Įvadas 

Medžiagos pasirinkimas karšto kanalo sistemos komponentams yra vienas iš svarbiausių sprendimų, tiesiogiai lemiančių sistemos eksploatavimo trukmę, dalių kokybę ir gamybos stabilumą. Kaip karštųjų bėgių technikas, turintis ilgametę patirtį, mačiau daugybę gedimų, atsiradusių dėl netinkamo medžiagų pasirinkimo – nuo ​​vartų susidėvėjimo, dėl kurio atsiranda virvelių, iki kolektorių korozijos, užteršiančios optines dalis. Šis techninis vadovas padės jums pasirinkti optimalų plieninį vartų įdėklų (spyruoklinių įvorių) ir kolektorių pasirinkimą, atsižvelgiant į skirtingas plastikines medžiagas, gamybos apimtis ir eksploatavimo sąlygas. 

1 dalis: Vartų įdėklo (spyruoklinės įvorės) medžiagos pasirinkimas

Vartų įdėklas, taip pat žinomas kaip spyruoklinė įvorė arba antgalis, yra neabejotinai pats reikliausias karštų bėgių sistemos komponentas. Jis patiria didžiausią šlyties greitį, sparčiausius temperatūros svyravimus ir tiesioginį kontaktą su išlydytu polimeru prie vartų angos. Vartų sritis yra ta vieta, kur kyla 80 % karšto bėgiko problemų.

1.1 H13 / 1.2344 / SKD61 (karšto darbo įrankių plienas)

70 % bendrosios paskirties įrenginių H13 klasės plienas išlieka pramonės arkliu. Šie chromo-molibdeno ir vanadžio legiruoti karštojo darbo įrankių plienai siūlo puikų balansą:

• Karštas kietumas: Išlaiko stiprumą iki 600°C
• Atsparumas terminiam nuovargiui: Atlaiko pasikartojančius šildymo/vėsinimo ciklus
• Tvirtumas: Atsparus įtrūkimams veikiant mechaniniam poveikiui
• Atsparumas dėvėjimuisi: tinka neužpildytoms arba vidutiniškai užpildytoms medžiagoms

Kietumas:Termiškai apdorotas iki 48-52 HRC

Programos:Vartų įdėklai PP, ABS, PS, PE, PC ir bendriesiems inžineriniams plastikams, kuriuose yra iki 30 % stiklo pluošto.

Pasirinkimo patarimas:Visada nurodykitePerlydytas elektros šlakas (ESR)versijos kritinėms programoms. ESR rafinavimas sumažina sulfidų intarpus ir pagerina izotropiją, pailgindamas įrankio tarnavimo laiką 30-40%. 

1.2 S136 / 1.2316 (nerūdijantis plienas)

Apdorojant koroziją sukeliančias arba gerai matomas medžiagas, nerūdijantis plienas tampa privalomas. S136 ir 1.2316 yra martensitiniai nerūdijantys plienai, siūlantys:

• Atsparumas korozijai:Būtinas PVC, POM, halogeninti antipirenai ir rūgštiniai priedai
• Veidrodžio poliravimas:Optinių dalių paviršiaus šiurkštumas yra mažesnis nei Ra 0,01 μm
• Geras terminis stabilumas:Išlaiko savybes esant įprastoms apdorojimo temperatūroms

Kietumas:Grūdintas iki 48-52 HRC

Programos:Vartų įdėklai PVC, POM su stabilizatoriais, medicinos prietaisai, su maistu besiliečiančios pakuotės ir skaidrios optinės dalys -1

Techninė pastaba:Reikalingi nerūdijančio plieno vartų įdėklaivakuuminis terminis apdorojimasužkirsti kelią tarpkristalinei korozijai ir išlaikyti atsparumą korozijai.

1.3 DC53 / volframo karbidas (labai atsparios dilimui medžiagos)

Labai abrazyvinėms medžiagoms, ypač didelio stiklo pluošto sutvirtinimams, standartinis įrankių plienas susidėvi per kelias savaites. Čia išsiskiria DC53 ir volframo karbidas:

DC53 (didelio našumo šalto apdirbimo plienas):

• Kietumas: 58-62 HRC
• Puikus atsparumas dėvėjimuisi ir didesnis tvirtumas nei SKD11
• Idealiai tinka vartų įdėklams apdirbti >40% stiklo pluoštu sustiprintų medžiagų 

Volframo karbidas (pvz., YG8 / YG15):

• Kietumas: >80 HRC (ne pagal Rockwell C skalę)
• Ypatingas atsparumas dilimui ir atsparumas korozijai
• Aukštas šilumos laidumas

Atsargiai:Trapus, sunkiai apdirbamas, brangus – naudokite tik kritinėse nusidėvėjimo vietose

Programos:Purkštukų antgaliai, skirti aukšto stiklo PPA, LCP, PET su >50 % stiklo, ir ilgai gaminamų automobilių jungtimis -

Pramonės įžvalga:Kai kurie aukščiausios kokybės karšto bėgelių tiekėjai dabar siūlo karbido antgalius, kuriems suteikiama 5 metų garantija, apsauganti nuo normalaus abrazyvinių polimerų nusidėvėjimo.

1.4 Specialūs lydiniai: 41CrAlMo7 ir DH2F

Apdorojimui itin aukštoje temperatūroje (>350°C) arba ilgesniam įrankio tarnavimo laikui reikalavimams:

41CrAlMo7 (nitriduojantis plienas):

• Išlaiko >46 HRC kietumą esant 720°C
• Itin mažas oksidacijos greitis
• Idealiai tinka ypač aukštos temperatūros inžineriniams plastikams ir termoreaktingiems elementams 

DH2F (iš anksto grūdintas karšto apdirbimo plienas):

• Iš anksto sukietintas iki 37-42 HRC, pašalinant po terminio apdorojimo
• Puikus apdirbamumas sudėtingoms geometrijoms
• Dažniausiai naudojamas automobilių apšvietimo formų vartų įdėklams

2 dalis: Kolektoriaus medžiagos pasirinkimas

Kolektorius tarnauja kaip karšto bėgelio sistemos šerdis, paskirstydamas išlydytą plastiką į kelis purkštukus. Skirtingai nuo vartų įdėklų, kolektoriai patiria pastovias šilumines sąlygas, tačiau turi atlaikyti didelį vidinį slėgį (iki 180 MPa) ir išlaikyti srauto kanalo vientisumą per milijonus ciklų. 

2.1 H13 / 1.2344 / SKD61 (universalus pasirinkimas)

85 % karšto kanalo kolektorių, H13 klasės plienas išlieka tinkamiausia medžiaga. Pagrindiniai svarstymai:

• Subalansuotos savybės:Puikus stiprumo, kietumo ir šilumos laidumo derinys
• Apdirbamumas:Gerai suprantamos gręžimo ir frezavimo charakteristikos
• Terminis apdorojimo stabilumas:Minimalus iškraipymas kietėjimo metu
• Suvirinamumas:Taisoma, jei reikia pakeisti dizainą. Kietumas: Paprastai 48-52 HRC

Srauto kanalo apdaila:Veidrodinis poliravimas (Ra 0,2–0,4 μm), siekiant sumažinti slėgio kritimą ir šlytį 

Geriausiai tinka:Standartinių inžinerinių plastikų, neužpildytų iki vidutiniškai užpildytų medžiagų, gamyba vyksta iki 1 milijono ciklų 

2.2 Nerūdijančio plieno kolektoriai (1.2316 / 420SS)

Nerūdijančio plieno kolektoriai yra būtini tam tikroms reikmėms:

Kada nurodyti nerūdijančio plieno kolektorius:

1. Korozinės medžiagos:PVC, POM, ECTFE, PVDF ir antipireno klasės
2. Medicininis ir maisto sąlytis:FDA reikalavimai dažnai reikalauja korozijai atsparių medžiagų
3. Švarios patalpos aplinka:Sumažėja rizika, kad rūdžių dalelės užterš lydalo srautą
4. Aukšti poliravimo reikalavimai:Geresnė paviršiaus apdaila optinėms medžiagoms 

Medžiagos parinktys:

• 1.2316 / 420SS:Standartinis martensitinis nerūdijantis, 48-52 HRC
• 1.2085 / 420F:Laisvai apdirbamos versijos sudėtingoms geometrijoms
• 17-4PH:Nuo kritulių kietėjantis nerūdijantis plienas, užtikrinantis didelį atsparumą korozijai 

Techninis svarstymas:Nerūdijančio plieno šilumos laidumas yra maždaug 50 % mažesnis nei H13, todėl norint išlaikyti vienodą temperatūrą, reikia kruopščiai išdėstyti šildytuvą.

2.3 Labai susidėvėję sustiprintų medžiagų kolektoriai

Apdorojant labai sustiprintas medžiagas (stiklo pluoštas >40%, mineraliniai užpildai arba anglies pluoštas), standartiniai kolektoriaus plienai, keičiantis srauto krypčiai, gali susidėvėti:

DC53 kolektoriai:

• Didesnis kietumas (58-62 HRC) atsparus abrazyviniam nusidėvėjimui
• Išlaiko tvirtumą, kad atlaikytų terminius ciklus
• Idealiai tinka kolektoriams apdoroti >50% stiklu užpildytų PPA, PPS arba LCP -1

Abrazyvinių medžiagų projektavimo aspektai:

1. Didesni spinduliai:Keičiant srauto kryptį, naudokite mažiausią R = 5 mm
2. Poliruoti srauto kanalai:Sumažinkite trintį ir pluošto degradaciją
3. Kietos dangos:Ekstremaliais atvejais apsvarstykite TiN arba DLC dangą

2.4 Specializuotos medžiagos: berilio varis ir Toolox

Berilio varis (CuCo2Be / C17510):

Berilio vario įdėklai, kurie nėra įprasti pilniems kolektoriams, kartais naudojami:

• Sritys, kuriose reikia greito šilumos perdavimo
• Vožtuvo kaiščio įvorės
• Antgaliai, skirti temperatūrai jautrioms medžiagoms

Privalumai:Šilumos laidumas 3-5 kartus didesnis nei plieno

Trūkumai:Didelė kaina, toksiškumas apdirbant -10

Toolox 33/44:

Iš anksto grūdintas plienas populiarėja dėl:

• Dideli kolektoriai, kuriuose po terminio apdorojimo iškraipymai kelia susirūpinimą
• Greitai vykdomi projektai, kuriems reikia minimalių apdorojimo veiksmų
• Naudojimas su vidutiniais nusidėvėjimo reikalavimais

3 dalis. Konkrečių komponentų rekomendacijų santrauka

Atsižvelgiant į apdorojamą plastikinę medžiagą, pateikiau rekomenduojamus medžiagų derinius: 

4 dalis: kritinės atrankos principai

Po 15 metų karšto bėgiko tarnyboje aš distiliavau medžiagų pasirinkimą iki penkių nekintamų principų: 

1 principas: suderinkite medžiagą su plastiku

• Standartiniai plastikai → H13/SKD61
• Koroziniai plastikai → Nerūdijantis plienas (S136/1.2316)
• Labai abrazyvūs plastikai → DC53/volframo karbidas
• Itin aukštos temperatūros plastikai → 41CrAlMo7

2 principas: Atsižvelkite į gamybos apimtį

• Mažas tūris (<100 000 ciklų) → Iš anksto grūdintos rūšys, pvz., DH2F arba P20 variantai
• Vidutinis tūris → Standartinis H13 su ESR patobulinimu
• Didelė apimtis (>1 mln. ciklų) → Aukščiausios klasės arba dengti variantai

3 principas: terminis apdorojimas yra nediskutuotinas

• Visi karšto bėgelio komponentai turi būti tinkamai termiškai apdoroti:
• H13: dvigubas grūdinimas 550-600°C temperatūroje
• Nerūdijantis: Vakuuminis terminis apdorojimas, kad būtų išvengta jautrumo
• Patikrinkite kiekvieno komponento kietumo sertifikatą

4 principas: Paviršiaus apdaila yra svarbi

• Srauto kanalai: Ra ≤ 0,4 μm mažiausiai, 0,2 μm kritinėms medžiagoms
• Vartų sritys: poliruoti srauto kryptimi, kad būtų sumažintas susidėvėjimas
• Nėra negyvų dėmių: pašalinkite srauto apribojimus, kurie sukelia degradaciją

5 principas: pasitikėk, bet patikrink

Visada reikalaukite medžiagų sertifikatų ir kietumo bandymų ataskaitų iš savo tiekėjo. Kritinėse programose atlikite savo patikras vietoje.

Išvada 

Norint pasirinkti tinkamas medžiagas karšto vamzdžio vartų įdėklams ir kolektoriams, reikia ne tik vadovautis diagrama – tai suprasti polimerų chemijos, šiluminės dinamikos ir mechaninio susidėvėjimo sąveiką. Optimalus pasirinkimas subalansuoja pradines išlaidas ir visas nuosavybės išlaidas, atsižvelgiant į prastovą, techninę priežiūrą ir dalių kokybę.

K-SHOW mes sujungiame dešimtmečius įgytą medžiagų mokslo patirtį su praktine karšto bėgimo patirtimi, kad sukurtume patikimai veikiančias sistemas ciklas po ciklo. Nesvarbu, ar formuojate prekių pakuotes, ar aukštos temperatūros inžinerinius komponentus, mūsų komanda gali padėti jums pasirinkti optimalų medžiagos sprendimą jūsų konkrečiai programai.

Norėdami gauti techninių konsultacijų arba aptarti kitą projektą, susisiekite su mūsų inžinierių komanda šiandien.