專利名稱：一種雙螺桿擠出機(jī)的殼體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造雙螺桿擠出機(jī)的外殼或殼體段的方法，這類雙螺桿擠出機(jī)具有交疊的螺桿容納孔，所述交疊容納孔的徑向局部段被硬化，或者在所述交疊容納孔的某些徑向局部區(qū)域上具有比其它徑向局部區(qū)域更厚的硬化層。本發(fā)明還涉及用于雙螺桿擠出機(jī)的外殼或殼體段，其中交疊螺桿孔的徑向部分段被硬化，或者交疊螺桿孔的徑向部分段具有比其它徑向部分段更厚的硬化層。
背景技術(shù)：
雙螺桿擠出機(jī)及其殼體都是擠出機(jī)領(lǐng)域公知的技術(shù)。所述外殼常常由多個(gè)殼體段組裝而成，其中所述殼體段通過(guò)螺栓沿軸向方向順次連接在一起。
通常要對(duì)殼體或殼體段上的螺桿孔進(jìn)行硬化，因?yàn)樵谶@些位置會(huì)發(fā)生相對(duì)較強(qiáng)的磨損。因此，殼體可由，例如，氮硬化鋼制成。在機(jī)械加工之后對(duì)殼體進(jìn)行氮化，能夠達(dá)到理想的硬度和理想的耐磨特性。不幸的是，在磨損達(dá)到大約0.1mm之后，氮化層被磨損掉，以后在較軟材料上磨損就會(huì)以快得多的速度進(jìn)行。這樣的殼體或殼體段就無(wú)法再修復(fù)，必須更換。
另一種方案是，將螺桿孔做得較大，然后放入一厚度為例如10mm的襯套。當(dāng)襯套被磨損時(shí)，可以更換襯套。其缺點(diǎn)是襯套和殼體之間的傳熱阻(heat transfer resistance)較高，因?yàn)橐r套只是被壓裝配合在殼體中。
在DE10048870C2中公開(kāi)了各種用于硬化的方法。特別要參考第6段，其中講述了將一實(shí)心或空心的芯子放入到所述螺桿孔中，用金屬/碳化物的粉末混合物填充在芯子和殼體之間的間隙中，并通過(guò)HIP(熱等靜壓(hot isostatic pressing))工藝將后者與螺桿孔結(jié)合在一起。
在該HIP處理中，粉末狀的HIP材料在一超過(guò)1000巴的壓力以及大于1250EC的溫度下進(jìn)行壓實(shí)。為此目的，需要一焊接而成的氣密封閉的金屬殼體(在所述溫度下也是氣密的)。該金屬容器被充滿并高度地抽真空。所采用的合金可以是由粉末冶金方法制成的合金，其合金成分不符合溶解度和相圖的定律(laws of solubility and phase diagram)。該金屬產(chǎn)品不會(huì)產(chǎn)生偏析(segregations)，并具有具有各向同性的微晶結(jié)構(gòu)。
諸如金屬/碳化物粉末混合物的功能材料相對(duì)昂貴。在這種已知的方法中，螺桿空的整個(gè)表面都采用該昂貴材料來(lái)硬化，是一個(gè)缺陷。
開(kāi)始時(shí)所述的這類用于雙螺桿擠出機(jī)的殼體在DE29913316U1中公開(kāi)了，特別參見(jiàn)其圖5。該參考文獻(xiàn)描述了這樣的概念，即，將耐磨材料只覆蓋所述孔的某些環(huán)行區(qū)域、以及確實(shí)受到最大磨損的區(qū)域。對(duì)于左螺桿而言，其對(duì)應(yīng)于10點(diǎn)到12點(diǎn)的位置；對(duì)于右螺桿而言，其對(duì)應(yīng)于12點(diǎn)到2點(diǎn)的位置。根據(jù)該文獻(xiàn)，該耐磨材料呈嵌入物的形式。
在美國(guó)專利5,752,770中，描述了僅以結(jié)合關(guān)系將耐磨層設(shè)置在一有限區(qū)域或一略有不同的環(huán)行區(qū)域。
對(duì)于制造如文獻(xiàn)DE29913316U1中所述的殼體而言，存在的問(wèn)題在于，芯棒必須單獨(dú)制造，并用緊定螺絲固定在殼體的溝槽中。一方面，在擠出機(jī)殼體的整個(gè)長(zhǎng)度上制造溝槽是困難的，另一方面，在所能預(yù)計(jì)的擠出機(jī)中的極高力的作用下，用緊定螺釘進(jìn)行固定的可靠性是不夠的。在美國(guó)專利5,752,770中，要進(jìn)行焊接，但在擠出機(jī)螺桿所采用的相對(duì)較薄且長(zhǎng)的孔中，即便焊接也無(wú)法以簡(jiǎn)單的方式來(lái)進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改善前述類型殼體或殼體段的制造方法，以使所述殼體或殼體段的連接更加容易且更加可靠。
這是通過(guò)開(kāi)始時(shí)描述的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)本發(fā)明，首先在實(shí)心殼體和殼體段上加工出輔助孔，所述輔助孔將在隨后沿著其邊緣與螺桿孔膠疊，然后在殼體和殼體段上形成螺桿孔，其中輔助孔區(qū)域的硬化層是通過(guò)擴(kuò)散粘結(jié)且特別是通過(guò)HIP工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的描述相比，所述方法不是始于鉆削隨后要形成溝槽的螺桿孔，而是始于加工輔助孔，其中輔助孔就形成在沿螺桿孔的邊緣上。當(dāng)隨后加工螺桿孔時(shí)，輔助孔自動(dòng)地形成了溝槽。
雖然以上說(shuō)明涉及了輔助孔，但應(yīng)該注意的是，所述輔助孔無(wú)需靠鉆削形成。所述輔助孔也可通過(guò)洗雪或其它方法制成。當(dāng)硬化層只覆蓋殼體或殼體段軸向長(zhǎng)度的一部分時(shí)，所述輔助孔無(wú)需穿越整個(gè)殼體或整個(gè)殼體段。
在殼體或殼體段上鉆削螺桿孔之前，在輔助孔上加工出功能層是有利的。在此情況下，也要首先加工出輔助孔，優(yōu)選將HIP材料放入該輔助孔并通過(guò)HIP工藝固化之。然后在實(shí)心材料上加工出螺桿孔。在HIP材料已經(jīng)到達(dá)其最終強(qiáng)度之前制造螺桿孔當(dāng)然是有利的。否則，會(huì)產(chǎn)生螺桿孔偏斜的危險(xiǎn)。如果螺桿孔在稍后加工，就可避免這一問(wèn)題，這是通過(guò)首先加工出一定心孔或?qū)蚩祝缓笸ㄟ^(guò)拉鉆(draw boring)將拉鉆桿(draw boring bar)拉過(guò)引導(dǎo)孔或?qū)蚩锥庸こ雎輻U孔。
作為選擇，也可以首先鉆削出輔助孔和螺桿孔，然后將一芯棒插入螺桿孔，然后形成硬化層。
當(dāng)該芯棒與螺桿孔緊密配合時(shí)，硬化層將僅存在于輔助孔的區(qū)域。當(dāng)芯棒的直徑略小于螺桿孔的直徑時(shí)，螺桿孔的整個(gè)表面會(huì)被硬化層覆蓋，但是在輔助孔的區(qū)域硬化材料會(huì)相對(duì)較厚。
采用一管狀芯棒是有利的。在這種方法中，制造芯棒所用的材料相當(dāng)少。當(dāng)采用所謂的損耗芯棒(lost core)的時(shí)候，即，當(dāng)在生產(chǎn)硬化層后芯棒即被鉆削掉的時(shí)候，這是非常有利的。
然而，也可以在將芯棒放入到螺桿孔之前為芯棒涂覆一層陶瓷，以便在通過(guò)HIP工藝產(chǎn)生硬化層之后能夠?qū)⑿景羧∠?。在?zhí)行HIP工藝的條件下，芯棒的涂層會(huì)受到破壞，使得芯棒材料和硬化材料之間沒(méi)有粘結(jié)。然后芯棒能夠被取下，再涂覆涂層，并再使用。用作硬化層的材料可以是粉末，盡管其也可以是所需形狀的實(shí)體，且該實(shí)體能夠被放入。
根據(jù)本發(fā)明，用于雙螺桿擠出機(jī)的殼體或殼體段的特征在于，硬化層與其余的殼體或殼體段之間產(chǎn)生擴(kuò)散粘結(jié)。這就在硬化層和材料較少的殼體部件之間形成了非常令人滿意的連接，因?yàn)橛不瘜觾H僅或主要形成在發(fā)生最大磨損的區(qū)域。


圖1是一雙螺桿擠出機(jī)殼體或殼體段的概略剖面圖，該殼體帶有在加入硬化材料以及形成螺桿容納孔之前的輔助孔；圖2表示圖1的殼體在加入硬化材料之后的狀態(tài)；圖3是在形成螺桿容納孔之后的、類似圖1和圖2的剖面圖；圖4是個(gè)類似的剖面圖，表示在形成圖3所示的螺桿容納孔之前在殼體上所形成的導(dǎo)向孔；圖5和6是表示本發(fā)明另一實(shí)施例的剖面圖；圖7和8是表示本發(fā)明再一實(shí)施例的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1至圖8示出了一擠出機(jī)的殼體段在制造過(guò)程的不同時(shí)間點(diǎn)處的相應(yīng)的橫截面圖。
可以沿軸向方向?qū)D出機(jī)劃分成不同的功能段，典型的段包括壓縮區(qū)、減壓區(qū)和計(jì)量區(qū)。在壓縮區(qū)中，磨損相當(dāng)嚴(yán)重。在起排氣作用的減壓區(qū)中，只發(fā)生了輕微的磨損。計(jì)量區(qū)的端部連接著擠出嘴，在計(jì)量區(qū)中，也發(fā)生了相當(dāng)嚴(yán)重的磨損。本發(fā)明優(yōu)選用于產(chǎn)生較大磨損的所述區(qū)段。
在由氮化鋼制成的殼體段1(例如計(jì)量區(qū))中，首先加工出輔助孔2(見(jiàn)圖1)。所述輔助孔2相互膠疊，且對(duì)應(yīng)于沿將來(lái)形成的螺桿孔的邊緣的區(qū)域。所述孔可以延伸達(dá)到殼體段1的整個(gè)長(zhǎng)度，盡管這不是必要的。(在計(jì)量區(qū)，輔助孔2可以從將要安裝擠出嘴的端部開(kāi)始鉆削，并可以結(jié)束于另一端之前，該另一端連接著減壓區(qū)。)在所述孔中放入HIP材料，例如，碳鋼，然后執(zhí)行HIP工藝(圖2)。在所用的鋼沒(méi)有硬化的時(shí)候，立即進(jìn)行HIP工藝。就可以在隨即進(jìn)行的熱處理工藝中立即形成螺桿孔(見(jiàn)圖3)，并獲得所需要的表面特性。在圖3中，示出了最終形成的殼體段1。
與殼體材料相比，如果輔助孔2上的材料硬度差較大，首先加工出引導(dǎo)孔或?qū)蚩?是較為有利的(見(jiàn)圖4)。然后對(duì)導(dǎo)向孔進(jìn)行鉆削，例如用拉鉆工具(draw boring tool)，從而形成螺桿孔3(見(jiàn)圖3)。
當(dāng)采用碳化物涂層螺桿時(shí)，其相當(dāng)于采用硬涂層材料的現(xiàn)有技術(shù)的狀況。在此情況下，必須首先形成輔助孔2，然后加工出螺桿孔3(見(jiàn)圖5)。然后將芯棒5插入到該螺桿孔中以封閉該螺桿孔，并在其余空間(例如，輔助孔2的相應(yīng)剩下的一半)中放入用作硬化材料層的材料(圖6)，所述硬化材料要在隨后經(jīng)受HIP處理。當(dāng)芯棒5預(yù)先由例如陶瓷涂層材料涂覆時(shí)，其可在HIP工藝后取下并重新使用。否則，其會(huì)與硬材料涂層發(fā)生擴(kuò)散粘結(jié)，并且必須被鉆削掉，而不與硬材料涂層發(fā)生接觸。該芯棒也可以是管狀的(見(jiàn)圖7)。
所述芯棒還可以具有比螺桿孔略微小些的直徑，以便硬化材料層會(huì)延伸遍及所述螺桿孔3的整個(gè)周面，但硬化材料層在輔助孔2的區(qū)域厚度較大。這種情況見(jiàn)圖8。
權(quán)利要求
1.一種制造用于雙螺桿擠出機(jī)的殼體或殼體段(1)的方法，所述殼體或殼體段(1)具有交疊的螺桿孔(3)，所述交疊螺桿孔(3)要么只在徑向部分段被硬化，要么所述交疊螺桿孔(3)在某些徑向局部區(qū)域上具有比其它徑向局部區(qū)域更厚的硬化層，其特征在于首先在實(shí)體殼體或?qū)嶓w殼體段(1)上加工出多個(gè)輔助孔(2)，所述多個(gè)輔助孔(2)優(yōu)選為交疊的并沿著隨后將要形成的螺桿孔(3)的邊緣排列；然后鉆出螺桿孔(3)；優(yōu)選通過(guò)擴(kuò)散粘結(jié)、尤其是HIP工藝，在輔助孔(2)的區(qū)域上施加硬化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在鉆削螺桿孔(3)之前，在所述輔助孔(2)上形成所述硬化層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于首先鉆削出輔助孔(2)和螺桿孔(3)，然后將芯棒(5)插入到螺桿孔(3)中，然后形成硬化層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于芯棒(5)是管狀的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于在形成硬化層之后，將芯棒(5)鉆削掉。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于在芯棒插入到螺桿孔(3)之前，用諸如不會(huì)與HIP層發(fā)生粘結(jié)的陶瓷涂料涂覆芯棒(5)，并在通過(guò)HIP工藝形成硬化層之后取下芯棒。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于用于硬化層的材料，以粉末或?qū)嶓w形態(tài)來(lái)使用。
8.一種用于雙螺桿擠出機(jī)的殼體或殼體段(1)，其交疊的螺桿孔(3)僅在徑向局部段并硬化，或者交疊的螺桿孔(3)在某些徑向局部區(qū)域上具有比其它徑向局部區(qū)域更厚的硬化層，其特征在于與其余殼體或殼體段(1)擴(kuò)散粘結(jié)的硬化層。
全文摘要
一種雙螺桿擠出機(jī)，其交疊螺桿孔(3)要么僅在徑向局部段被硬化，要么其交疊螺桿孔(3)在某些徑向局部區(qū)域具有比其它徑向局部段更厚的硬化層，為生產(chǎn)所述擠出機(jī)，提出了如下方法首先在實(shí)體殼體或?qū)嶓w殼體段(1)上加工出輔助孔(2)，該輔助孔將沿著隨后形成的螺桿孔(3)的邊緣排列并優(yōu)選與之交疊；然后加工出螺桿孔(3)；然后優(yōu)選通過(guò)擴(kuò)散粘結(jié)、特別是HIP工藝，在輔助孔(2)的區(qū)域上施加硬化層。
文檔編號(hào)B29C47/08GK1718418SQ20051008381
公開(kāi)日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月8日
發(fā)明者R·扎赫拉德尼克 申請(qǐng)人:泰森擠出技術(shù)有限公司