專利名稱：用于制造擠壓機的螺桿的方法以及該螺桿的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于制造擠壓機的螺桿的方法，其中所述螺桿至少在一個區(qū)段內設有磨損保護層，其中，首先在完整的桿中形成用于所述磨損保護層的底床，然后，在所述底床中施加所述磨損保護層，并且最后在螺紋棱之間形成中間空間。本發(fā)明還特別涉及一種用于制造螺桿的方法，所述螺桿附加地在至少一個另外的區(qū)段中設有滑動層。本發(fā)明最后還涉及這種螺桿。
背景技術：
由EP1614502A已知，擠壓機的殼體在受到較高磨損的區(qū)域內由特別耐磨的材料覆蓋。所述區(qū)域既可以軸向地也可以徑向地限定。根據(jù)EP1614502A，在反向運行的雙螺桿擠壓機中，在徑向方面，特別是對應于10點鐘和2點鐘的區(qū)域是較為關鍵的。
在軸向方面，可以將擠壓機分成吸入?yún)^(qū)、壓縮區(qū)、膨脹區(qū)(當必要時用于排出氣體)和計量區(qū)。由EP1614502A的第25段己知，所述耐磨損的材料只是安裝在壓縮區(qū)和計量區(qū)內。這在最簡單的情況下可以由此來實現(xiàn)，即，將殼體設計成兩件式的。
在附圖1中示出了這種擠壓機殼體的縱向剖視圖。橫向剖視圖在EP1614502A的圖7中示出。所述擠壓機殼體由部件1和2組成，所述部件通過凸緣(未示出)相互連接。在將所述兩個部件1和2相互連接之前，從兩側向部件2中加入所述耐磨損材料。所述耐磨損材料在圖1中以套筒形的嵌入件3、 4的形式示出，即在徑向上沒有受到限制。但這里并不重要的是，將耐磨損材料僅設置在確定的徑向區(qū)域內，如EP1614502A的圖3中所示。
殼體的部件1設置為用于吸入?yún)^(qū)和預壓縮區(qū)或預加熱區(qū)。這里通過一個(未示出的)漏斗輸入材料。嵌入件3位于壓縮區(qū)內(這里會出現(xiàn)高的機械 磨損)。這里材料發(fā)生熔融。嵌入件4位于計量區(qū)(這里會出現(xiàn)高的化學磨 損)。這里螺桿確保恒定的體積流，所述體積流隨后通過擠出噴嘴被擠出。 在該實施例中，膨脹區(qū)位于嵌入件3和4之間。在膨脹區(qū)內加載真空，從而 使氣體逸出。
部件1通常由鎳鋼制成，例如長度可以為1.6m。部件2例如可以為2.4m 長，并設有例如由(非常硬的)粉末冶金的鋼制成的嵌入件3、 4。部件2 本身也可以由鎳鋼制成。
各螺桿通常涂覆有鉬。鉬對于鎳鋼是非常好的摩擦副，它可以起到滑動 層的作用，但在由粉末冶金的鋼制成的嵌入件的區(qū)域，鉬會非?？斓啬p。 碳化鎢一方面對于粉末冶金的鋼是非常好的摩擦副，另一方面它還可以起到 磨損保護層的作用，但卻會造成鎳鋼的快速磨損。(因為螺桿比擠壓機殼體 更為廉價，在鎳鋼區(qū)域內在螺桿上施加碳化鎢是非常不好的解決方案，由此 必須經(jīng)常更換擠壓機殼體。較為有利的是，螺桿發(fā)生磨損并由此必須較為頻 繁地更換螺桿，并且為此殼體更為耐久)。
為了使螺桿適用于根據(jù)圖1的擠壓機殼體，螺桿必須沿軸向設有不同的 涂層，例如由DE10161363A已知的那樣。根據(jù)該文獻的圖2，首先在桿中 銑削出螺旋形的槽。在該槽中嵌入具有預期涂層的帶。然后進行熱處理，通 過熱處理，所述帶與基體發(fā)生釬焊連接。此后在螺紋棱之間形成中間空間。 在最終效果上，螺紋棱的整個表面由磨損保護層裝甲或設置有滑動層(根據(jù) 所釆用的帶的不同)。
這種方法具有多個缺點。 一方面，釬焊連接不是非常好的連接。作為磨 損保護層的碳化鎢因而通常通過堆焊施加到螺桿上，由此得到明顯更好的連 接(熔融結合)。對于堆焊的問題是，此時螺桿的材料會受到強烈的加熱， 這會導致螺桿發(fā)生略微變形。(由于螺桿長數(shù)米并且最大只應偏差O.lmm，
5因而對螺桿的旋轉精度要求極高)如果此后在螺紋棱之間形成中間空間，則 還必須強制性地部分地除去由碳化鎢組成的涂層。但是，碳化鎢非常硬，以 至于利用材料去除的加工幾乎無法實現(xiàn)這一點，因為切割刀具在極短的時間 內就會變鈍。
此外，對于在不同的區(qū)段內具有不同涂層的螺桿，在所述已知的方法中 還有這樣的缺點，即，所述涂層必須具有相同的厚度，這也不是最佳的作
為滑動層的鉬通常以比作為磨損保護層的碳化鎢(例如lmm)小的厚度(例 如0.4mm)方包力口。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，提供一種用于制造螺桿的方法，該方法可以簡單地實 施并且仍可以實現(xiàn)尺寸穩(wěn)定性非常好的螺桿。此外，還提供一種方法，禾, 該方法，所述螺桿只是部分地設有磨損保護層，并在其余部分涂覆有滑動層。
根據(jù)本發(fā)明，通過一種開頭所述類型的方法來這樣來實現(xiàn)所述目的，即， 通過堆焊施加例如由碳化鉤制成的磨損保護層，并且以距離所述磨損保護層 一定的側向距離來實現(xiàn)所述中間空間。
通過所述堆焊形成高強度的焊接連接(熔融結合)。由于在形成中間空 間時，保持有與磨損保護層的側向距離，因而在最終效果上，螺紋棱不是完 全由磨損保護層覆蓋，而是磨損保護層也是只在底床中位于完成的螺桿上， 即側向由螺桿的基體的材料包圍。這在使用螺桿時不會造成干擾，但在制造 技術上有這樣的優(yōu)點，即，不是必須在側向對例如由碳化鎢制成的磨損保護 層進行機械加工。盡管如此也可以獲得尖銳的棱邊。
最好通過被稱為"環(huán)繞加工(Wirbeln)"的工藝方法來實現(xiàn)中間空間的 制造。此時，使刀頭圍繞待制造的螺桿運動。這與銑削相比明顯更為經(jīng)濟， 但利用該工藝方法只能較差地加工極硬的涂層。如上所述，某些擠壓機殼體要求，螺桿在不同的區(qū)域內具有不同的涂層。 除了磨損保護層以外，通?；瑒訉右彩潜匦璧模@種滑動層應在沒有硬化的 殼體區(qū)段內降低殼體的磨損。這種滑動層，例如鉬，例如通過熱注射利用等 離子方法施加。這里只是適中地加熱基本材料(原材料X例如加熱到150。C)， 從而不會存在螺桿發(fā)生變形的危險。在熱注射時，盡管與堆焊不同不形成熔 融結合，但附著力仍然是足夠的。
會出現(xiàn)問題的是滑動層與磨損保護層相鄰接的位置。也就是說，通過堆
焊(PTA焊接)會使螺桿的基本材料與例如碳化物相混合，從而使滑動層在
該位置不能良好地附著而容易斷開。此外，滑動層通常會明顯更薄，例如只
是磨損保護層的厚度的一半。由于這個原因，如DE10161363A中設置的連 續(xù)的底床不是最佳的。
由于這個原因，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，在設置滑動層時，在螺桿 的至少一個另外的區(qū)段中，按根據(jù)權利要求1的方法步驟，在所述一個或多 個應施加例如由鉬制成的滑動層的區(qū)段中，使螺桿具有較小尺寸，但其中， 此時設置有到磨損保護層的側向距離，此后，在具有較小尺寸的區(qū)域施加滑 動層，并最終使螺桿具有預定尺寸。
也就是說，與DE10161363A不同，首先只在這樣的區(qū)域內設置底床， 在該區(qū)域內應施加磨損保護層。在這完成以后，并在螺紋棱之間形成中間空 間之后，使螺桿在應施加滑動層的區(qū)域內具有較小尺寸(如還要說明的那樣， 這可以至少部分地再次通過設置底床來實現(xiàn)，但所述底床不必具有和磨損保 護層的底床相同的厚度)。但這不是進行到直接到達磨損保護層，而是只到 距離磨損保護層確定的最小距離(例如2mm)處。在螺桿現(xiàn)在具有較小尺 寸的區(qū)域內，施加滑動層。通過到磨損保護層的最小距離，滑動層不與碳化 物接觸，從而不存在滑動層在該部位斷裂的危險。此外，在端部處存在清晰 的臺階，滑動層貼靠在該臺階上，這進一步改善粘附力。在施加滑動層之后，
7將整個螺桿打磨到額定尺寸。
優(yōu)選地，在施加磨損保護層之后，并為了施加滑動層而使螺桿具有較小
尺寸之前，對螺桿進行滲氮處理(nitriert)。這具有兩個優(yōu)點 一方面對于螺
紋側面和螺紋底部進行滲氮處理是期望的；另一方面滑動層在滲氮處理的材 料上的附著較差。在硝化之后再使螺桿具有較小尺寸，由此，在所述位置(即 螺紋棱的頭部上)除去滲氮處理的層，從而滑動層可以很好地在附著這里；
滑動層可以較容易地從其余區(qū)域(不希望存在滑動層的位置)中除去。 除了滲氮處理以外，或者也可以在螺桿不應施加滑動層的區(qū)域進行遮掩
(maskieren)。由此，也可以防止滑動層附著在螺紋材料上，從而可以較容 易地除去滑動層。
如目前為止所述，滑動層在朝向磨損保護層的端側具有帶銳角的角部。 該角部在螺桿的最高應力下會斷裂。為了避免這種情況，可以設想，至少在 與具有磨損保護層的區(qū)段相鄰接的區(qū)域內，為滑動層銑削出具有側面腹板的 底床，從而底床的基底具有較小尺寸。以這種方式，在所述關鍵區(qū)域形成具 有倒圓的角部(所述倒圓部對應于銑刀的半徑)的底床，此外，在兩側使滑 動層的角部由螺紋的基本材料包圍。
根據(jù)本發(fā)明，開頭所述類型的螺桿的特征在于，例如由鉬制成的滑動層 具有到例如由碳化鎢制成的磨損保護層的一定側向距離。通過該側向距離可 以降低滑動層斷裂的危險。這里，也有利的是，滑動層在朝向磨損保護層的 端部區(qū)域嵌入底床中并具有倒圓的角部。


參考附圖來詳細說明本發(fā)明，在附圖中 圖1表示具有不同區(qū)段的擠壓機的殼體； 圖2表示用于形成磨損保護層的銑削底床的螺桿的基體;圖3表示所述基體，其中，在所述底床中施加有磨損保護層； 圖4表示在螺紋棱之間形成中間空間之后的所述基體；
圖5表示在與磨損保護層相鄰接的區(qū)域內使螺桿具有較小尺寸之后的所 述螺紋；
圖6表示制作完成的螺桿； 圖7表示圖5的一個變化型式；以及
圖8表示圖6的相應的變化型式。
具體實施例方式
根據(jù)圖1的擠壓機殼體包括部件1和2，所述部件通過凸緣(未示出) 而相互連接。在將兩個部件1和2相互連接之前，在兩側向部件2中裝入耐 磨的材料。所述耐磨材料在圖1中以套筒形式的嵌入件3表示。
所述的螺桿應在嵌入件3和4的區(qū)域內涂覆有磨損保護層，例如涂覆有 碳化鎢，但在其余區(qū)域中則應涂覆有滑動層，例如涂覆鉬。
根據(jù)圖2至圖6說明了這種螺桿的制造過程。在這些附圖中分別示出了 螺桿(或者螺桿的基體)的一個軸向區(qū)域，碳化鎢到鉬的過渡部位于(或應 位于)該區(qū)域中。
首先，在螺桿的圓柱形的基體ll'上，具體地說，只是在以后應施加磨 損保護層的區(qū)域內銑削出底床12。然后通過堆焊在該底床12中設置磨損保 護層13 (見圖3)。堆焊可以手動進行，對于大批量當然也可以使用焊接機 械手。
因為在堆焊時不能得到光滑的表面，首先施加比必要的量略多的磨損保 護層，并在以后將所述磨損保護層磨削到預定尺寸。例如施加1.5mm的碳 化鎢，并將其磨削到lmm。
為了容易地實現(xiàn)這一點，優(yōu)選地，首先以相應的過尺寸(即例如對于半徑為+0.5mm)構造螺桿ll的整個基體ll'，并相應地較深地實現(xiàn)所述底床，即例如1.5mm。然后在堆焊時可以填滿整個底床。
(注意底床12的深度在圖2中不是符合比例的，而是強烈夸大地進行表示，以使圖示更為清楚。)
下面在螺紋棱15之間形成凹口 14 (見圖4)。由此，由基體ll'形成螺桿ll。這里可以看到，在凹口 14和磨損保護層13之間應留出一定距離。這在制造方法技術上是有利的，因為去除磨損保護層會導致刀具的劇烈磨損。
現(xiàn)在，在應施加滑動層的區(qū)域17 (見圖5)內對螺桿11進行磨削，將其磨削到較小尺寸(例如0.4mm)。所述較小尺寸的大小應精確地為所預期的滑動層的厚度。這里可以看到，這里應保持到磨損保護層13的側向的距離，從而留出腹板19。
最后，在所述區(qū)域17內施加滑動層18 (見圖6)。這里也施加比必要的量多的滑動層(例如0.5mm-0.6mm)，并且然后將其磨削到預期的尺寸(例如0.4mm)。
優(yōu)選地，到預定尺寸的打磨作為整個螺桿最后的步驟進行。在根據(jù)圖6的螺桿中有利的是，滑動層18通過由螺桿11的基本材料構成的腹板19與磨損保護層13分隔開，因此，滑動層18不會與碳化物發(fā)生接觸，從而不會由于碳化物對附著力產(chǎn)生不利影響。此外，滑動層18在側向貼靠在腹板19上，從而可以改善附著力。
圖7和圖8表示圖5和圖6的一種變化型式。在根據(jù)圖6的螺桿中，具有銳角的角部20可能導致問題。該角部易于斷裂。因此，根據(jù)圖7，首先(例如在半個螺桿圓周上)銑削出底床17'，該底床的底部具有希望的較小尺寸。這里可以形成側向的腹板21，并且(由于銑刀的半徑)強制性地形成倒圓的角部20，。由此，此時滑動層18也具有倒圓的角部20'(見圖8)，該角部由螺桿的基本材料包圍，并以該方式基本上完全受到保護而防止斷裂。
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權利要求
1. 一種用于制造擠壓機的螺桿(11)的方法，其中，所述螺桿(11)至少在一個區(qū)段內設有磨損保護層(13)，其中首先在完整的桿(11’)中形成用于所述磨損保護層(13)的底床(12)，此后，在所述底床中施加所述磨損保護層(13)，并且最后，在螺紋棱(15)之間形成中間空間(14)，其特征在于，通過堆焊施加例如由碳化鎢制成的磨損保護層(15)，并且以距離所述磨損保護層(13)一定的側向距離(16、16’)來實現(xiàn)所述中間空間(14)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在至少一個另外的區(qū)段中 設置滑動層(18)時，在根據(jù)權利要求l所述的方法步驟之后，在應施加例 如由鉬制成的滑動層的所述一個或多個區(qū)段內使所述螺桿(11)具有較小尺 寸，但其中，此時設置到所述磨損保護層的側向距離(19)，在此后在具有 較小尺寸的區(qū)域(17)施加滑動層，并最終使所述螺桿(11)具有預定尺寸。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，在根據(jù)權利要求1和2 所述的方法步驟之間，對所述螺桿進行滲氮處理。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的方法，其特征在于，在根據(jù)權利要求2 所述的方法之前，對所述螺桿的不應設置滑動層的區(qū)域進行遮蓋。
5. 根據(jù)權利要求2至4中任一項所述的方法，其特征在于，對于所述滑 動層(18)，至少在與所述磨損保護層(13)相鄰接的區(qū)域內銑削出具有側 向腹板(21)的底床U7')，從而該底床(17')的底部具有所述較小尺寸。
6. —種用于擠壓機的螺桿，其中，所述螺桿(11)至少在一個區(qū)段內設 有磨損保護層(13)，并在至少一個另外的區(qū)段中設有滑動層(18)，其特征在于，例如由鉬制成的所述滑動層(18)具有到例如由碳化鎢制成的所述磨 損保護層(13)的一定的側向距離(19)。
7.根據(jù)權利要求6所述的螺桿，其特征在于，所述滑動層(18)在朝向 磨損保護層(13)的端部區(qū)域嵌入底床(17，)中，并且具有倒圓的角部(20')。
全文摘要
螺桿(11)至少在一個區(qū)段內設有磨損保護層(13)，并優(yōu)選在至少一個另外的區(qū)段中設有滑動層(18)。首先在完整的桿(11’)中形成用于所述磨損保護層(13)的底床(12)，此后在所述底床中施加所述磨損保護層(13)，并且最后在螺紋棱(15)之間形成中間空間(14)。根據(jù)本發(fā)明，通過堆焊施加例如由碳化鎢制成的磨損保護層(13)，并且以到所述磨損保護層一定的側向距離(16、16’)來實現(xiàn)所述中間空間(14)。為了形成滑動層，在應施加例如由鉬制成的滑動層的所述一個或多個區(qū)段內使螺桿(11)具有較小尺寸，但其中此時設置到磨損保護層的側向距離(19)，在此后在具有較小尺寸的區(qū)域(17)施加滑動層，并最終使螺桿(11)具有預定尺寸。
文檔編號B29C47/60GK101466523SQ200780022242
公開日2009年6月24日 申請日期2007年6月6日 優(yōu)先權日2006年6月16日
發(fā)明者E·施納布爾 申請人:泰森擠出技術有限公司