스크류 압출기에서의 코발트 합금 사용

플라스틱 가공 산업에서 생산성, 장비 내구성, 그리고 환경 보호에 대한 요구가 지속적으로 증가함에 따라, 압출기 스크류와 배럴의 소재 선택은 기술 최적화의 핵심 과제가 되었습니다. 수많은 고성능 소재 중에서도 코발트 합금은 뛰어난 내마모성, 내부식성, 그리고 고온 안정성으로 인해 플라스틱 압출기의 핵심 부품으로 점차 이상적인 선택으로 자리 잡고 있습니다.

코발트 합금 기술적 특성

코발트 합금은 코발트, 크롬, 텅스텐을 주성분으로 하는 금속 합금으로, 다음과 같은 핵심적 특성을 가지고 있습니다. 

1. 우수한 내마모성: 경도가 HRC 50~65에 도달할 수 있어 일반 공구강보다 훨씬 높으며, 고속 회전 시 나사와 배럴의 마모율과 재료의 마찰을 크게 줄일 수 있습니다.

2. 고온 내구성: 500°C 이상의 고온 환경에서 구조적 안정성을 유지하여 열팽창으로 인한 변형을 방지합니다.

3. 내화학성: 산성 플라스틱 첨가제(PVC 가공 시 사용되는 염화물 이온 등) 및 고온 용융 부식에 대한 우수한 내성을 가지고 있습니다.

4. 자체 윤활성: 합금 표면에 형성된 산화 피막은 금속 간의 직접 마찰을 줄여 에너지 소비와 열 축적을 줄입니다.

이러한 특성으로 인해 코발트 합금은 유리 섬유 강화 플라스틱, 엔지니어링 플라스틱(예: 아빠, 몰래 엿보다) 또는 충전재를 함유한 재활용 소재의 가공과 같은 고부하, 고마모 압출 시나리오에 특히 적합합니다.

나사와 배럴의 코발트 합금 

1. 통합 제조 

소형 압출기나 특별히 높은 성능이 요구되지 않는 압출기의 경우, 스크류와 배럴을 코발트 합금으로 직접 제작하는 일체형 제조 방식을 사용할 수 있습니다. 이 방식의 장점은 구조가 간단하고 제조 공정이 비교적 간단하다는 점이지만, 비용이 더 많이 든다는 단점이 있습니다.

2. 표면 코팅 

대형 또는 비용에 민감한 압출기의 경우, 표면 코팅을 사용할 수 있습니다. 일반 강철로 제작된 스크류와 배럴에 코발트 합금 코팅층을 표면 분사하거나 표면 처리합니다. 이 방법의 장점은 비용을 절감하는 동시에 스크류와 배럴의 내마모성과 내부식성을 효과적으로 향상시킬 수 있다는 것입니다. 현재 일반적으로 사용되는 표면 코팅 공정으로는 플라즈마 분사, 화염 분사, 레이저 클래딩 등이 있습니다.

3. 구조 설정 

일부 특수한 경우에는 세트 구조에 사용할 수 있습니다. 일반 강철 배럴에 코발트 합금 슬리브를 상감하거나, 코발트 합금 스크류 맨드럴과 일반 강철 스크류 재킷을 함께 조합하여 사용할 수 있습니다. 이 방식의 장점은 실제 필요에 따라 적절한 재료 조합을 선택하여 비용을 절감하고 핵심 부품의 성능을 보장할 수 있다는 것입니다.

경제적 가치 분석: 코발트 합금의 장기적 이점은 초기 비용보다 훨씬 더 큽니다. 

코발트 합금의 초기 재료 비용은 일반 강철보다 높지만 전반적인 경제적 가치는 다음과 같이 반영됩니다. 

가동 중지 손실 감소: 나사나 배럴 손상으로 인한 예상치 못한 가동 중지 시간이 줄어들어 장비 활용도가 향상됩니다.

연장된 교체 주기: 합금 강화 부품은 기존 소재보다 수명이 몇 배나 길어 예비 부품 구매 빈도가 크게 줄어듭니다.

제품 품질 향상: 안정적인 치수 정확도와 표면 마감으로 인해 폐기율이 감소합니다.