高硬度高碱度

2024-09-30

高硬度高碱度（精选7篇）

高硬度高碱度篇1

摘要：采用电弧喷涂方法制备的高硬度耐磨损JCW-B涂层可广泛应用于工业零部件耐磨表面。对涂层的组织、孔隙率、硬度、结合强度及耐磨粒磨损性能进行分析,对比研究该涂层与Ni60喷熔层的耐冲蚀性能。结果表明JCW-B涂层组织致密,孔隙率低于4%,显微硬度HV0.1高于1200,平均结合强度大于50MPa。研究了涂层的耐磨损机理,XRD结果显示涂层中主要含有Fe3B硬质相,对涂层起到弥散强化的作用。

关键词：JCW-B涂层,高硬度,Fe3B,弥散强化,耐磨损

磨损和冲蚀是发生于机件表面的材料流失,也是工件失效的主要形式之一,所造成的经济损失巨大,同时带来的设备运行中断也造成多方面损失,因此对部件表面进行强化处理以增强其耐磨损性能是工业中常用的经济有效的方法[1,2]。采用电弧喷涂制备高硬度耐磨损涂层具有操作简单,成本低效率高等优点,可广泛应用于风机叶片、电站锅炉管壁、轴类等零部件耐磨表面,提高使用寿命[3]。为得到高硬度耐磨损涂层,需要制备喷涂用含耐磨元素的特殊合金丝材。粉芯线材由金属外皮和粉芯组成,克服了实芯丝材制作工艺困难的不足,通过在粉芯中添加耐磨元素提高了涂层的硬度和耐磨性[4,5,6,7]。本研究在粉芯中添加一定重量比的金属元素(B),制备出ϕ2.0mm的电弧喷涂管状丝材,研制了高硬度耐磨电弧喷涂涂层,同时测试了涂层结合强度、孔隙率等基本性能。针对涂层磨粒磨损、冲蚀磨损作了对比实验,研究了涂层的高硬度耐磨损机理。该涂层的制备在实际应用中取得良好效果,满足了实际生产的要求。

1实验及测试方法

1.1丝材制备及喷涂工艺

电弧喷涂粉芯丝材的制作包括:配粉、混粉以及轧丝、拔丝、绕丝、包装等工序。首先将10mm×0.3mm SPCC冷轧08F优质低碳钢带通过成型辊弯曲成U型断面,将称量好的药芯粉末通过送粉器填充到 U型槽中,其成分与配比见表1。然后将填充后的带材通过成型辊进行封闭并压紧丝材。封闭后的丝材通过拔丝模进行逐级拉拔减径、拉拔后丝材成品为ϕ2.0mm。

喷涂实验采用制备的Fe-B系(JCW-B)电弧喷涂管状丝材,对试样基体进行清洗、喷砂,使用CDM AS300电弧喷涂设备和装备再制造技术国防科技重点实验室研制的HAS-01高速喷枪,通过优化的最佳喷涂工艺参数为:喷涂电压32V,喷涂电流180A,空气压力0.6MPa,喷涂距离180mm。结合强度、孔隙率、显微硬度、表面洛氏硬度以及磨损实验都是按照标准喷涂规定的厚度。

1.2涂层的结合强度和硬度实验

用对偶拉伸实验法依据ASTM C633测定的涂层结合强度。拉伸实验的试样采用20号钢,试样ϕ25mm,喷涂层厚度为300～400μm。

显微硬度试样约为15mm×15mm,涂层厚度约为2mm,经过镶样、磨金相、抛光、腐蚀(腐蚀液为体积分数4%的硝酸酒精)后在上海产的HXD-1000 显微硬度仪上进行硬度测试。本实验采用的载荷是0.98N,饱和加载15s。

表面洛氏硬度试样尺寸为15mm×15mm,喷涂层厚度为300～400μm。喷涂时喷厚一些,留出磨金相的余量,同样经过镶样、磨金相、抛光、腐蚀(4%的硝酸酒精)在HR2-45表面洛氏硬度计进行表面洛氏硬度测试。

1.3显微组织及相分析

用称量法测定涂层的孔隙率。试样采用Q235钢,尺寸为20mm×20mm,喷涂层厚度为2mm。利用D/MAX 3C全自动X射线衍射(XRD)仪对涂层组织结构进行分析,利用光学显微镜对显微组织进行观察,分析涂层与基体结合情况以及涂层中各相的分布情况,综合分析涂层的高硬度耐磨机理。

1.4磨损和冲蚀实验

磨粒磨损实验设备为MLS-23型橡胶轮式磨损实验机,试样尺寸为:57.0mm×25.5mm×6.0mm,其中磨损面为57.0mm×25.5mm,涂层厚为2mm;橡胶轮直径为176mm,厚为12.8mm,硬度为邵尔60度。实验选用两种磨料:湿砂和干砂。湿砂磨料为广东新会石英砂40～70目;砂浆配比为石英砂1.5kg、水1kg;载荷(正压力)为70N;主轴转速为240r/min,磨程为先预磨1000r,正式磨2000r。对比试样为65Mn钢。干砂磨料为广东新会石英砂40～70目,磨料流量约590g/min(400mL/min),载荷为10 kg,磨损时间250s,橡胶轮总转数为1000r。对比试样为20g钢。

冲蚀磨损实验设备用压力式喷砂机,实验基体尺寸为60mm×50mm×5mm,涂层厚度>0.6mm。空气压力0.5MPa,冲蚀距离100mm,喷嘴直径7.5mm,磨料为-20目棕刚玉砂,冲蚀角为30°和90°,冲蚀时间为2min。对比试样为Ni60喷熔层。

2结果和讨论

2.1涂层的组织和相分析

涂层的孔隙率测试结果见表2。涂层的微观组织见图1,XRD实验相分析结果见图2。

由表2可见JCW-B涂层孔隙率较低,从涂层金相照片结果来看,涂层的组织致密,涂层颗粒呈扁平状、分布均匀、润湿性好、孔洞和杂质少、层间氧化物少,涂层质量好,有利于涂层结合强度和耐磨性能的提高。

本实验在电弧喷涂管状丝材中加入一定重量比的金属元素硼,喷涂时在电弧作用下金属Fe与硼发生冶金反应在铁基上生成Fe3B硬质相,这一点从涂层的XRD结果中可以看出。涂层中除含有Fe之外,主要生成Fe3B硬质相。另外,在电弧喷涂过程中还与空气中的氧生成Fe2O3和FeO。

2.2涂层结合强度和硬度

本实验涂层结合强度结果如表3所示,涂层的显微硬度和表面洛氏硬度如表4和表5所示。

2.3磨粒磨损实验结果

表6数据表明,JCW-B涂层抗湿砂磨粒磨损性能优于65Mn钢,是65Mn钢耐磨性的1.5倍。表7数据表明,JCW-B涂层抗干砂磨粒磨损性能优于20g钢,是20g钢耐磨性的6.33倍。

Note:(2)is the 65Mn samples,oil quenching (830℃) and temper (400℃) heat treatment are carried out.The hardness of 65Mn is 42HRc.

2.4冲蚀磨损实验与结果

冲蚀磨损实验与结果如图3所示,由图3可知,在30°小角度冲蚀磨损的情况下,喷熔层相对冲蚀磨损是喷涂层的2.53倍;在90°大角度冲蚀磨损的情况下,喷熔层相对冲蚀磨损是喷涂层的1.43倍。

(a)30°erosion resistance test;(b)90°erosion resistance test

涂层的耐磨粒磨损性能主要取决于涂层的致密性和相结构,而与涂层的硬度关系不是太密切,而30°和90°角的冲蚀磨损量与涂层的硬度有明显的正相关性[8]。对于电弧喷涂管状丝材涂层高耐磨性首先要求涂层具有高硬度,这可以通过调整喷涂丝材粉芯成分的配比获得。其次要求涂层含有适宜、分布相对均匀、颗粒尺寸与涂层服役环境相匹配的硬质相。涂层中硬质相的形成通常有两种途径:一是通过电弧喷涂过程中的冶金反应形成;二是采用预先加入一定数量硬质相粉末的管状丝材作为原材料,硬质相在喷涂过程中沉积在涂层中形成。

在以显微切削为主要机制的磨粒磨损实验中,当磨粒碰到高硬度的Fe3B硬质相时,会使磨粒变钝,硬而脆的Fe3B硬质相在磨粒切削作用下不断破碎,两种相反的作用结果体现了该涂层耐磨粒磨损的能力。在以脆性涂层裂纹形成和扩展为主要机制的冲蚀磨损实验中,涂层是铁基中弥散分布Fe3B硬质相的结构(软相包裹硬相结构)。当裂纹扩展至Fe3B硬质相时,会使裂纹前端出现韧性区,降低裂纹扩展能力,增强冲蚀磨损能力。因此,JCW-B涂层因含有弥散分布的Fe3B硬质相,起到颗粒增强的作用,从而提高涂层的硬度和耐磨粒磨损、冲蚀磨损能力。

3结论

(1)采用Fe-B系配比的粉芯丝材电弧喷涂制备的高硬度JCW-B涂层具有优良的耐磨粒磨损性能和冲蚀性能。

(2)涂层中形成的Fe3B硬质相,且弥散分布于Fe基中,提高涂层的硬度,增强涂层耐磨粒磨损和冲蚀磨损性能。

参考文献

[1]徐滨士,朱绍华.表面工程的理论与技术[M].北京:国防科技大学出版社,1999.

[2]王洪义,王大山.循环流化床锅炉易爆原因及改造[J].节能环保技术,2005,(4):26-27.

[3]SUCKLING M,ALLEN C.The design of an apparatus to testwear of boiler tubes[J].Wear,1995,186-187(1):266-272.

[4]温瑾林,耿维生,刘爱华,等.管状丝材的电弧喷涂[J].沈阳工业大学学报,1997,(2):1-6.

[5]闫玉芹.含稀土元素的管状丝材的研究[A].第七届全国焊接学术会议论文集[C].北京:机械工业出版社,1997.212-216.

[6]秦颢.高硬度耐磨粉芯线材的研制[D].北京:北京工业大学,1999.

[7]田保红,胡军志,徐滨士,等.高速电弧喷射沉积Fe3Al涂层研究[J].金属热处理,2000,(1):3-26.

[8]蒋建敏,傅斌友,贺定勇,等.电弧喷涂涂层硬度与耐磨性的关系[A].第八届国际热喷涂研讨会[C].云南丽江:全国热喷涂专业委员会,2005.34-38.

轧机高硬度复合斜面滑板的加工篇2

滑板是轧机设备中重要的零件, 工作中受到轴承座滑动副的滑动摩擦、轧制中的冲击力以及高压喷水的腐蚀和气蚀影响, 长期在摩擦力与冲击力、高压高温和腐蚀性的条件下工作。为了延长使用寿命, 对其表面进行强化处理, 以提高滑板的综合性能。

1 加工现状

公司新项目轧机滑板系列产品中, 有一种复合斜面滑板, 材质为42Cr Mo, 调质硬度320~350HB。滑板的尺寸为长600 mm、宽100 mm, 最厚处30 mm的公差0.05 mm, 在滑板的横向斜面6°的基础上, 两头纵向斜0.6°, 如图1所示。此滑板的材质硬度高, 存在斜面导致加工余量大, 加工精度要求严格, 加工过程变形系数较大, 给加工造成了极大的困难。同时, 若采用重复装夹加工三处斜面, 容易造成角度误差, 影响加工质量。必须进行一次装夹加工出三处斜面, 才能保证滑板的图样要求, 满足滑板的使用性能, 加工难点高。

2 制定滑板加工工艺路线

针对滑板的加工难点, 制定出详细的加工路线:粗铣→半精铣→钻孔→精铣。

1) 粗铣。用普通虎钳装夹, 粗铣滑板的毛坯面600mm×100 mm, 因长宽方向变形量小, 直接将长宽方向粗铣好, 长度宽度方向各留1~2 mm余量。而厚度方向较小, 平面度变形量较大, 所以在厚度方向对称多次铣削, 依次测量出变形量, 释放内应力;厚度方向反复加工, 最终单面留2 mm余量, 控制变形量小于0.1~0.2 mm。

2) 半精铣。因长宽方向尺寸较大, 变形量较小, 故可以将长宽铣至图样要求尺寸600 mm×100 mm, 而厚度方向在30 mm底面不必留余量, 仅在厚度顶面留0.5 mm余量。

3) 钻孔。钻滑板上的各台阶孔, 保证11孔的深度尺寸12 mm。

4) 精铣。制作工装, 精铣厚度方向, 保证厚度尺寸公差, 主要精铣三处斜面。

3 制作精铣组合体工装

为了满足一次装夹精铣三处斜面, 保证图样尺寸公差和形位公差等要求, 特设计组合工装。此工装由单斜面座、过渡板、回转台组成, 如图2 (a) 所示。

1) 单斜面座的制作。利用长600 mm, 宽100 mm, 厚50 mm的钢板, 粗加工出6°斜面, 侧面留出定位台, 便于装夹定位滑板用。单斜面座上加工丝孔, 与滑板台阶孔配钻, 便于固定滑板用。在单斜面座的侧面定位台铣两处宽30 mm、深20 mm的槽, 便于测量滑板的大端厚度。在单斜面座上铣出台阶孔, 便于与过渡板连接。单斜面座如图2所示。

2) 过渡板的制作。制作长500 mm, 宽200, 厚40 mm钢板。在过渡板上加工6个台阶孔, 保证台阶孔位置与回转台的装夹槽位置一致;在过渡板上钻丝孔, 与单斜面座的台阶孔相配合, 便于固定单斜面座如图2所示。

3) 回转台。利用回转台T型槽部, 与过渡板的台阶孔对应, 装夹固定过渡板;利用过渡板的丝孔与单斜面座的台阶孔一致, 装夹固定单斜面座;利用单斜面座的丝孔与滑板台阶孔一致, 装夹固定滑板。组合体工装如图3所示。

4 利用工装精铣滑板, 准确加工三处斜面

组合工装组合后, 装夹固定在铣床上;将滑板通过台阶孔巧妙地装夹在组合工装上。

1) 粗铣6°斜面。利用组合工装中的单斜面座, 粗加工出滑板6°的单斜面, 留1 mm余量, 检验6°是否正确, 用千分尺测量两端大小, 控制长度方向平行度、平面度。

2) 精铣6°斜面。精加工单斜面6°, 用千分尺测量大小, 两端确保公差。为确保6°一致, 将组合工装旋转到与倾斜式回转台倾斜方向垂直, 用百分表验证。利用倾斜回转台调出0.6°, 致使复合斜面0.6°呈水平面时, 精铣至尺寸;为确保斜度准确, 用百分表验证后铣削控制斜长与厚度, 保证角度的准确性。利用倾斜回转台调出另一端复合斜面0.6°, 再次用百分表检验, 准确控制斜长与厚度铣削, 保证角度的准确性。准确保证了一次装夹定位, 全面铣出复合斜面, 保证了产品的质量。

5 经济效益

经过数控铣床和普通立铣对比, 此方法代替了数控铣床的全部工作量, 直接降低加工成本。

数控铣床单件加工费用:200元/h× (粗加工5 h+精加工13 h) =3600元;

普通立铣单件加工费用:30元× (粗加工5 h+精加工13 h) =540元;

40件共节约加工费: (3600-540) ×40=122 400元。

6加工效果

此轧机高硬度复合滑板的加工方法简单新颖, 工艺路线细致得当;装夹定位基准统一, 既可防止变形, 又保证了产品质量。此加工法适用于滑板的大批量生产, 可以大大提高加工精度和加工效率, 为此类复合斜面的滑板加工积累了丰富经验, 为今后高硬度复合斜面零件的加工开辟了新途径。

摘要：滑板是轧机设备中重要的零件, 其加工精度要求严格, 特别是轧机高硬度复合斜面滑板在普通铣床上加工较为困难。文中采取一种新型组合工装, 一次装夹定位, 满足了滑板的加工尺寸公差和形位公差的要求, 保证了产品的质量。

关键词：轧机,高硬度,复合斜面滑板,铣削加工,42CrMo,工装

参考文献

[1]孟少龙.机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社, 1992.

[2]刘友才, 高继德.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社, 1992.

低硬度、高相容性再生胶的研究篇3

一、实验

1.1、原材料

废橡胶为含天然胶率50%以上废旧橡胶制品 (如废旧汽车减震器、11.00规格以上的钢丝子午线轮胎胎顶胶等) , 天然胶为标2号, 海南农垦公司产品;硫磺、促进剂、软化剂、活化剂为工业品。

1.2、主要设备和仪器

脱硫反应釜 (罐) (自制:容积2L, 压力10Mpa, 计算机控制转速和温度, 釜内部的反应状态可视频, 全程自动记录) ;开炼机 (速比可调节) , XK (S) -160, 平板硫化机, QLB-500/Q, 均为无锡第一橡塑机械有限公司产品;电子式拉力试验机, JDL-2500N, 高铁科技股份有限公司;橡胶硬度计, 邵尔氏LX-A, 江都市真威试验机械有限公司;圆盘秤, ATE-8型, 艺英盘秤厂;托盘天平, JPT-5-II, 福州闽衡电子仪器有限公司;厚度仪, WHT-10A, 江都市真威试验机械有限公司。

1.3、配方

再生胶试验配方见表1;再生胶基础配方见表2;天然胶基础配方见表3;再生胶用量对比试验配方见表4。

脱硫条件:温度、压力、时间、搅拌转速均为变数

硫化条件为142℃×5min, 10min, 15min。

硫化条件为140℃×10min, 20min, 40min, 80min。

硫化条件为140℃×10min, 20min, 40min。

注:1、再生胶是指本研究制作的硬度为40邵尔A的再生胶

2、天然胶与再生胶变量是指两者的并用为变量, 其并用比为, 天然胶/再生胶为80/20、60/40、50/50

1.4、工艺及试样制备

1.4.1再生胶的制备

工艺流程:废旧硫化胶———粉碎———筛选约26目———配料 (按再生胶配方进行) ———脱硫———捏炼、精炼———下片———停放粉碎、精炼与常规工艺基本相同。

脱硫是将按配配制好的胶粉混合, 加入反应釜 (罐) 中, 进行高温动态脱硫。在同一配方下, 反应釜 (罐) 温度分别设定为190℃、210℃、240℃、260℃, 在没达到设定温度前每5分钟自动记录外温、内温和压力, 达到设定温度后每2分钟记录温度和压力, 达到设定温度后保压35分钟开始放汽、卸料。脱硫后的胶粉停放六小时再捏炼、精炼制成再生胶。

1.4.2炼胶的加料顺序

(1) 天然胶基础配方胶料加料顺序:天然胶 (塑炼后) ———包辊———氧化锌、硬脂酸、防老剂PBN、促进剂DM———割刀———包辊加硫磺———薄通、打卷、打三角包———下片 (总时间10分钟左右)

(2) 再生胶基础配方胶料加料顺序: (NR) 再生胶———包辊———氧化锌、促进剂M———割刀———包辊加硫磺———薄通、打卷、打三角包———下片 (总时间10分钟左右)

(3) 以天然胶基础配方为母体的、再生胶用量对比实验胶料的加料顺序为:天然胶 (塑炼后) ———包辊———再生胶共混———割刀、混合均匀并包辊———氧化锌、硬脂酸、防老剂PBN、促进剂DM———割刀———包辊加硫磺———薄通、打卷、打三角包———下片 (总时间12分钟左右)

1.4.3硫化胶试样的制备和性能测试

将胶料在预热好的平板硫化机上硫化, 硫化压力为15Map, 硫化温度和时间视不同试样确定。

(1) 天然胶基础配方胶料硫化工艺硫化条件为140℃×10min, 20min, 40min。

(2) 再生胶基础配方胶料硫化条件为142℃×5min, 10min, 15min。

(3) 再生胶对比实验胶料硫化工艺硫化条件为140℃×10min, 20min, 40min。

(4) 性能测试:按国家标准进行。

二、结果与讨论

2.1、脱硫温度对再生胶硬度的影响

脱硫温度对再生硬度影响如图2-1所示。由图2-1可知, 随着脱硫温度升高, 再生胶的硬度下降。在190℃再生胶的硬度最高、达77邵尔A;210℃时硬度比较适中, 为67邵尔A;240℃时再生胶的硬度下降较大, 为50邵尔A。260℃再生胶的硬度最小, 为40邵尔A, 再生胶的粘性也有很大的变化。随着温度升高再生胶的粘性也增大。190℃、210℃时, 脱硫后的胶粉粘性较小, 可以顺利出料、捏炼和精炼;240℃、260℃时, 再生胶的粘性很大, 捏炼、精炼时要用刮胶刀。

2.2、脱硫温度对再生胶拉伸强度的影响

脱硫温度对再生胶拉伸强度的影响如图2-2所示, 由图看出, 随着脱硫化温度升高, 拉伸强度逐渐下降, 在190℃再生胶的拉伸强度最大, 达15.1MPa, 260℃时再生胶的拉伸强度最小, 仅为5.8MPa。此时再生胶的拉伸强度比普通再生胶的性能还要差。

2.3脱硫温度对再生胶拉断伸长率的影响

脱硫温度对再生胶拉断伸长率的影响如图2-3所示, 由图看出, 随着脱硫化温度升高, 拉断伸长率逐渐下降, 在190℃再生胶的拉断伸长率最大, 达475%, 260℃时再生胶的拉断伸长率最小, 仅为233%。此时再生胶的拉断伸长率比普通再生胶的性能还要差。

2.4再生胶不同用量在天然胶中应用情况与分析

用天然胶基础配方, 分别对硬度40邵尔A的再生胶, 按天然胶/再生胶分别为80/20, 60/40, 50/50比例, 及不加再生胶的纯天然胶胶料进行了对比实验, 结果如表2-9。

硫化条件:140℃×40min

从表2-9看出, 随再生胶用量增加胶料的硬度也增加, 但天然胶/再生胶为80/20时, 硬度增加不大, 与天然胶基本相当。随再生胶用量增加胶料的拉断伸长率下降。拉伸强度随再生胶用量增加开始时上升, 然后下降;天然胶/再生胶为80/20时拉伸强度为25.4MPa, 比不加再生胶时上升了1.1 MPa;比例为60/40时为24.1 MPa, 比不加再生胶时的拉伸强度基本相当;比例为5050时为23.8 MPa, 比不加再生胶时降低了0.5 MPa。

以上的试验结果大大不同于传统的再生胶。传统再生胶掺用到天然胶中后, 胶料的拉伸强度等综合性能都比纯天然胶差。这可能是该再生胶的结构发生变化所致。也就是说, 传统再生胶结构存在大量的小“破碎状”的、含有交联结构的或含有炭黑结合胶结构的“硫化胶粒”或“炭黑凝胶粒”, 该结构与天然胶相容性差或不相容, 呈相分离结构, 所以胶料性能比天然胶差;而本项目的再生胶, 由于采用了特殊配方和工艺, 使结构发生了变化, “破碎状”的“胶粒”变小或消失, 与天然胶相容性变好或消失的“炭黑凝胶粒”中的炭黑在天然胶中起到补强作用, 使强度提高所致吧。由于该再生胶硬度比传统再生胶硬度低、与天然胶的相容性好, 故暂时将该再生胶称为“低硬度、高相容性再生胶”。

从实验结果可以看出, 该再生胶的出现, 大大提高了再生胶的使用价值, 变再生胶掺用后物理机械性能降低为提高。随着该课题研究深入, 有可能催生出一种再生胶新品种。

三、结论

(1) 在一定配方和工艺条件下, 随脱硫温度升高, 再生胶硬度下降、拉伸强度下降、拉断伸长率降低。

(2) 在一定配方和工艺条件下, 随脱硫温度升高, 再生胶粘着性增加, 当脱硫温度为240-260℃左右时, 再生胶脱硫时排料困难, 炼胶粘辊。

(3) 采用专门配方和工艺, 可以制作出硬度为40-45邵尔A的再生胶, 即低硬度、高相容性再生胶。

(4) 天然胶与低硬度、高相容性再生胶并用时, 随该再生胶用量增加胶料的硬度增加、拉断伸长率下降, 这与传统再生胶基本一致。但是拉伸强度随再生胶用量增加开始时上升, 然后下降;天然胶/再生胶并用比为80/20时拉伸强度为25.4MPa, 比不加再生胶时上升了1.1 MPa;比例为60/40时为24.1 MPa, 与不加再生胶时的拉伸强度基本相当, 这大大不同于传统再生胶在天然胶中掺用的性能变化, 提高了再生胶的使用价值, 变再生胶掺用后物理机械性能降低为提高。

(5) 随着该课题研究深入, 有可能催生出一种再生胶新品种。

摘要：在一定配方和相应的工艺条件下, 研究了脱硫温度对再生胶硬度、拉伸强度、拉断伸长率的影响, 再将生产出的硬度为40邵尔A的再生胶与天然胶并用, 研究了再生胶用量对胶料硬度、拉伸强度、拉断伸长率的影响。试验结果表明, 随脱硫温度升高, 再生胶硬度下降、拉伸强度下降、拉断伸长率降低、再生胶粘性增加, 当脱硫温度为240-260℃左右时, 可制作出硬度为40邵尔A的再生胶。该再生胶与天然胶并用时, 随再生胶用量增加胶料的硬度增加、拉断伸长率下降, 这与传统再生胶基本一致。但是拉伸强度随再生胶用量增加开始时上升, 然后下降;天然胶/再生胶并用比为80/20时拉伸强度为25.4MPa, 比不加再生胶时上升了1.1MPa, 比例为60/40时为24.1MPa, 与不加再生胶时的拉伸强度基本相当, 这大大不同于传统再生胶在天然胶中掺用的性能变化, 提高了再生胶的使用价值, 变再生胶掺用后物理机械性能降低为提高。

高硬度高碱度篇4

1 水性家具漆需要解决的问题

1.1 漆膜附着力差

漆膜的附着力差指的是涂层层间粘接不牢固, 出现附着力不够, 这种情况一般出现在夏季, 空气湿度大的情况下。漆膜附着力差使层面之间相互脱离, 有的可以整体撕开, 这种情况不但影响了美观, 而且缩短了家具使用寿命。造成漆膜附着力差的主要原因是施工人员在进行层面之间粘连时没有对层面进行平整度的打磨, 或者粘连时间不足等原因。

1.2 漆膜起皱

一些漆膜在使用过程中很容易起皱, 在进行平涂时有良好的效果和极好的丰满度, 但是随着时间的推移, 漆膜表面会出现起皱现象, 不但降低了使用质量, 而且美观度也大打折扣。产生这种情况的主要原因是漆膜受到高温的作用, 表层水分蒸发干燥, 层面之间的漆膜由于干燥使张力降低, 漆膜的表面出现褶皱的情况。

1.3 漆层发白

家具随着季节的变化, 也会产生一定的质量问题, 比如, 夏季由于空气湿度较大, 漆膜表面温度会随着温度的不断升高而升高, 但是实干时间却较为缓慢。油漆施工人员在施工的过程中如果忽略了实干时间, 就立即对下一道漆膜进行施工, 很大程度上会导致底部的漆层没有达到完全实干, 使漆层产生了发白现象。

1.4 漆膜硬度不高

水性家具有很大的环保性, 主要表现在无气味、无毒、不改变家具的颜色等优点, 但是任何东西都有它的两面性, 缺点是漆膜的硬度比较低、漆膜的耐磨性比较差等, 由此缺点可以看出漆膜硬度相对较低。

2 硬度水性家具漆的生产工艺

2.1 参考配方

1) EGG388乳液:浓度在75%-80%;2) 去离子水:浓度在15%-20%;3) 复合成膜助剂-2PD, 2.8%-3.0%;4) 流平剂875:0.5%-0.8%;5) 消泡剂DF422b:0.1%-0.2%:6) 增稠剂RM-8w:1.0%-1.5%;7) 水性香精:0%-0.1;8) 防霉剂:0.1%-0.2%。

2.2 生产工艺

在常温下把EGG388乳液、去离子水、复合成膜助剂-2PD三种原料分别放入到分散罐中, 对其进行高速分散, 分散一个小时后, 将速度调整为中速, 再把流平剂875、消泡剂DF422b两种原料加入其中分散一个小时, 把增稠剂RM--8w加入到分散罐中, 加入增稠剂的主要作用就是调整分散罐中的黏度到700---900MPa。最后把水性香精和防霉剂加入其中进行搅拌, 出料之后进行过滤, 包装。在配制的过程中对底漆进行封闭, 也可以在配方的前提下加入2%的硬脂酸锌浆。如果家具想要提高哑光效果, 应加入1%---3%的消光剂, 就可达到哑光效果。

2.3 产品特点及其注意事项

(1) 特点:1) 该产品采用的是有机硅改性丙烯酸自交联纳米乳液, 它是通过特殊分子进行设计和生产, 干燥速度很快;2) 硬度高。和国内同类产品相比, 使用比较方便, 有较高的性价比;3) 光泽度高, 热压不返黏, 耐水性高和耐化学性比价高。

(2) 使用方法与注意事项。水性漆家具的使用方法有多种方式, 可以根据自身的需要进行选择, 有浸涂方式、刷漆方式和喷涂方式。在对其进行施工时需要注意以下事项:1) 施工温度必须要大于5℃, 湿度必须要小于80%;2) 任何工具和材料不能有油脂和油性漆, 漆膜没有干燥之前不能沾水;3) 在涂装时, 应最大程度上进行薄涂, 并且涂刷均匀。重涂时间要短。如果施工突然暂停或者完工, 要把工具用清水进行清洗。

3 结语

由此可以看出, 水性家具漆越来越受到人们的认可, 它凭借着高难度的涂料技术将会在我国占有一定的市场。这种家具的使用不但美观, 而且大大降低了对人体的伤害和环境的污染, 有很大的环保功能, 无气味、无毒, 并且物质的挥发性非常小。水性家具漆的安全性也比较高, 不会随着时间推移而变色, 通过以上的这些优点使水性漆家具放到主打产品行列中尤为合适。在不久的将来, 这种涂料的使用不只在家具中, 很有可能在汽车、轮船和建筑中, 使水性家具漆的应用更为广泛。

参考文献

[1]韩淑云, 盘永才, 岑荣海.环保型高硬度水性家具漆的生产工艺与开发前景[J].企业科技与发展, 2012, 11:59-60.

[2]陈朋, 许戈文, 黄毅萍.一种高硬度水性聚氨酯的合成及性能研究[J].涂料技术与文摘, 2014.03:3-6+13.

高硬度高碱度篇5

瓦楞辊是瓦楞纸板生产线心脏机器——瓦楞机的心脏零件, 其关键和重要性不言而喻。瓦楞辊的制造精度与使用寿命等指标会直接影响到使用厂家的生产效益和生产成本, 换言之, 一个制造精良的瓦楞辊零件将会直接给使用用户带来经济效益。因此, 瓦楞辊的设计与制造工艺一直是国内外生产厂家孜孜不倦追求改进和提高的重要课题。

笔者多年来一直从事瓦楞纸板生产线的研发与制造。瓦楞纸板生产线由多台单机组成, 其中的瓦楞机是一个核心。瓦楞机的作用是将成卷的原纸经过瓦楞辊的加温加热和碾压加工成波浪形 (瓦楞形状) , 从而为后续工序最终加工成瓦楞纸板作基础。用于碾压原纸成型的瓦楞辊就成为了瓦楞机的核心零件。由于瓦楞辊在碾压原纸过程中要采用外部风吸装置来吸牢原纸, 所以, 在设计上就要求在瓦楞辊的外圆表面加工出若干条用以吸风的半月形风槽。本文所述的带有半月形风吸槽的瓦楞辊应用于内抽式单面瓦楞机 (目前较为主流的机型) 。该风吸槽均匀地分布在瓦楞辊体的外表面, 其长度、宽度和深度均相等, 风吸槽的形状要求宽度很窄但深度较深, 因而在加工上是一个难点。

1 机床改装设计

瓦楞辊通常采用48Cr Mo合金钢为母材 (热处理后硬度很高) , 辊身幅宽可达2.5m, 辊的直径最大为430mm。由于瓦楞辊的材料特性很硬, 在其外表面加工的风吸槽形状独特、分布密集等原因, 采用普通的机床是无法实现风吸槽的加工要求, 国内也未有厂家制造这种专用设备, 因此只能通过自行设计改装现有机床来实现。现将改装设计的思路阐述如下:

1) 选用CW6180普通车床实行改装。该型号机床的加工范围和刚性精度等均可满足常用规格瓦楞辊的加工要求。

2) 为了操作方便, 改造后的机床中部将不设中心架作辅助支承。同时为了解决加工中零件的震动问题, 改造后在尾座顶针套筒外圆上紧固一个套筒和焊接一个卡盘法兰, 法兰上安装一个φ325mm的三爪卡盘用以夹紧零件轴头, 这样可有效提高加工的稳定性。

3) 机床主轴的三爪卡盘的法兰改造成带有分度功能。风吸槽的径向分度与分度法兰的分度孔相一致。加工时通过对三爪卡盘的控制来带动辊身转动, 从而实现风吸槽径向分度的定位。

4) 拆除车床溜板箱上原有刀架和小拖板, 在原拖板位置安装变速箱和旋转电机等机械装置。加工吸风槽用的铣刀由变速箱带动, 在加工时通过选择合理的变速箱齿轮传动比就可获得理想的切削速度, 切削深度则通过中拖板的进给来实现。

5) 冷却系统可采用原车床自带的系统。改造后加长了冷却液的管道, 使喷枪能对准铣刀喷射冷却液即可。

2 要保证半月形风吸槽的加工精度, 除了对车床的必要改装, 还需注意以下几点:

1) 机械加工的难度较大

瓦楞辊的材质因其使用特性, 要求有很高的内部强度和表面硬度。这种特性对于机械加工而言是一种难度, 瓦楞辊切削条件的恶劣性有两个方面:其一是材料强度大。瓦楞辊选用的48Cr Mo合金钢材质, 经过调质热处理后的硬度为34HRC, 其σb达1220N/mm2。其硬度是常用材质45#钢的2.03倍, 其σs值为45#钢的3.09倍。其二是加工的吸风槽要求深而窄。该风吸槽宽度为2.5mm, 深度为25mm, 深宽比达到了10, 机械加工的难度明显加大。

2) 选择合适的刀具

对切削材料进行分析, 如只考虑其切削性能的话, 选用YG类硬质合金刀片的锯片铣刀在使用寿命上有优势, 但这种刀具的订购和自制都较困难。经对比试验后最终选用了W18Cr4V高速钢标准铣刀 (可以返磨) 作为切削刀具。而刀具后制造厂家时则选择了哈尔滨工量具厂和成都工量具厂。

3) 铣刀主后角α的确定

标准的高速钢锯片铣刀的后角一般为20°, 较适宜于加工45#钢等一般钢材。在加工48Cr Mo钢等高硬度材料时易崩刃和产生较大的震动。根据被加工材料塑性变形小、刀具后角磨损小的特点, 我们修改其后角为15°, 这样改动后可减少刀具的震动和增加其耐用度。

4) 切削速度的选择

在加工时如果切削速度过大 (转速大于120r/min时) , 极易造成刀具的崩刃和磨损, 另外转速太小又会降低加工的生产效率。经过反复的对比试验, 最后确定锯片铣刀转速为80r/min, 这样的转速既能保证加工质量又能兼顾生产效率。

5) 冷却液的选择

冷却液的作用:一是冷却刀具和工件, 二是减轻刀具与工件摩擦。由于锯片铣刀的切削方式为间断式切削, 应重点考虑减轻刀具与工件摩擦的作用, 因而选择柴油代替常规的乳化油作为铣槽的冷却液是较为合适的, 在实际应用中也得到了验证。

3 改装后机床的实际工作和操作过程及其注意事项

3.1 定位和装夹方法

首先, 要用车床床头箱顶针和尾座顶针分别顶住瓦楞辊两端轴头的中心孔, 以同轴线定位圆柱销对正辊筒端面其中一个Φ22真空腔定位。最后分别用主轴和尾座的三爪卡盘紧固瓦楞辊的两端轴头。

3.2 机械加工过程

瓦楞辊辊筒经过上工序精车外圆后会加工出一些环形刻线, 这些环形刻线是风吸槽的轴向定位线。在加工前铣刀应首先对准该刻线, 然后启动装在车床溜板箱上的电机, 通过变速箱来带动铣刀旋转切削零件。在加工过程中要持续用冷却液喷枪对准切削区喷射冷却液, 保证刀具和零件的降温和润滑的要求。通过中拖板的进给, 用变速箱末端定位圆柱销来控制风吸槽的切削深度。当需要在另一角度加工风吸槽时, 先松开尾座的卡盘, 之后通过旋转车床床头箱的三爪卡盘 (其联接法兰带分度机构) 来带动辊身转动, 在到达确定的角度后再以定位圆柱销固定分度孔, 最后夹紧尾座卡盘就可以继续切削加工了。重复以上步骤最后可完成瓦楞辊上所有风吸槽的加工。

3.3 加工中需要注意的地方

加工吸风槽的工序是安排在对辊体整体进行调质热处理之后的, 在加工完吸风槽后还要进行的瓦楞辊的整体高频淬火热处理。为了避免在高频处理时出现风吸槽槽边位置应力集中出现裂纹的缺陷, 在制造工艺上就要求加工风槽的过程中须要确保风槽位置的温升不能太高, 否则会造成风槽边区域硬度不如其他区域的系

(上接第14页)

参考文献

[1]孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社, 1995.

[2]成大先主编.机械设计手册.化学工业出版社, 1993.

[3]余能真主编.车工.中国劳动出版社, 2001.

高硬度高碱度篇6

关键词：直接氟化,高密度聚乙烯,航空汽油,阻隔性

高密度聚乙烯具有性能稳定、价格便宜、加工方便等优点,但是在耐化学试剂阻隔渗透性方面尚有不足[1,2,3]。航空燃料油,尤其是航空汽油,具有很强的渗透能力,能够对聚合物造成破坏作用,引起诸如溶解、溶胀、变形、性能下降和尺寸变化等现象。直接氟化法,是通过氟气及其混合物(氮气、氩气、氦气和氟气)在一定压力和温度下与聚合物表面发生反应,从而达到改变聚合物表面性能的目的[4,5,6,7]。本文通过对比浸泡在航空燃料油中,直接氟化和未氟化HDPE微球表面硬度的变化,探讨直接氟化对HDPE 耐油渗透性能的影响。

1 表面硬度实验

1.1 实验部分

(1)试验材料:HDPE,5502,上海金菲石油化工有限公司;未氟化HDPE微球(吹塑ϕ20);氟化塑料微球,成都百塑高分子科技有限公司;75#航空汽油,兰州炼油厂;丙酮(分析纯),市售。

(2)仪器设备:干燥箱,水浴,硬度计。

(3)试验步骤:将氟化与未氟化HDPE微球按照温度不同分成4个一组共分成8组,用丙酮将微球清洗干净后放入干燥箱干燥,分别置于温度为30 ℃、50 ℃、70 ℃和90 ℃的恒温油液中,每隔一定时间间隔△t取出测量其硬度情况,测量时同样用丙酮将微球清洗干净后放入50 ℃恒温干燥箱10 min后取出测量硬度。

2.2 结果与讨论

对硬度变化进行对比试验,分别在四种温度(30 ℃、50 ℃、70 ℃和90 ℃)75# 航空汽油中进行测量(结果见表1),根据表1中的数据拟合趋势图(见图1)。

图1是在30 ℃、50 ℃、70 ℃和90 ℃条件下,氟化塑料微球在75#航空汽油硬度变化情况。从这两组图中可以看出,在同一温度下,长时间浸泡于75#航空汽油中的氟化塑料微球硬度变化趋势大致相同,都是随着浸泡时间的增加,硬度变得越来越小,说明在浸泡过程中,油液会与微球表面发生缓慢的作用,使微球表面的硬度降低。在30 ℃时,其硬度变化曲线最平滑,随着浸泡温度的升高,分别在50 ℃、70 ℃、90 ℃时,微球硬度曲线的斜率逐渐增大,即微球的硬度变化越快,说明提高温度会加快微球表面与油的反应,使微球硬度降低的幅度增大。

为了进一步验证氟化微球与未氟化微球的耐油性能,根据表1中的相关数据做出两种微球在不同温度条件下(30 ℃、90 ℃)的硬度曲线图2与图3。

通过趋势图2与图3可以看出,随着浸泡时间的增加,氟化与未氟化微球的硬度都在变小,说明微球表面与油品之间的反应随着浸泡时间增加而不断进行,使其硬度逐渐降低。比较氟化与未氟化微球的硬度变化情况,发现未氟化微球的硬度变化较大,其硬度值也变得更小。

另外,从试验数据可以看出,由于微球表面与油品的不断作用,氟化微球的硬度随着浸泡时间的增加而降低。在试验过程中,试验温度越高,微球表面与油品的作用越明显,在90 ℃ 油温下,微球的硬度变化最大。通过对比相同温度条件下氟化微球与未氟化微球的硬度变化情况可知,未氟化微球的硬度变化比氟化微球下降更明显,且经过在油液中浸泡43天后,氟化微球的硬度值也明显高于未氟化微球,这是由于氟化微球表面含有的氟化层在一定程度上抑制了微球与油品之间的作用,因而可以得出氟化微球的阻隔耐渗透性能要优于未氟化微球。

3 结论

浸泡于油中的氟化与未氟化微球的硬度进行测量比较,发现氟化与未氟化微球硬度变化趋势大致相同,都是随着浸泡时间的变长,硬度越来越小,说明航空汽油持续地渗透入HDPE微球中使其溶胀,硬度逐渐降低。比较氟化与未氟化的硬度变化情况,发现未氟化微球的硬度变化更大,其硬度值也变得更小,且随着浸泡的温度升高,微球的硬度变化越快,说明提高温度会加快航空汽油的渗透,使微球的硬度变得更小。因此可以得出氟化微球的阻隔耐渗透性能明显好于未氟化微球。

参考文献

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[4] A.P. Kharitonov, Yu.L. Moskvin, V.V. Teplyakov, J.D. Le Roux. Direct fluorination of poly(vinyl trimethylsilane) and poly(phenylene oxide)[J]. J Fluorine Chem, 1999, 93(8): 129-137.

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[6]Wei Zhang,Marc Dubois,Katia Guerin,Andre Hamwi.Direct fluori-nation of various poly(p-phenylene):Effects of the polymer synthesisand thermal post-treatment[J].Polymer,2007,48(2):3961-3973.