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原元康:知难而往 挤出机核心部件材料步入新时代
“抛开其它不谈,三句不离本行,我们只讲技术”,走进原元康,吴总面带喜色地向笔者讲道。可见,原元康在挤出机心脏部件的使用寿命课题上又增添了新成果。
本着“穷毕生之精力,只做一件事”的信念,早年在国内首先研发出双金属机筒和双金属螺杆的吴总在知无涯的瀚海中沉下心来专攻挤出机核心部件的使用寿命,陈列室中的产品,无一不是挤出机核心部件新材料的宣示。吴总谦逊的表示:“这在我看来,才是日趋完美的。一生中只研究一项技术,只研究如何提高挤出机核心部件使用寿命,才能精益求精。”
“书痴者文必工,艺痴者技必良”,让我们来看看原元康的硕果吧。
多孔式陶瓷衬套机筒即将正式问世
今年原元康在雅式展上将主推陶瓷衬套式机筒,在此之前研发的注射机陶瓷机筒已经得到富士康等公司的成功应用,平行双孔的衬套也已经历经三到四年的研发并在试验应用过程中。陶瓷作为机筒内衬,其耐摩擦磨损性能以及耐腐蚀性能是毋庸置疑的。关键之处在于用户对陶瓷机筒存在的疑问,比如陶瓷的热传导性能以及自身脆性等。吴总笑道:“其实,有这些疑问都是对陶瓷材料的不了解。陶瓷,例如其碳化硅系列与金属材料一样有很多配方,不同配方的陶瓷,其物理性能也不尽相同。众所周知,以陶瓷为材料制造的陶瓷轴承等已经不鲜见于市场,因此不必担心脆性问题。我们研发的碳化硅复合材料陶瓷配方,韧性相当高。我们除了在理论上取得该材料的韧性值以外,主要还要给用户试用,我们选择物料剪切力较大,背压较大的配混挤出工况实践来考察一段时间,看看双孔陶瓷衬套内孔上下二个尖角是否扛得住强烈的剪切力,用户的成功应用才能够说明研发的最终成功”。
陶瓷作为内衬套,其本身的热传导性能显得十分重要。高分子材料在机筒内被塑化,主要的热源取自于机筒内壁。如果热传导不理想,或者说比金属机筒热传导性能差,就会直接威胁到挤出机的能耗与加工时长。吴总作为专业研究者给出了理性分析:“所以首先我们要克服这些问题,所有的研发都需要首先围绕着解决陶瓷脆性和热传导进行。如果这两点做好了,它的抗腐蚀和抗磨损性能就可以在挤出领域大展宏图了。”
在今年雅式展,原元康的陶瓷机筒将正式亮相,同时,公司还将展出2014年研发成功的可以与德国W&P公司99.3材料椭圆套相媲美,专用于对付高比例玻璃纤维增强配混工况的高钒铸铁Ω102A和Ω103A椭圆内衬套,展会中也将把用户的体验报告分享给参展观众。
国内尖端工业领域已经研发出很多顶尖的材料,这些材料帮助到一些产品可以上云天入大海,可以应对各种严峻的自然条件。但国内在普通的工业领域,材料的研发相对显得窘迫。欧洲和日本的各类挤出机和注射机中已经多年成功应用的陶瓷内衬套,中国为什么不可以?上海原元康的陶瓷衬套式机筒在富士康公司严峻的腐蚀工况条件下使用后反响强烈,赞誉颇高,并以此在2012年荣获荣格创新奖。吴总说:“富士康的成功使用,对我们研发新材料的人员是一种莫大的激励和鞭策。”
关于陶瓷衬套式机筒的疑问
问:贵公司研发的陶瓷材料具有哪一些可贵的性能?
吴总:我公司研发的碳化硅(SiC)复合陶瓷具有优异的抗摩擦磨损性能,材料“自润性”相当好,这是任何金属类材料,即使通过多种硬化手段也无法比拟的。SiC复合陶瓷更具有优异的化学稳定性,它几乎能耐所有无机酸和碱液、盐的腐蚀。而我们研发的这种SiC复合陶瓷,还能够在一定程度上抵抗住氢氟酸类的腐蚀磨损。实验表明,即使我们的SiC复合陶瓷与氢氟酸和硝酸的混合液接触,也仅仅在SiC复合陶瓷表面生成了一层薄薄的氧化硅,该致密的氧化硅层阻止了基体内部SiC被继续氧化的进程,从而使得SiC复合陶瓷抵抗氢氟酸和硝酸混合液的能力大大增强。
问:在使用陶瓷衬套式机筒后,挤出机的使用寿命可以明显延长。那么企业采用陶瓷衬套式机筒后,其使用成本和普通金属材料机筒相比表现如何?
吴总:单方面来讲,“高大上”的陶瓷机筒制造成本当然更高,这几年我们研究陶瓷衬套式机筒,方向首先放在满足陶瓷材料基本特性的前提下,实现二个“较低成本”方案,即首先千方百计采用较低成本的材料配方,其次千方百计研究较低成本而切实可行的工艺方法。我们相信“阳春白雪”只有放下身段,才能为市场真正接受,新材料才能真正转化为生产力。我们的目标就是这个性价比,我们研制的陶瓷衬套式机筒和陶瓷椭圆内衬套,与普通金属材料制造的机筒在相同极端摩擦磨损和腐蚀磨损工况条件下的应用,应该综合成本更低,得天独厚而更胜一筹,应该更受用户欢迎。
挤出机的核心部件究竟采用什么材料合适?根本原则应该是“因材施用”,什么样的工况,就选择什么样更恰当的核心部件制造材料来应对,这就是性价比高的选择。在这个问题上,相信企业都理解。举一个采用平行双螺杆机组制造木塑产品的例子。木塑产品中木粉占比70%,PE占30%不到,其余是助剂等。这个加工,PE等同于胶黏剂,大量的无机木粉与机筒螺杆之间是严峻的摩擦剪切磨损,以至于所有的木塑生产企业均抱怨挤出机极短的使用寿命。许多厂家在前期设备投入中,并没有重视挤出机核心部件的制造材料,眼前的低成本设备投入,换来的是后期运行成本的高昂。
以市场为目标 进行成本优化
为了解决大规格陶瓷机筒和陶瓷衬套的成本问题,我们选择在陶瓷衬套外围包覆成本较低的铝合金制造工艺方法(见附图,专利申请中),这个方法至少有如下优势:
第一,减少相对昂贵的陶瓷材料消耗量;
第二,减少椭圆衬套外椭圆加工成本;
第三,优化陶瓷衬套的热传导性能;
第四,方便衬套定位孔的制造。
【编者结语】许多用户赞许吴总:“真的不简单,一辈子就搞一件事”。吴总这样评价自己:“人生一辈子,回头看看自己有没有对社会做了件有益的事情。这个重要,我就信这个理。年轻时考虑再三后决定留在国内,就是因为这件事情当时只做了一半,还想继续做下去。”