專利名稱：螺桿的制造方法及螺桿的制作方法
技術領域：
本申請主張基于2010年11月18日申請的日本專利申請第2010-258140號的優(yōu)先權。其申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。本發(fā)明涉及一種螺桿的制造方法及螺桿。
背景技術：
通常，注射成型機的注射裝置構成為，在加熱缸內(nèi)進行加熱且從注射噴嘴注射熔融的成型材料(樹脂等)并填充至模具裝置的型腔空間。通常的注射裝置的螺桿由螺桿頭、螺桿主體、配置于螺桿頭的徑向外側的止回圈及配設于螺桿主體與螺桿頭之間的密封圈等構成(例如專利文獻1)。螺桿配設成在加熱缸內(nèi)可旋轉且可進退。止回圈配設成在加熱缸內(nèi)能夠沿軸向移動，并且可與密封圈接觸分離。止回圈及密封圈具有抑制如下情況的作用，即在注射成型材料的工序中，為了從注射噴嘴注射成型材料而螺桿前進時，位于比螺桿頭更靠前方的成型材料的一部分向后方倒流。專利文獻1 日本特開2007-29(^84號公報在如前述構成的注射成型機中，在該注射成型機運轉期間，螺桿頭、止回圈及密封圈等部件不斷地反復相互滑動和/或抵接。因此，在長時間運轉注射成型機之后等情況下， 因這些部件的磨損或抵接而引起的消耗有時會成為問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種背景而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種可以有目的地抑制因構成部件的磨損或抵接而引起的消耗的螺桿的制造方法。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種具有那種特征的螺桿。本發(fā)明提供一種螺桿的制造方法，所述螺桿具有螺桿頭；螺桿主體；密封圈，設置于所述螺桿頭與所述螺桿主體之間；以及止回圈，具有前端和后端，并配置成所述前端成為所述螺桿頭側且所述后端成為所述密封圈側，且能夠沿軸向移動，其特征在于，該制造方法具有⑴準備包含以重量比計為5 9%的B(硼)、9 11%的Cr (鉻)、4 5%的 Si (硅)及Ni (鎳)的第1粉末的工序；(ii)準備包含金屬元素M的第2粉末的工序，其中，第2粉末為W(鎢)和/或 Mo (鉬)；(iii)混合所述第1及第2粉末來得到熱噴涂粉末的工序，其中，所述第2粉末相對于所述第1粉末混合為，以摩爾比計M B(硼)成為0. 75 1 1 1 ；(iv)利用所述熱噴涂粉末對所述螺桿頭、所述止回圈及所述密封圈中的至少一個部件進行熱噴涂，在所述任意一個部件的至少一部分形成熱噴涂膜的工序；及(ν)對所述熱噴涂膜進行熱處理來形成硼化物Ni (MxBy)的工序。在基于本發(fā)明的制造方法中，所述第1粉末的粒徑可以在45 μ m 90 μ m的范圍，
3和/或所述第2粉末的粒徑可以在13. 5μπι 17. 5μπι的范圍。并且，在基于本發(fā)明的制造方法中，所述熱噴涂膜可以設置于所述螺桿頭與所述止回圈的前端抵接的位置、所述止回圈的所述前端與所述螺桿頭抵接的位置、所述止回圈的所述后端與所述密封圈抵接的位置及所述密封圈與所述止回圈的后端抵接的位置的至少一處。另外，本發(fā)明提供一種螺桿，其具有螺桿頭；螺桿主體；密封圈，設置于所述螺桿頭與所述螺桿主體之間；以及止回圈，具有前端和后端，并配置成所述前端成為所述螺桿頭側且所述后端成為所述密封圈側，且能夠沿軸向移動，其特征在于，在所述螺桿頭與所述止回圈的前端抵接的位置、所述止回圈的所述前端與所述螺桿頭抵接的位置、所述止回圈的所述后端與所述密封圈抵接的位置及所述密封圈與所述止回圈的后端抵接的位置的至少一處設置熱噴涂膜，該熱噴涂膜包含硼化物Ni (MxBy)，其中，M為鉬和/或鎢，硼B(yǎng)的量在5wt % 9wt % 的范圍。發(fā)明效果本發(fā)明能夠提供一種可以有目的地抑制因構成部件的磨損或抵接而引起的消耗的螺桿的制造方法。另外，本發(fā)明能夠提供一種具有那種特征的螺桿。


圖1是概略地表示具備通過本發(fā)明所涉及的制造方法制造出的螺桿的注射裝置的一例的圖。圖2是概略地表示本發(fā)明所涉及的螺桿的制造方法的一例的圖。圖3是概略地表示耐磨性評價試驗裝置的結構的圖。圖中100-注射裝置，111-加熱缸，112-螺桿，113-螺桿主體，131-螺桿頭， 132-前端部，139-縮徑部，140-止回圈，142-間隙，145-密封圈，148-刮板，149-螺旋狀槽， 300-試驗裝置，310-試料，320-圈，Ll 1-延伸軸。
具體實施例方式以下，參考附圖對本發(fā)明進行說明。圖1中概略地示出具備通過本發(fā)明所涉及的制造方法制造出的螺桿的注射裝置的一例的截面圖。如圖1所示，具備通過本發(fā)明所涉及的制造方法制造出的螺桿的注射裝置100在加熱缸111內(nèi)具備螺桿112。加熱缸111由具有延伸軸Lll的缸部件構成，從料斗(未圖示)供給成型材料(例如為樹脂)。并且，螺桿112被配設成沿所述延伸軸Lll在加熱缸 111內(nèi)可進退并可旋轉。螺桿112具有螺桿主體113、螺桿頭131、止回圈140及密封圈145。螺桿主體113 具有沿著向徑向外側突出并形成為螺旋狀的刮板148的螺旋狀槽149。螺桿頭131安裝于密封圈145的前端，且具有先端部132和縮徑部139。螺桿頭131的先端部132上形成有多個與延伸軸Lll平行的水平槽(未圖示)。止回圈140在螺桿頭131的縮徑部139的徑向外側配設成能夠沿加熱缸111的軸Lll方向移動。密封圈145被配置于螺桿主體113與螺桿頭131的縮徑部139之間(同時也是螺桿主體113與止回圈140之間)。當注射裝置100動作時，所述螺桿112通過馬達(未圖示)的驅動而旋轉。由此， 從料斗(未圖示)供給至加熱缸111內(nèi)的成型材料在螺旋槽149內(nèi)向圖1的箭頭160的方向前進。成型材料在加熱缸111內(nèi)前進期間被熔融并混勻。并且，通過成型材料的壓力，止回圈140的前端與螺桿頭131的先端部132的后端抵接。因此，成型材料穿過止回圈140與螺桿頭131的縮徑部139之間的間隙142，進一步通過前端部132的水平槽。成型材料積存于螺桿頭131的先端部132的前方，螺桿112通過積存的成型材料而后退。而且，若使馬達(未圖示)驅動，則螺桿112向箭頭160的方向前進。隨此，積存于螺桿頭131的前方的成型材料從注射噴嘴(未圖示)注射，并填充至模具裝置(未圖示) 的型腔空間。之后，成型材料在型腔空間內(nèi)被冷卻硬化，從而形成成型品。但是，在使螺桿112前進，從注射噴嘴(未圖示)注射成型材料時，積存于比螺桿頭131更靠前方的成型材料的一部分欲向后方倒流。然而，此時，通過成型材料倒流的壓力，止回圈140的后端按壓在密封圈145的前端。因此，比密封圈145與止回圈140的抵接部更靠前方側和更靠后方側被密閉，可避免成型材料在加熱缸111內(nèi)向后方倒流。另外，為了避免螺桿112后退時止回圈140脫離螺桿 112，止回圈140的內(nèi)徑構成為小于螺桿頭131的先端部132的最大外徑。在此，通常的注射成型機中，在該注射成型機運轉期間，螺桿頭的先端部、止回圈及密封圈等部件會不斷地反復相互滑動和/或抵接。因此，在長時間運轉注射成型機之后等情況下，因這些部件的磨損或抵接而引起的消耗有時會成為問題。然而，在基于本發(fā)明的螺桿112中，具有如下特征至少在螺桿頭131的先端部 132、止回圈140及密封圈145中的至少一個部件的至少抵接部設置有熱噴涂膜。例如，圖1的例子中，在螺桿頭131的先端部132中與止回圈140抵接的區(qū)域A、 止回圈140中與螺桿頭131的先端部132抵接的區(qū)域Bl及與密封圈145抵接的區(qū)域C、以及密封圈145與止回圈140抵接的區(qū)域D設置有熱噴涂膜。另外，圖1的例子中，在止回圈 140的前端側，在不直接與螺桿頭131的先端部132抵接的區(qū)域B2也設置有熱噴涂膜。并且，該熱噴涂膜含有金屬硼化物Ni (MxBy)，如后面的詳細說明那樣，具有良好的耐磨性及韌性。因此，基于本發(fā)明的螺桿112可以有目的地抑制因構成部件的磨損或抵接而引起的消耗。并且，由此各構成部件的更換頻度減少，且可以改善注射成型機100的壽命。(基于本發(fā)明的注射成型機的制造方法)接著，參考圖2對基于本發(fā)明的螺桿112的制造方法的一例進行說明。圖2中概略地示出基于本發(fā)明的注射成型機的制造方法的一例。如圖2所示，基于本發(fā)明的方法具有準備包含以重量比計為5 9%的B(硼)、 9 11 %的Cr (鉻)、4 5%的Si (硅)及作為基材的Ni (鎳)的第1粉末的工序(步驟 S110)；準備包含金屬元素M的第2粉末的工序，其中，第2粉末為W(鎢)和/或Mo (鉬) (步驟S120)；混合所述第1及第2粉末來得到熱噴涂粉末的工序，其中，所述第2粉末相對于所述第1粉末混合為，以摩爾比計M B (硼)成為0.75 1 1 1(步驟S130)；利用所述熱噴涂粉末對螺桿頭、止回圈及密封圈中的至少一個部件進行熱噴涂，在所述任意一個部件的至少一部分形成熱噴涂膜的工序(步驟S140)；及對所述熱噴涂膜進行熱處理來形成硼化物Ni (MxBy)的工序(步驟S150)。以下，對各步驟進行詳細說明。(步驟 S110)首先，準備第1粉末。第1粉末為包含以重量比計為5 9%的B(硼)、9 11% 的Cr(鉻)、4 5%的Si(硅)的Ni(鎳)合金。第1粉末的粒徑并不特別限定，例如粒徑可以在45 μ m 90 μ m的范圍。這種粒徑范圍內(nèi)的粉末能夠通過基于篩子的篩分輕松地得到。(步驟 S120)接著，準備包含金屬元素M的第2粉末。金屬元素M為W(鎢)和/或Mo(鉬)。第2粉末的粒徑并不特別限定，例如粒徑可以在13.5μπι 17.5μπι的范圍。這種粒徑范圍內(nèi)的粉末能夠通過基于篩子的篩分輕松地得到。(步驟 S130)接著，混合第1粉末和第2粉末，配制熱噴涂粉末。優(yōu)選第2粉末相對于第1粉末混合為，以摩爾比計金屬元素M B (硼)成為0.75 1 1 1?；旌戏椒ú⒉惶貏e限定。(步驟 S140)接著，利用在步驟S130中配制的熱噴涂粉末，在對象部件的表面設置熱噴涂膜。對象部件是螺桿頭131、止回圈140及密封圈145中的至少一個。并且，關于熱噴涂施工部位，為螺桿頭131時，是先端部132與止回圈140抵接的位置(參考圖1的Α)，為止回圈140時，是與螺桿頭131的先端部132的抵接部和/或與密封圈145的抵接部(分別參考圖1的Bl及C)，為密封圈145時，是與止回圈140抵接的位置(參考圖1的D)。但是，以上標示為最小的熱噴涂施工區(qū)域，另外還可以在其他位置進行熱噴涂。例如，可以在止回圈140的前端側即不與螺桿頭131的先端部132抵接的區(qū)域(參考圖1的Β2)、止回圈140的與螺桿頭131的縮徑部139對置的面、和/或止回圈140的與加熱缸111的內(nèi)面對置的面等設置熱噴涂膜。熱噴涂的方法并不特別限定，熱噴涂可以為等離子熱噴涂、火焰熱噴涂、或爆炸熱噴涂等。另外，熱噴涂條件并不特別限定，熱噴涂可以在以往的一般條件下進行。另外，在進行熱噴涂之前，可以對對象部件的表面實施噴砂處理等預處理。另外，在本申請中，能夠通過以下方法測定熱噴涂于各部位的熱噴涂膜中所含的各元素、尤其是B(硼)、W(鎢)及Mo(鉬)的濃度。首先，從施工部位剝離測定對象的熱噴涂膜并進行粉碎。接著，將粉碎的熱噴涂膜樣品稱量后溶解于酸溶液中。根據(jù)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜分析法anductively Coupled Plas ma-Atomic Emission Spectrometry =ICP-AES)分析該熱噴涂膜樣品所溶解的溶液中所含的所希望的元素濃度。(步驟 S150)接著，對熱噴涂膜進行熱處理。為了使熱噴涂膜中的硼和金屬元素M進行反應來生成金屬硼化物Ni (MxBy)而實施熱噴涂膜的熱處理。熱噴涂膜的熱處理條件并不特別限定，熱處理可以在以往的一般條件下進行。例如，可以通過將熱噴涂膜在真空中保持為1200°C以上的溫度來進行熱處理。由此，在熱噴涂膜中形成金屬硼化物Ni (MxBy)。該金屬硼化物Ni (MxBy)有助于提高熱噴涂膜的耐磨性。尤其，在本發(fā)明中，在熱噴涂合金中添加了金屬W(鎢)和/或金屬 Mo(鉬)。這些金屬為容易與B(硼)熱力學結合的元素，因此，本發(fā)明中能夠比較輕松地生成金屬硼化物Ni (MxBy)。另外，一直以來認為，要提高熱噴涂膜的耐磨性，優(yōu)選盡可能較多含有熱噴涂合金中的硼及在與該硼之間形成金屬硼化物的金屬元素M。然而，本申請的發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，若相反地熱噴涂膜中所含的金屬硼化物Ni (MxBy) 過多，則存在熱噴涂膜的拉伸強度下降且韌性下降的危險性。因此，本發(fā)明中，Ni-B系合金中所含的B的量被抑制在6wt% 8wt%。由此，不怎么降低熱噴涂膜的韌性，就能夠顯現(xiàn)較高的耐磨性。[實施例]以下，對本發(fā)明的實施例進行說明。(實施例1)通過以下方法配制熱噴涂合金。首先，準備粒徑在45 μ m 90 μ m的范圍的Ni-B-Cr-Si合金粉末(第1粉末純度99. 8% )及粒徑在13. 5μπι 17. 5μπι的范圍的鎢粉末(第2粉末純度99.8% )。第 1 粉末的組成設為 Ni-6wt% B-IOwt% Cr-4. 5wt% Si。接著，在混合機中放入第1粉末及第2粉末，對這些進行混合。以混合物中的鎢與硼的摩爾比(W B)成為1 1的方式添加了第1粉末及第2粉末。接著，利用得到的混合合金粉末在基材上進行等離子熱噴涂。基材使用了 SCM440 材(Cr-Mo絲網(wǎng))。在進行熱噴涂之前，對基材的被熱噴涂面進行了噴砂處理。在如下的一般條件下實施了等離子熱噴涂電流500A、電壓65V、載氣(氬氣)流量18. 5SCFH、及燃料供給用氫流量15SCHL熱噴涂膜的厚度以Imm為目標。接著，將得到的熱噴涂膜保持在高溫(1200°C以上)的真空中，并進行熱處理。在熱處理之后，確認到熱噴涂膜中的鎢和硼進行反應，生成了硼化物(WB)。將通過以上方法得到的熱噴涂試料稱為實施例1所涉及的試料。(實施例2)通過與實施例1相同的方法制作了實施例2所涉及的試料。但是，在實施例2中， 第1粉末的組成設為Ni-8wt% B-IOwt% Cr-4. 5wt% Si。其他制作條件與實施例1相同。(比較例1)通過與實施例1相同的方法制作了比較例1所涉及的試料。但是，在比較例1中， 第1粉末的組成設為Ni-3wt% B-IOwt% Cr-4. 5wt% Si。其他制作條件與實施例1相同。
(比較例2)通過與實施例1相同的方法制作了比較例2所涉及的試料。但是，在比較例2中， 第1粉末的組成設為Ni-IOwt% B-IOwt% Cr-4. 5wt% Si。其他制作條件與實施例1相同。(評價)接著，利用得到的各試料進行了耐磨性的評價試驗。耐磨性的評價以比磨損量S為指標，通過以下示出的方法實施。圖3中概略地示出試驗裝置300的結構。如圖3所示，試驗裝置300由配置于試料310的上部的圈320構成。利用該試驗裝置300在從試料310的上方以載荷w按壓圈320的狀態(tài)下，使圈320 以2. 4m/秒的轉速旋轉。預定時間之后，停止圈320的旋轉，測定試料310的損耗體積V。利用損耗體積V由下式⑴計算比磨損量S S = V/w · L式(1)其中，L為圈320的滑動距離(即，試料310和圈320滑動的距離)，其能夠從試驗時間計算出。從式(1)可知，比磨損量S成為耐磨性的指標，比磨損量S越小，試料310的耐磨性越優(yōu)異。另外，在進行試驗時，未使用潤滑劑。將結果示于表1中。[表 1]
權利要求
1.一種螺桿的制造方法，所述螺桿具有螺桿頭；螺桿主體；密封圈，設置于所述螺桿頭與所述螺桿主體之間；以及止回圈，具有前端和后端，并配置成所述前端成為所述螺桿頭側且所述后端成為所述密封圈側，且能夠沿軸向移動，其特征在于，該制造方法具有(i)準備包含以重量比計為5 9%的B、9 11 %的Cr、4 5%的Si及Ni的第1粉末的工序，其中B為硼、Cr為鉻、Si為硅、Ni為鎳；( )準備包含金屬元素M的第2粉末的工序，其中，第2粉末為W和/或Mo，其中W為鎢、Mo為鉬；(iii)混合所述第1及第2粉末來得到熱噴涂粉末的工序，其中，所述第2粉末相對于所述第1粉末混合為，以摩爾比計M B成為0.75 1 1 1，其中B為硼；(iv)利用所述熱噴涂粉末對所述螺桿頭、所述止回圈及所述密封圈中的至少一個部件進行熱噴涂，在所述任意一個部件的至少一部分形成熱噴涂膜的工序；及(ν)對所述熱噴涂膜進行熱處理來形成硼化物Ni (MxBy)的工序。
2.如權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第1粉末的粒徑在45 μ m 90 μ m的范圍，和/或所述第2粉末的粒徑在13. 5 μ m 17. 5 μ m的范圍。
3.如權利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述熱噴涂膜設置于所述螺桿頭與所述止回圈的前端抵接的位置、所述止回圈的所述前端與所述螺桿頭抵接的位置、所述止回圈的所述后端與所述密封圈抵接的位置及所述密封圈與所述止回圈的后端抵接的位置的至少一處。
4.一種螺桿，其具有螺桿頭；螺桿主體；密封圈，設置于所述螺桿頭與所述螺桿主體之間；以及止回圈，具有前端和后端，并配置成所述前端成為所述螺桿頭側且所述后端成為所述密封圈側，且能夠沿軸向移動，其特征在于，在所述螺桿頭與所述止回圈的前端抵接的位置、所述止回圈的所述前端與所述螺桿頭抵接的位置、所述止回圈的所述后端與所述密封圈抵接的位置及所述密封圈與所述止回圈的后端抵接的位置的至少一處設置熱噴涂膜，該熱噴涂膜包含硼化物Ni (MxBy)，其中，M為鉬和/或鎢，硼B(yǎng)的量在5wt% 9wt%的范圍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種螺桿及其制造方法，其可以有目的地抑制因構成部件的磨損或抵接而引起的消耗。本發(fā)明的螺桿的制造方法，其特征在于，該方法具有(i)準備包含以重量比計為5～9％的B(硼)、9～11％的Cr(鉻)、4～5％的Si(硅)及Ni(鎳)的第1粉末的工序；(ii)準備包含金屬元素M的第2粉末的工序，其中，第2粉末為W(鎢)和/或Mo(鉬)；(iii)混合所述第1及第2粉末來得到熱噴涂粉末的工序，其中，所述第2粉末相對于所述第1粉末混合為，以摩爾比計M∶B(硼)成為0.75∶1～1∶1；(iv)在構成部件的表面形成熱噴涂膜的工序；及(v)對所述熱噴涂膜進行熱處理來形成硼化物Ni(MxBy)的工序。
文檔編號C23C4/06GK102560317SQ20111036966
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權日2010年11月18日
發(fā)明者丹野康雄, 西澤誠二, 黑澤隆 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社