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瓦楞輥納米碳化鎢表面處理技術(shù) 成果報告書

一、 企業(yè)簡介
　  丹東中成包裝機(jī)械有限公司前身為丹東市興達(dá)機(jī)械廠，在為適應(yīng)市場需求，進(jìn)行了二期擴(kuò)建，于二00五年一月二十日正式更名為丹東中成包裝機(jī)械有限公司。公司位于丹東市振安區(qū)武營路98號，目前公司占地面積30余畝，建筑面積12000平方米，現(xiàn)有員工80余人，其中中高級職稱17人，技術(shù)開發(fā)人員20余人。
　  丹東中成包裝機(jī)械有限公司是一家以紙箱機(jī)械制造為主導(dǎo)，融科研、生產(chǎn)、經(jīng)營、服務(wù)于一體的綜合性企業(yè)。公司設(shè)備齊全，專業(yè)化程度高，具有雄厚的技術(shù)實力，先進(jìn)的檢測手段，完善的管理體系。現(xiàn)已成為東北地區(qū)最大的瓦楞紙板生產(chǎn)線制造基地，并被丹東市振安區(qū)列為重點(diǎn)發(fā)展企業(yè)。公司主要產(chǎn)品為三、五、七層瓦楞紙板生產(chǎn)線，幅寬從1400mm-2500mm不等，速度有150m/min,180m/min,200m/min，280m/min任由客戶選擇。產(chǎn)品主要銷往華北地區(qū)、膠東半島地區(qū)，正向東北地區(qū)及中原地區(qū)擴(kuò)展，并出口過中亞烏茲別克斯坦等國家。企業(yè)自運(yùn)營以來，堅持以“在管理中追求效益、在生產(chǎn)中講究質(zhì)量、在合作中鑄造中成”為經(jīng)營理念，以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、良好的信譽(yù)、細(xì)致周到的售后服務(wù)受到廣大客戶的認(rèn)可及好評。企業(yè)于2008年被丹東市評為“守合同，重信用”單位。我公司多年來一直致力于包裝機(jī)械行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展， 為進(jìn)一步適應(yīng)與日俱進(jìn)的國內(nèi)國際市場競爭，公司憑借領(lǐng)導(dǎo)班子的科學(xué)合理用人政策和先進(jìn)規(guī)范的激勵機(jī)制，在“通衢天下，誠信為商！"的指導(dǎo)思想下，迅速構(gòu)建起一支強(qiáng)大的科技研發(fā)力量和高素質(zhì)的員工隊伍，科研、生產(chǎn)、質(zhì)檢、營銷和服務(wù)各條戰(zhàn)線都保持良好的運(yùn)轉(zhuǎn)水平。這一切確保了信守合同，供貨及時，熱情的售后服務(wù)贏得了眾多客戶的信賴。
　  二、 創(chuàng)新事由
　  近幾年，紙箱包裝行業(yè)在我國發(fā)展迅速，劇烈的市場競爭使紙箱企業(yè)更多的考慮產(chǎn)品的質(zhì)量與企業(yè)成本。瓦楞輥作為生產(chǎn)線的核心部件，其質(zhì)量、性能決定了整條生產(chǎn)線性能的好壞。現(xiàn)在，傳統(tǒng)的瓦楞輥制造技術(shù)已經(jīng)很難滿足客戶的需求，迫切需要有品質(zhì)更優(yōu)良的瓦楞輥的出現(xiàn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，國外高品質(zhì)的瓦楞輥已經(jīng)陸續(xù)進(jìn)入了我國市場，其中猶以碳化鎢瓦楞輥獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。
　  在這樣的背景下，我公司與北京科技大學(xué)合作，組成“瓦楞輥納米碳化鎢表面處理技術(shù)”項目組。我公司于2008年投入大量人力、物力、財力，用于研究瓦楞輥的制造技術(shù)。近1年多的研究，我公司已經(jīng)掌握了碳化鎢瓦楞輥的制造技術(shù)，并且使用國際上先進(jìn)的納米碳化鎢粉末代替普通的碳化鎢粉末，使瓦楞輥具有更高性能。
　  項目介紹：瓦楞輥納米碳化鎢表面處理技術(shù)是運(yùn)用國際先進(jìn)的熱噴涂技術(shù)將納米碳化鎢合金粉末熔化噴涂到瓦楞輥齒面，形成納米碳化鎢涂層的一種特殊工藝。采用“超音速火焰噴涂”—JP－5000型HP／HVOF噴涂系統(tǒng)將大小為0.5μm納米碳化鎢合金粉末噴涂到瓦楞輥齒面，形成一層厚度為0.06mm的納米碳化鎢涂層。噴涂后的納米碳化鎢層由于表面硬度極高，無法用一般砂輪進(jìn)行磨削，必須用特殊的拋光工藝去完成，以保證精密的楞型。
　  1 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)
　  1.1 成功掌握了一直由國外壟斷的超級碳化鎢合金顆粒(即納米碳化鎢)的制作工藝；
　  1.2 使用新型HP／HVOF噴涂系統(tǒng)，使瓦楞輥表面形成達(dá)到納米級別的碳化鎢涂層；
　  1.3 掌握了對表面硬度極高的零部件的表面拋光工藝。
　  2 項目詳細(xì)內(nèi)容
　  2.1 詳細(xì)技術(shù)內(nèi)容
　  瓦楞輥納米碳化鎢表面處理技術(shù)是運(yùn)用國際先進(jìn)的熱噴涂技術(shù)將納米碳化鎢合金粉末熔化噴涂到瓦楞輥齒面，形成納米碳化鎢涂層的一種特殊工藝。
　  制作工藝如下：
　  筒體前期處理→精密齒型加工→表面清潔處理→表面粗化→預(yù)熱處理→噴涂底層→噴涂納米碳化鎢→研磨拋光
　  納米碳化鎢瓦楞輥的噴涂制程：簡體前期處理不同于傳統(tǒng)瓦楞輥，需根據(jù)噴涂條件制定，齒型加工需考慮噴涂余量在數(shù)控瓦楞輥磨床上完成成形。表面清潔與粗化的質(zhì)量是得到優(yōu)良涂層的基礎(chǔ)，清潔的工作增加涂層結(jié)合性，粗化的均勻棱角狀態(tài)有利機(jī)械鎖合效應(yīng)，表面積的增加也進(jìn)一步提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度。
　  瓦楞輥噴涂
 
　  保證納米碳化鎢瓦楞輥品質(zhì)的要素 
　  噴涂技術(shù)：由于瓦楞輥齒面是一個連續(xù)波動的曲面，而JAn噴涂后不能直接使用，需經(jīng)過研磨加工，因此對噴涂的均勻性與結(jié)合強(qiáng)度不同于其他工件，要求更高，噴涂技術(shù)比較復(fù)雜。 
　  
　  噴涂設(shè)備：噴涂設(shè)備種類繁多，選用優(yōu)良的設(shè)備是得到良好涂層的關(guān)鍵。噴涂熔焰的溫度、速度、氣孔率、氧化物、結(jié)合速度、沉積率是體現(xiàn)設(shè)備性能的主要依據(jù)，焰流的速度決定結(jié)合強(qiáng)度，氧化物底保證碳化鎢硬度，氣孔率即致密度高能增強(qiáng)耐磨性能。目前美國普萊克斯表面技術(shù)公司生產(chǎn)的JP－5000型HP／HVOF噴涂系統(tǒng)是國際上普遍認(rèn)同的能得到最佳涂層的設(shè)備，其燃燒設(shè)計以火箭發(fā)動機(jī)為依據(jù)，采用高壓大流量的氧氣和航空煤油在特殊結(jié)構(gòu)的燃燒室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高達(dá)1 50PSl的高壓，焰流速度高達(dá)2200m／s，保證各項指標(biāo)達(dá)到理想狀態(tài)。 
　  碳化鎢粉末：碳化鎢合金粉末生產(chǎn)廠很多，國外進(jìn)口碳化鎢粉末與國內(nèi)相比，工藝更成熟而穩(wěn)定，可獲得致密、硬度高、耐磨性好的涂層，但價格較昂貴。我公司與北京科技大學(xué)共同研制的WCCo粉末，其成份為WC／12％Co(鈷基碳化鎢)，為了提高涂層耐磨性，在成本較低的情況下，采用較小WCCo顆粒，同時的WCCo粉末顆粒越接近理想球形，流動性好，對顆粒的深度和致密度更加優(yōu)化。 
　  2.2 截止到2009年，瓦楞輥納米碳化鎢表面處理技術(shù)起其主要技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，起實際參數(shù)如下表
　  產(chǎn)品理論參數(shù) 產(chǎn)品實際參數(shù)
　  WCCo粉末大小為0.5μm ≤0.5μm
　  HV300顯微硬度1200 ≥1250
　  納米碳化物鎢涂層0.06mm ≥0.065mm
　  市場競爭力比較
　  1）減少芯紙的使用。楞型設(shè)計瓦楞率小，一般少用芯紙2％～8％，這對紙箱企業(yè)至關(guān)重要，因為普通瓦楞輥磨損快，在原始設(shè)計上不得不考慮楞高高一些、頂圓大一點(diǎn)等因素以保證一定壽命。而碳化鎢瓦楞輥因為耐磨不存在這問題。
　  2)減少廢物。普通瓦楞輥中間磨損過量，變成中凹，再生產(chǎn)寬幅紙板就易產(chǎn)生廢板紙，因為兩端會被壓破或中間不著糊(脫膠起泡)，這時候您不得不去研磨輥的兩端，以便走寬幅紙板，維持輥的壽命。納米碳化鎢瓦楞輥在長久的使用壽命中不存在中凹現(xiàn)象。
　  3）增加壽命。納米碳化鎢輥一般比普通輥壽命耐用7—9倍。
　  4）減少膠糊用量。原始設(shè)計齒圓小，不存在磨損頂圓變大，不存在中間磨損導(dǎo)致兩端與中間膠量不均勻現(xiàn)象。
　  5）減少對其它機(jī)組的損壞。如膠水輥、壓力輥等，因普通瓦楞輥的中凹對其它部件的調(diào)整和使用有破壞性。
　  6）瓦楞輥的更換次數(shù)減少。
　  最重要的是：納米碳化鎢瓦楞輥在整個運(yùn)轉(zhuǎn)壽命中，它的楞高幾乎不變。楞頂?shù)哪p是導(dǎo)致紙板品質(zhì)差、更換瓦楞輥的主要原因。
　  三、 實施效果
　  公司自2008開始組建“瓦楞輥納米碳化鎢表面處理技術(shù)”小組以來，成功掌握了一直由國外壟斷的超級碳化鎢合金顆粒(即納米碳化鎢)的制作工藝，填補(bǔ)了國內(nèi)制造業(yè)在此領(lǐng)域的空白，同時使國內(nèi)瓦楞輥制造領(lǐng)域又提高了一個檔次。
　  隨著項目的深入，企業(yè)加大了科研的投入，解決了許多關(guān)鍵技術(shù)和工藝難題，使該項目能夠提前研發(fā)成功，增加了企業(yè)的競爭力。公司2008年的銷售總額為2210萬元，而從企業(yè)研發(fā)該產(chǎn)品成功以后，2009年的銷售總額為5483余萬元，2010年銷售總額為6134余萬元，利潤達(dá)1177多萬元，稅收達(dá)234多萬元。
　  2009年正式投產(chǎn)納米碳化鎢瓦楞輥于生產(chǎn)線以后，得到了社會各界的一致好評，同時公司的銷售額同比有較大的增長，市場占有率從2008年的20%提升至2010年35%。
　  四、 社會效益
　  1、瓦楞輥納米碳化鎢表面處理技術(shù)的大面積應(yīng)用，為紙箱企業(yè)節(jié)約能源、節(jié)約人力、減少耗材、減少廢品產(chǎn)生了具大的作用，而且此技術(shù)有利于節(jié)能減排，降低資源消耗。
　  2、瓦楞紙箱在我國包裝行業(yè)中占有極其重要地位，已經(jīng)成為我國不可缺少的包裝材料，本項目將為我國紙包裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級提供有效的技術(shù)支持，通過開發(fā)系列多功能紙包裝產(chǎn)品，為我國紙包裝產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)；為同類企業(yè)在利用較低的生產(chǎn)原料成本生產(chǎn)較高質(zhì)量的紙箱產(chǎn)品等的共性關(guān)鍵性問題上探索一條新路。
　  3、瓦楞紙箱應(yīng)用面和關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)廣，用量大，涉及到國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)，如家電、電子、食品、醫(yī)藥、日化、紡織、煙酒、輕工等等產(chǎn)業(yè)。這些產(chǎn)業(yè)都十分需要采用大量的瓦楞紙箱來包裝產(chǎn)品，一方面作為貯運(yùn)包裝，起到產(chǎn)品保護(hù)作用；另一方面作為銷售包裝，促進(jìn)商品市場銷路。本項目所研發(fā)的產(chǎn)品在瓦楞紙板生產(chǎn)線中起到了降低成本、提高效率、減少人員等作用，從而大幅度降低了瓦楞紙板的成本，使關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的用戶達(dá)到降低包裝成本目的。因此本項目產(chǎn)品在于瓦楞紙板生產(chǎn)線上的應(yīng)用，有利于關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)效益的提高。