DE2752002B2 - Verfahren zur Erzeugung einer verschleißfesten Schicht auf der inneren Oberfläche des Gehäuses eines Doppelschneckenextruders - Google Patents
Verfahren zur Erzeugung einer verschleißfesten Schicht auf der inneren Oberfläche des Gehäuses eines DoppelschneckenextrudersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung einer verschleißfesten Schicht auf der
inneren Oberfläche des Gehäuses eines Doppelschnekkenextruders, bei welchem die Bohrung zur Aufnahme
der Doppelschnecke im Querschnitt eine etwa 8förmige Kontur aufweist.
Extruder oder auch Spritzmaschinen werden auf allen Gebieten der Technik zur Herstellung von Formkörpern
aus Kunststoff oder auch aus Gummi verwendet. Es gibt dabei Extruder mit nur einer Förderschnecke
(Schnecke) und auch solche, bei denen zwei Schnecken gemeinsam den zu verspritzenden Kunststoff fördern.
Eine Doppelschnecke hat gegenüber einer Einfachschnecke den Vorteil, daß das Material gleichmäßiger
ausgetragen wird. Das Gehäuse einer solchen Doppelschnecke ist so gestaltet, daß die Bohrung in demselben
die Form einer offenen »8« hat, d. h. also, die beiden Gehäuseteile für die Schnecken sind an der Berührungsstelle zueinander offen.
Bei Doppelschneckenextrudern gibt es nun noch solche, die mit zylindrischen Gehäusebohrungen versehen
sind, und außerdem Extruder, bei denen die Bohrungen und damit auch die Schnecken konisch
verlaufen. Bei dieser konischen Ausbildung von Schmecken und Gehäuse läßt sich der erforderliche
Druck beim Austragen des Materials leichter erzeugen. Da die Schnecken sich in dem Gehäuse des Extruders
drehen und der Spalt zwischen der Schnecke und dem Gehäuse sehr klein sein muß, damit der erforderliche
Druck aufgebaut werden kann, ist die innere Oberfläche der Bohrung des Gehäuses einem ständigen Verschleiß
ausgesetzt, so daß diese Oberfläche besonders verschleißfest sein muß. Zur Herstellung einer verschleißfesten
Oberfläche im Gehäuse von Extrudern sind schon Verfahren bekannt gewordea
Es ist beispielsweise prinzipiell möglich, das ganze
Gehäuse eines Extruders aus einem Material zu fertigen, das besonders verschleißfest ist Ein solches Material ist
beispielsweise ein hoch veredelter Stahl. Der Aufwand an sehr teurem Material wäre dann jedoch so erheblich,
daß ein solcher Extruder zwar herstellbar, aus wirtschaftlichen Gründen aber nicht verkäuflich wäre.
Es wird daher für das Gehäuse des Extruders in der Regel ein wesentlich weniger festes Material verwendet
und auf dessen Oberfläche eine verschleißfeste Schicht erzeugt
Hierzu ist es beispielsweise bekannt, die innere Oberfläche im Gehäuse eines Extruders auszuhärten
bzw. zu nitrieren. Das sogenannte Nitrieren wird bei relativ niedrigen Temperaturen von etwa 500° C
durchgeführt und ergibt Schichtdicken von maximal 0,7 mm, die für viele Anwendungsfälle nicht ausreichend
sind. Wenn beim Aushärten größere Schichtdicken für die verschleißfeste Schicht gewünscht werden, müssen
höhere Temperaturen angewendet werden, die leicht zu Verformungen des Gehäuses führen können, so daß das
Gehäuse nicht mehr geradlinig sondern gebogen ist Ein solches Gehäuse muß dann nachträglich wieder
gerichtet werden, wobei in das Gehäuse mechanische Spannungen mit eingearbeitet werden, die während des
Betriebes des Extruders wieder frei werden können und dann wieder zu einem verformten Gehäuse führen. Ein
solcher Extruder könnte dann nicht mehr betrieben werden. Ein weiterer Nachteil des Aushärtens besteht
darin, daß die für die verschleißfeste Schicht erzielbaren Härtegrade in vielen Fällen nicht ausreichend sind.
Zur Erzielung von verschleißfesten Schichten mit höheren Härtegraden ist es weiterhin bekannt, auf der
inneren Oberfläche eines Extrudergehäuses eine Schicht durch Ausschleudern aufzutragen. Dieser Arbeitsgang
erfolgt bei Temperaturen von etwa 1300° C. Bei dieser Arbeitsweise ist eine Nachbearbeitung der erzeugten
Schicht unvermeidlich, da auf deren Oberfläche Verunreinigungen vorhanden sind. Für dieses Nachbearbeiten
wird in der Regel das Schleifen mit anschließendem Höhnen eingesetzt, was nicht nur
zeitraubend sondern auch teuer ist. Außerdem treten in der durch Ausschleudern aufgetragenen Schicht oft
Lunker auf, die zum Ausschuß für das gesamte Gehäuse führen. Durch die hohen Temperaturen, die für das
Aufbringen der verschleißfesten Schicht auf diesem Wege erforderlich sind, kann das nicht so feste Material
ω des Gehäuses ausgeglüht werden, so daß es weiter an
Festigkeit verliert. Außerdem ist auch hier das oben beschriebene nachträgliche Richten des Gehäuses
erforderlich.
Obwohl diese zur Erzeugung einer verschleißfesten Schicht bei Extrudern eingesetzten Verfahren die
geschilderten Nachteile haben, werden diese Techniken angewendet, da sie insbesondere bei Extrudern mit
zylindrischer, also völlig gleichmäßiger Bohrung be-
herrscht werden. Der hohe Aufwand und die damit verbundenen Nachteile werden in K.auf genommen.
Noch ungünstiger sind die geschilderten Techniken zur Erzeugung verschleißfester Schichten, wenn dieselben bei Doppelschneckenextrudern angewendet wer-
den sollen. Da der Hohlraum (Bohrung) eines solchen Extruders, im Gegensatz zum einfachen Extruder, keine
gleichförmige sondern eine ungleichförmige Querschnittsumrandung in Form einer offenen »8« aufweist,
scheidet ein direktes Ausschleudern des Extrudergehäuses aus. Er bleibt hier somit nur die Möglichkeit, bei
einem Doppelschneckenextruder eine verschleißfeste Schicht durch Aushärten bzw. Nitrieren direkt oder
durch Ausschleudern mit einer aufwendigen Vorfertigung herzustellen. Eine solche Vorfertigung besteht
darin, daß zunächst zylindrische Rohre (Büchsen) ausgeschleudert und nachbearbeitet werden, bei denen
dann ein in Achsrichtung verlaufender, seitlicher Teil weggenommen wird, so daß sich ein seitlich durchgehend offenes Rohr ergibt Wenn zwei solche aufge-
schniitenen Rohre zusammengefügt werden, ergeben sie zusammen die Form einer offenen »8«. Die beiden
vorgefertigten, offenen Rohre werden in den Hohlraum im Gehäuse eines Doppelschneckenextruders eingeschoben und dort festgelegt Sie stoßen dabei an den
Berührungsstellen lediglich aneinander, wobei durch die in Achsrichtung verlaufenden Berührungsflächen Spalte
gebildet werden, in die der von der Schnecke ge förderte Kunststoff eindringen kann, was zu erheblichen
Schwierigkeiten bei der kontinuierlichen Förderung führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, das
Gehäuse eines Doppelschneckenextruders, egal ob dessen Bohrungen zylindrisch oder konisch ausgebildet
sind, auf einfache Weise mit einer verschleißfesten Schicht auszukleiden.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß zwei auf die erforderlichen Maße zugeschnittene und vorgeformte Bleche aus dem
verschleißfesten Material so in die Bohrungen eingebracht werden, daß sie über ihre gesamte Länge an
beiden Kanten dicht aneinander liegen, und daß die Bleche anschließend in an sich bekannter Weise durch
Zündung von innerhalb des von den Blechen umschlossenen Raums angeordnetem Spreng- oder Explosivmaterial auf die innere Oberfläche der Bohrungen
auf plattiert werden.
Durch den Einsatz des an sich aus vielen Gebieten der Technik bekannten Explosionsplattieren ist es auf
einfache Weise möglich, die relativ kompliziert gestalteten Bohrungen eines Doppelschneckenextruders auf
einfache Weise mit einer Schicht aus einem verschleißfesten Material zu versehen. Für die Oberfläche der
Bohrungen ergibt sich durch den Einsatz dieses Verfahrens keinerlei Nacharbeit mehr und Ausschuß
kann ausgeschlossen werden. Besonders vorteilhaft wird das Verfahren nach der Erfindung bei einem
Doppelschneckenextruder mit konischen Bohrungen bzw. konischen Doppelschnecken eingesetzt, da auch
diese relativ kompliziert gestalteten Bohrungen auf einfache Weise und ohne großen Aufwand mit der
verschleißfesten Schicht versehen werden können.
Mit diesem Verfahren wird erstmals von den herkömmlichen Techniken der Extruderherstellung
abgewichen, wodurch sich große technische Vorteile ergeben. Zur Erzeugung der verschleißfesten Schicht
sind keine Vorfertigung und kein nachträgliches Einpassen und Festlegen irgend welcher Teile mehr
erforderlich. Es wird vielmehr eine zusammenhängende, verschleißfeste Schicht ohne Spalte in einem einzigen
Arbeitsgang erzeugt, die bei ausreichender Dicke und Härte in ihrer Oberflächengüte so einwandfrei ist, daß
eine Nachbearbeitung weitestgehend entfallen kann.
Das Explosionsplattieren ist beispielsweise für glatte
zylindrische Rohre aus der AT-PS 2 32 354 und der DE-PS 15 27 903 bekannt Aus beiden Druckschriften
geht lediglich hervor, daß mit speziellen Verfahren Einzelrohre an der inneren Oberfläche mit einem
anderen, aus einem Teil bestehenden Material plattiert werden können. Solche Einzelrohre stellen für das
Plattieren Gehäuse mit einer stetigen — nämlich kreisrunden — Kontur dar, in welche eine ebenfalls
stetige und kreisrunde Schicht einplattiert werden kann. Beiden Druckschriften ist keinerlei Hinweis in der
Richtung zu entnehmen, daß mittels des Explosionsverfahrens auch Oberflächen beschichtet werden können,
die von der Kreisform abweichen und insbesondere Unstetigkeitsstellen aufweisen, wie sie beim Gehäuse
eines Doppelschneckeriextruders auftreten. Auch der Einsatz zweier Bleche in zwei Räumen zur gemeinsamen Plattierung der beiden Bohrungen eines Doppelschneckenextruders ist durch diese Druckschriften nicht
angedeutet
Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. In
F i g. 1 ist in sehematischer Darstellung ein Schnitt
durch das Gehäuse eines Doppelschneckenextruders dargestellt, und
F i g. 2 gibt einen Schnitt durch F i g. 1 längs der Linie II-1I wieder. In
F i g. 3 ist ein Querschnitt durch einen Doppelschnekkenextruder mit konisch verlaufendem Gehäuse gezeigt, und
Fig.4 zeigt ebenfalls in sehematischer Darstellung
eine Vorrichtung zur Verformung des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Blechs.
Mit 1 ist das Gehäuse eines Doppelschneckenextruders bezeichnet, das in den F i g. 1 und 3 nur ganz
schematisch angedeutet sein soll. Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist der Doppelschneckenextruder mit
zwei zylindrischen Bohrungen versehen, die entsprechend der Darstellung in F i g. 2 zusammen die
Querschnittsform einer offenen »8« haben. Die beiden Bohrungen 2 und 3, in welchen jeweils eine Schnecke
zur Förderung von Spritzmaterial laufen soll, sind also an ihrer Berührungsfläche durchgehend offen und daher
miteinander verbunden. Das Gehäuse 1 eines solchen Extruders besteht beispielsweise aus Stahl und muß an
der inneren Oberfläche seiner Bohrungen 2 und 3 mit einer verschleißfesten Schicht versehen werden, da die
Schnecken, welche sich in den Bohrungen 2 und 3 befinden, dicht an dieser Oberfläche anliegen und
dieselbe somit ständig einem Verschleiß unterziehen.
Zur Erzeugung der verschleißfesten Schient auf der
Oberfläche der Bohrungen 2 und 3 wird mit dem Verfahren nach der Erfindung beispielsweise wie folgt
vorgegangen:
Zunächst werden zwei Bleche 5 und 6 aus dem verschleißfesten Material, bei welchem es sich beispielsweise um einen hochlegierten Stahl handeln kann, so
zugeschnitten, daß sie in die aus den Bohrungen 2 und 3 bestehende Durchgangsöffnung 4 eingebracht werden
können. Hierbei wird das eine Blech 5 in die Bohrung 2 eingesetzt, während das zweite Blech 6 in die Bohrung 3
eingebracht wird. Diese Bleche sind vorher nicht nur
genau auf Maß zugeschnitten, sondern möglichst auch schon vorgeformt worden, damit sie in der aus F i g. 2
ersichtlichen Form in die Bohrungen 2 und 3 eingesetzt werden können. Die Bleche 5 und 6 werden an ihren
über das Gehäuse 1 hinausragenden Seiten so an dem Gehäuse 1 befestigt, daß sich ein schmaler Spalt
zwischen den Blechen und der inneren Oberfläche der Bohrungen 2 und 3 ergibt Weiterhin werden die Bleche
5 und 6 so eingesetzt, daß sie sich an ihren beiden Berührungskanten 7 und 8 gerade berühren, so daß der
von beiden Blechen umschlossene Raum auf diese Weise vollkommen geschlossen ist.
Nach dem Einbringen der Bleche 5 und 6 in die Durchgangsöffnung 4 wird in den von den beiden
Blechen umschlossenen Raum Explosivmaterial eingebracht, bei dessen Zündung die Bleche 5 und 6 aus dem
verschleißfesten Material auf die innere Oberfläche der Bohrungen 2 und 3 aufplattiert werden. Dieses
Explosivmaterial kann gemäß der DE-AS 15 27 903 eine geballte langgestreckte Ladung sein, welche beispielsweise
entsprechend der Darstellung in F i g. 3 über die gesamte Länge des Gehäuses 1 bzw. der Bleche 5 und 6
verläuft und von einem Ende her gezündet wird. Es ist jedoch genausogut möglich, die Bleche 5 und 6 bereits
vor ihrer Einbringung in das Gehäuse des Doppelschneckenextruders mit einer Explosionsfolie (DE-PS
12 67 519) zu beschichten, die dann ebenfalls von einem Ende her gezündet wird, so daß in beiden Fällen die
Bleche 5 und 6 nach und nach auf die innere Oberfläche der Bohrungen 2 und 3 aufplattiert werden.
Das gleiche Verfahren wie für die zylindrischen Bohrungen 2 und 3 gemäß der Darstellung in den F i g. 1
und 2, läßt sich auch für einen Doppelschneckenextruder anwenden, der mit konischen Bohrungen 9 bzw.
konisch verlaufenden Schnecken ausgerüstet ist Auch hier werden die Bleche 5 und 6 vorher genau auf die
innere Kontur der Bohrungen 9 zugeschnitten, bevor sie in diese eingesetzt werden. Nach dem Einsetzen
entsprechend der Beschreibung der Fig.2. können dann die beiden Ladungen 10 und 11 gezündet werden
5 oder es wird eine auf den Blechen angebrachte Explosionsfolie gezündet. Auch hier ist nach dem
Aufplattieren der Bleche 5 und 6 keine Nachbearbeitung der inneren Oberfläche des Extrudergehäuses 1 mehr
erforderlich, sondern es müssen nur die überstehenden
ίο Reste der Bleche und alle für das Abdichten des
Explosionsraums erforderlichen Teile wieder entferni werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung, welche insbesondre bei
konischem Verlauf der Bohrungen im Gehäuse 1 des Doppeischneckenextruders eingesetzt werden kann
werden die beiden Bleche 5 und 6 vor dem Einsetzen ir das Gehäuse 1 schon fest miteinander verbunden
Hierzu kann eine Vorrichtung gemäß F i g. 4 verwende!
werden, die wie folgt arbeitet:
Die Vorrichtung 12 besteht aus einem Gehäuse welches eine Bohrung 13 aufweist, die bei einet
zylindrischen Doppelschnecke ebenfalls zylindrisch verläuft und bei einer konischen Doppelschnecke
konisch ausgebildet ist In diese Bohrung 13 werden die beiden Bleche 5 und 6 nach einer Vorformung
eingesetzt und dann an ihren Berührungskanten 7 und ί miteinander verschweißt, so daß sich ein zusammenhängender
Blechkörper für die aufzuplattierende Schichi ergibt, der dann als zusammenhängendes Bauteil in die
Bohrungen 2 und 3 bzw. 9 des Extrudergehäuses 1 eingesetzt werden kann. Die Kanten 7 und 8 sind übei
öffnungen 14 und 15 in der Vorrichtung 12 zugänglich und können so mit üblichen Verfahren problemlos
verschweißt werden. Als besonders geeignet hat sich hier das Verschweißen mittels Elektronenstrahls herausgestellt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zur Erzeugung einer verschleißfesten Schicht auf der inneren Oberfläche des Gehäuses
eines Doppelschnecken-Extruders, bei welchem die Bohrungen zur Aufnahme der Doppelschnecke im
Querschnitt eine etwa 8förmige Kontur aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf die
erforderlichen Maße zugeschnittene und vorgeformte Bleche (5,6) aus einem verschleißfesten Material
so in die Bohrungen (4,9) eingebracht werden, daß sie Ober ihre gesamte Länge an beiden Kanten (7,8)
dicht aneinander liegen, und daß die Bleche anschließend in an sich bekannter Weise durch
Zündung von innerhalb des von den Blechen umschlossenen Raums angeordnetem Spreng- oder
Explosivmaterial auf die inn ire Oberfläche der
Bohrungen aufplattiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (5, 6) auf ihrer inneren
Oberfläche mit einer Explosionsfolie beschichtet werden, die nach Einbringung der Bleche in die
Bohrungen (4, 9) von einem Ende derselben her gezündet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrungen (4, 9) nach
Anbringung der Bleche (5, 6) eine geballte, langgestreckte Sprengladung (10, U) eingesetzt
wird, die von einem Ende her gezündet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bleche (5,6)
zunächst vorgeformt sowie an ihren Berührungskanten (7, 8) miteinander verschweißt und erst dann in
die Bohrungen (4,9) eingesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißung der beiden Bleche
(5,6) mittels Elektronenstrahls durchgeführt wird.
6. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Auskleidung der konisch
ausgeführten Bohrungen (9) eines Doppelschnekken-Ex truders.
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