隆科亚(南京)机械有限公司”,因了解到我是中国大陆双金属机筒和双金属螺杆的主要研发人员,因此专程来我公司要求我们能够直接向他们在欧洲的Werner & Pfleiderer GMBH 公司提供四个规格采用铸铁材料制造的椭圆整体套(Oval Liner),前提是我们的高铬铸铁材料必须符合他们所提出的包括“密度”、“抗拉”、“屈服”、“热传导”、“线膨胀系数”等相关物理性能在内的诸多要求。为达此目的,他们向我们出示了达标高铬铸铁可能需要的配方。 2005 年 1 月末在检验了我公司研发并提供的,后续称之为高铬铸铁Ω101A 合金的配方后,他们在德国完成了对该材料的物理性能检测,并于当年 2 月正式向我们下单了 ZSK 机型的四个规格椭圆整体套(见附件【2005 年 2 月德国 W&P 公司向我公司直接下单四规格 ZSK 机型椭圆衬套图纸】)。而这个下单,截至今天仍然陆陆续续的在不断进行中。

  近十年来,我们从一开始的仅仅采用精密铸造的这个单一的成型工艺铸造,加上简单的采用常规机床的机加工方法向德方提供的成型Ω101A椭圆套产品以来,进而到现在能够将部分产品采用固态高温热等静压(也称作为准态等静压,即 HIP 工艺方法,其成效可参阅附件【高铬铸铁Ω101A 在 HIP 炉内成型的金相图片】)的成型工艺铸造,并采用 CNC 数控加工中心加上四轴联动的CNC数控磨床来加工椭圆衬套,这个艰难的一路走来的进取过程其实离不开德国 W&P 公司,离不开海外其它著名行业翘楚们的严格要求和不停顿的鞭策。这个过程帮助了我们不断的研发和进取,帮助了我们不断的做大和做强,更帮助到我们孜孜不倦地尽我们所能而不断地为推进我国椭圆内衬套从材料到加工工艺的整个制造水平的提升而贡献力量。这里我们仍然诚挚地欢迎业内各专家对组合机筒椭圆内衬套的制造材料和制造工艺提出宝贵的意见和建议。

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