Ein neuer Standard in der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit für Schneckenzylinder aus Doppellegierung: Wolframcarbid-Technologie

Eins

Grundlegende Zusammensetzung und Funktion von Schnecke und Zylinder
Die Schnecke und der Zylinder sind die zentralen plastifizierenden Komponenten von Spritzgießmaschinen und Extrudern und gelten als das „Herz“ der Formungsausrüstung. Ihre Hauptfunktion besteht darin, den Kunststoff durch die Drehung der Schnecke zu fördern, zu schmelzen und zu mischen und gleichzeitig einen Druck im Zylinder aufzubauen, um eine gleichmäßige Plastifizierung und stabile Extrusion des Materials zu gewährleisten. Konkret dient der Zylinder als Kammer, in der sich die Schnecke befindet und die für eine präzise Steuerung der Erwärmung und Kühlung verantwortlich ist. Durch ein sorgfältiges geometrisches Design – einschließlich Steigung, L/D-Verhältnis und Kompressionsverhältnis – erfüllt die Schnecke nacheinander die drei Schlüsselfunktionen Feststoffförderung, Schmelzplastifizierung und Schmelzdosierung. Die genaue Abstimmung zwischen beiden bestimmt letztendlich die Plastifizierungsqualität und die Formeffizienz.

Zwei

Die größten Herausforderungen beim Betrieb von Schnecken und Zylindern sind Verschleiß und Korrosion, die ebenfalls kritische Faktoren sind, die sich direkt auf die Lebensdauer auswirken. Daher sind Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit die Hauptthemen, mit denen sich die Schnecken- und Zylindertechnologie befassen muss. Der Fortschritt in der Wolframcarbid-Technologie von Suzhou Jwellmech ist genau die treibende Kraft, die es Doppelschnecke und Zylinder ermöglicht, einen Sprung in der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zu erzielen.

1 Material-Upgrade: Ein qualitativer Sprung von „Wolfram enthaltend“ zu „Wolframkarbid mit hohem Gehalt“

Die deutliche Verbesserung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit bimetallischer Schnecken- und Zylindersätze ist zum einen auf eine grundlegende Innovation bei Legierungsmaterialien zurückzuführen. Herkömmliche Legierungen enthielten nur etwa 10 % Wolfram und beruhten hauptsächlich auf der Festlösungsverfestigungswirkung von Wolfram, um eine begrenzte Verschleißfestigkeit zu gewährleisten, die den anspruchsvollen Bedingungen hochgefüllter Materialien nur schwer gerecht werden konnte. Heute wurde der Wolframkarbidanteil in der Legierung von Suzhou Jwellmech auf 30 % oder sogar 50 % erhöht, wodurch ein Anstieg der Konzentration der Hartphase erreicht wurde. Als keramische Phase mit einer Härte von mehr als HV2000 bildet Wolframcarbid eine starre „Skelett“-Struktur innerhalb der Legierung – je höher der Gehalt, desto stärker die Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß. Dadurch eignet es sich besonders für Verarbeitungsszenarien mit hochgefüllten und stark verschleißenden Materialien wie nylonverstärkten Glasfasern, Magnetpulvern und Aluminium-Magnesium-Pulvern. Gleichzeitig ist Wolframcarbid selbst chemisch stabil. In Verbindung mit dem optimierten Design der Legierungen der WPT-Serie wurde ein Durchbruch in der Korrosionsbeständigkeit erzielt: Die korrosionsbeständige Legierung WPT1 blockiert wirksam starke korrosive Gase wie HCl, die bei der PVC-Zersetzung entstehen; Die WPT3-Verbundlegierung vereint Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit und stellt sicher, dass das Substrat auch unter komplexen Betriebsbedingungen erodiert bleibt.

2 Prozessinnovation: Die Verdichtungsrevolution durch die HP/HVOF-Thermalspritztechnologie

Die Realisierung von Materialeigenschaften hängt stark von der Unterstützung fortschrittlicher Prozesse ab. Die bisherige PTA-Schweißtechnologie (Plasma Transferred Arc) hatte erhebliche Einschränkungen: Sie konnte nur örtlich begrenztes Sprühschweißen an den Schneckengangspitzen durchführen, was zu dicken Bindungsschichten, hohen Verdünnungsraten und der Tendenz zur Bildung von Porosität führte, während die Schneckenwurzel – ein korrosionsanfälliger Bereich – nicht abgedeckt wurde. Die Einführung der thermischen Spritztechnologie HP/HVOF (High Pressure High Velocity Oxygen Fuel) der neuen Generation hat diese Situation effektiv verändert. Diese Technologie treibt Wolframkarbidpulver mit Überschallgeschwindigkeit auf die Schraubenoberfläche und sorgt so für eine extrem hohe mechanische und metallurgische Bindungsfestigkeit zwischen der Beschichtung und dem Substrat, wodurch das Risiko eines Abplatzens der Beschichtung vollständig ausgeschlossen wird. Die Porosität von HVOF-Beschichtungen ist extrem niedrig (typischerweise weniger als 1 %), wodurch das Eindringen korrosiver Medien wirksam blockiert wird – ein Schlüsselfaktor für die Erzielung von Korrosionsbeständigkeit. Noch wichtiger ist, dass diese Technologie eine „umfassende Legierungsbeschichtung“ ermöglicht – die Spitzen, Flanken und Wurzeln der Schneckengänge werden alle gleichmäßig von der Legierungsschicht bedeckt. Dadurch wird das herkömmliche Prozessproblem gelöst, bei dem die Schraubenwurzel nicht geschützt war und zuerst korrodierte, wodurch sich die Gesamtlebensdauer der Schraube vervielfachte.

3 Strukturelle und präzise Synergie für Zuverlässigkeit

Neben Materialien und Prozessen bilden die präzise Strukturkonstruktion und die Bearbeitungsmöglichkeiten von Suzhou Jwellmech die letzte Verteidigungslinie für die Zuverlässigkeit bimetallischer Schnecken- und Zylindersätze. Das aus hochwertigem 45#- oder 40Cr-Stahl gefertigte Grundmaterial wird einem Bimetall-Schleudergussverfahren unterzogen, um eine tiefe metallurgische Bindung zwischen der hochharten Legierungsschicht und dem zähen Substrat zu erreichen – das Substrat bietet Biegefestigkeit, um Biegebelastungen standzuhalten, während die Legierungsschicht der Oberfläche eine hervorragende Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit verleiht. Ebenso wichtig ist die Verbesserung der Präzisionsbearbeitungsmöglichkeiten: Die bearbeitbare Länge wurde von 3000 mm auf 4000 mm erweitert, wobei die Geradheit streng auf 0,015 mm/m kontrolliert wird, um sicherzustellen, dass lange Schrauben bei Hochgeschwindigkeitsrotation ohne Gefahr von Kratzern funktionieren und die Oberflächen-Wolframkarbidbeschichtung wirksam vor zusätzlichen mechanischen Schäden geschützt wird. Darüber hinaus wird das Substrat einer Nitrierbehandlung bis zu einer Tiefe von 0,5–0,8 mm unterzogen, wodurch eine Härte von HV960 oder höher erreicht wird und eine zweite Härtebarriere unter der Wolframkarbidbeschichtung entsteht. Auch wenn unter extremen Betriebsbedingungen minimaler Verschleiß an der Oberflächen-Wolframkarbidschicht auftritt, bietet die freiliegende, hochharte Nitrierschicht zuverlässigen Schutz, verhindert ein schnelles Versagen des Substrats und sorgt für einen mehrschichtigen Schutz von der Oberfläche nach innen.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Als zentrale Plastifizierungskomponenten von Spritzgießmaschinen und Extrudern wirken sich die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit von Schnecken- und Zylindersätzen direkt auf deren Lebensdauer aus. suzhou Jwellmech hat durch Verbesserungen der Wolframcarbid-Technologie drei große Durchbrüche erzielt: Bei den Materialien wurde der Wolframcarbid-Anteil von 10 % auf 30 % bis 50 % erhöht, wodurch ein starres „Skelett“ entsteht, das die Verschleißfestigkeit deutlich erhöht, während es mit Legierungen der WPT-Serie effektiv Korrosion, beispielsweise durch HCl, widersteht. Was den Prozess betrifft, ersetzt die HP/HVOF-Thermalspritztechnologie das herkömmliche PTA und erreicht eine umfassende Legierungsbeschichtung an Flugspitzen, -flanken und -wurzeln mit hoher Beschichtungsbindungsfestigkeit und extrem geringer Porosität. Was die Struktur betrifft, wird das Substrat einer Schleuderguss- und Nitrierbehandlung unterzogen, wobei die bearbeitbare Länge auf 4000 mm erweitert wird und die Geradheit 0,015 mm/m erreicht, wodurch ein mehrschichtiger Schutz von der Oberfläche bis zum Inneren entsteht und dadurch die Gesamtlebensdauer der Schraube vervielfacht wird.