スクリュー押出機におけるコバルト合金の使用

プラスチック加工業界における生産性、設備の耐久性、環境保護への要求が高まるにつれ、押出機のスクリューとバレルの材質選定は技術最適化における中核課題となっています。多くの高性能材料の中でも、コバルト合金は優れた耐摩耗性、耐腐食性、高温安定性により、プラスチック押出機の主要部品として徐々に理想的な選択肢となりつつあります。

コバルト合金の技術的特性

コバルト合金は、コバルト、クロム、タングステンを主成分とする金属合金の一種で、次のような主な特性を持っています。 

1. 優れた耐摩耗性：硬度はHRC 50〜65に達し、これは通常の工具鋼よりもはるかに高く、高速回転時のスクリューとバレルの摩耗率と材料の摩擦を大幅に低減します。

2. 耐高温性：500℃以上の高温環境でも構造の安定性を維持し、熱膨張による変形を回避します。

3. 耐薬品性：酸性プラスチック添加剤（PVC 処理における塩化物イオンなど）および高温溶融腐食に対する優れた耐性。

4. 自己潤滑性：合金の表面に形成される酸化膜が金属同士の直接摩擦を減らし、エネルギー消費と熱の蓄積を減らします。

これらの特性により、コバルト合金は、ガラス繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック（PA、ピーク など）、または充填剤を含むリサイクル材料の加工など、高負荷、高摩耗の押し出しシナリオに特に適しています。

スクリューおよびバレルのコバルト合金 

1. インテグラル製造 

小型の押出機や、特に高い性能要件がない押出機の場合、スクリューとバレルをコバルト合金から直接製造する一体型製造方式を採用することが可能です。この方法の利点は、構造がシンプルで製造プロセスが比較的容易なことですが、コストは高くなります。

2.表面コーティング 

大型またはコスト重視の押出機では、表面コーティングが採用されています。スクリューとバレルは普通鋼製で、表面にコバルト合金コーティングをスプレー塗装または表面処理します。この方法の利点は、コストが低いだけでなく、スクリューとバレルの耐摩耗性や耐腐食性を効果的に向上させることができることです。現在、一般的に使用されている表面コーティングプロセスには、プラズマ溶射、フレーム溶射、レーザークラッディングなどがあります。

3. 構造を設定する 

特殊なケースでは、コバルト合金製のスリーブを普通鋼製のバレルに象嵌する、またはコバルト合金製のスクリューマンドレルと普通鋼製のスクリュージャケットを組み合わせるといったセット構造を採用することも可能です。この方法の利点は、実際のニーズに応じて適切な材料の組み合わせを選択し、コストを削減しながら主要部品の性能を確保できることです。

経済価値分析：コバルト合金の長期的なメリットは初期コストをはるかに上回る 

コバルト合金の初期材料コストは従来の鋼鉄よりも高くなりますが、全体的な経済的価値は次のように反映されます。 

ダウンタイム損失の削減: スクリューまたはバレルの損傷による予定外のダウンタイムが削減され、機器の使用率が向上します。

交換サイクルの延長: 合金強化部品は従来の素材よりも何倍も長持ちし、スペアパーツの購入頻度を大幅に削減します。

製品品質の向上: 安定した寸法精度と表面仕上げにより、廃棄率が低減します。