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机械与模具 刘军 等·密炼机关键件无裂纹合金层的研制

密炼机关键件无裂纹合金层的研制

刘军，陈玉海，马春胜，王昕，白雪松，杨柏，徐瞾

( 大连橡胶塑料机械有限公司，辽宁 大连 116039)

摘要 ： 为满足绿色轮胎制造对高组分白炭黑炼胶工艺装备的需求，介绍了橡胶密炼机无裂纹合金层的材料设计、堆焊工艺方
法研制，以及在转子和室壁体部件上的制造工艺要点，自动化和标准化合金层堆焊生产过程。
关键词 ： 白炭黑 ；转子 ；室壁体 ；无裂纹合金
中图分类号 ： TQ320.674 文章编号 ： 1009-797X(2019)13-0017-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2019.13.004

随着轮胎制造工艺的不断改进，绿色轮胎被广泛 是对于白炭黑组分高的胶料来说，超细的粉末会嵌入
推广使用。轮胎配方中的补强剂白炭黑的组分在上升， 到合金层的裂纹中，不仅影响胶料的质量，而且会加
因为在胎面胶中加入大量的白炭黑，可以降低滚动阻 速合金层的磨损，甚至脱落。基于白炭黑粉料对合金
力，改善抗湿滑性能，提高抓地性。 层裂纹的敏感性，促生了橡胶混炼装置对耐磨耐蚀无
白炭黑 (White carbon black)，学名水合二氧化硅 裂纹合金的需求。
(Hydrated Silica)，分子式和结构式可用 SiO 2 ·nH 2 O 表 大连橡胶塑料机械有限公司自 20 世纪 60 年代就
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示，SiO 2 含量在 94% 以上，比表面积达 269~320 m /g， 开始在密炼机上应用耐磨耐蚀合金，合金的类型有高
粒径最大为 1 000 目，最细可达纳米级。白色无定形 铬铸铁系、钴铬钨系、低碳低铬马氏体系，合金层的
粉末，质轻而松散，能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、 表面形貌分为龟裂纹、微裂纹和无裂纹合金层。因为
溶剂和酸 ( 氢氟酸除外 )。 2014 年以前无法从工艺手段上控制耐磨合金层不产生
白炭黑加入炼胶过程中，产生硅烷化反应，会产 裂纹，所以只能选用低碳低铬的马氏体无裂纹合金层
生大量的水汽和乙醇，胶料中的其他添加物及其反应 或冷作硬化型不锈钢合金层，其耐腐蚀性和耐磨性不
会产生酸性物质，对设备有一定的腐蚀性，白炭黑等 够高，使用寿命小于 4 年。
粉末及其反应物会通过合金层的裂纹进入母材而产生 为了适用于白炭黑胶料对无裂纹合金层高耐腐蚀
腐蚀性磨损。 性、高耐磨性和使其使用寿命大于 4 年，2014 年 6 月
白炭黑胶料对温度比较敏感，硅烷化反应要求恒 份我公司开始合作开发了钴基合金无裂纹或微裂纹合
温炼胶，因此要求设备冷却能力要好，无裂纹合金的 金层堆焊工艺，应用在密炼机切线型转子上。采用的
冷却水道可以更靠近表面。 工艺是手工火焰堆焊，工人的劳动强度大，生产效率
白炭黑胶料对合金层的耐磨性要求较高。 低。
综上所述，胶料与密炼装置的接触面会产生腐蚀 为了更好的满足绿色轮胎制造，解决无裂纹合金
磨损和磨粒磨损。为了抵抗磨损，密炼装置的所有与 层更广泛的适用性，研究先进的制造工艺，2018 年 1
胶料接触的表面必须进行改性加工。目前常用的零件 月，我公司组建了无裂纹合金堆焊工艺研究专项科研
表面加工方法有两种 ：合金堆焊和镀铬。 团队。本文重点论述了耐磨耐蚀无裂纹合金层堆焊的
合金堆焊工艺是在零件表面堆焊一层耐磨耐蚀合 材料设计和焊接工艺方法的研制过程，及其在密炼机
金的表面增材加工，其优点是抗冲击、使用寿命长。 转子、密炼室的应用。
合金焊材的种类比较多，按合金系来划分有 ：铁基合
金、镍基合金和钴基合金。合金堆焊工艺为了使堆焊 作者简介 ：刘军（1970-），男，工学学士，工商管理硕士，
高级工程师，现从事机械制造等方面的工作。
层有高的耐磨性和耐腐蚀性，堆焊层会产生裂纹，但
收稿日期 ：2019-02-15

年
2019 第 45 卷 ·17·