DE3734328C2

DE3734328C2 - Beschichtungsverfahren für eine Kunststoff-Schneckenstrangpresse

Info

Publication number: DE3734328C2
Application number: DE3734328A
Authority: DE
Original assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 1987-10-10
Filing date: 1987-10-10
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2007-10-11
Also published as: DE3734328C1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf der Innenoberfläche des Strangpreßkanals und zusätzlich auf zumindest den wandseitigen Stegflächen zumindest einer in dem Strangpreßkanal arbeitenden Schneckenwelle einer Schneckenstrangpresse für thermo plastischen Kunststoff mit einem in einem Gehäuse vorge sehenen Strangpreßkanal, wobei die Beschichtung aus einem Verschleißarmen Werkstoff mit Hartstoffeinlagerungen be steht. Die Formulierung "zumindest auf den wandseitigen Stegflächen zumindest einer in dem Strangpreßkanal arbei tenden Schneckenwelle" bringt zum Ausdruck, daß auch die Flanken der Schneckenstege und der Nutengrund eine Beschichtung aufweisen können. Strangpreßkanal bezeichnet den Gehäuseraum, in dem die Schneckenwelle arbeitet oder in dem zwei Schneckenwellen arbeiten. Die Schneckenpresse mag einer Schneckenpreßanlage oder einer Spritzgießanlage ange hören. In der beschriebenen Weise beschichtete Schnecken wellen werden auch als steggepanzerte Schneckenwellen bezeichnet.

Bei der bekannten gattungsgemäßen Schneckenstrangpresse (vgl. Plastverarbeiter, 1975, S. 422 bis 428) ist die Beschichtung im Schmelzfluß aufgebracht, und zwar im Wege der Auftragsschweißung. Das führt zu Schweißverzug und zu wenig genauen Oberflächen. Folglich sind aufwendige Nach arbeitungen erforderlich, um die vorgeschriebenen Passungen zwischen dem Strangpreßkanal und der Schneckenwelle einzu richten. Ähnlich liegen die Verhältnisse, wenn die Innen oberfläche des Strangpreßkanals durch Ausschleudern mit der Beschichtung versehen wird. Die Qualität der so hergestellten Beschichtungen genügt häufig nicht optimalen Anforderungen, weil sie inhomogene Gefüge, Poren oder Einschlüsse aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beschichtung der genannten Teile einer Schneckenstrang presse für thermoplastischen Kunststoff anzugeben, bei dem eine verschleißfeste Beschichtung resultiert, die sich durch ein sehr homogenes, isotropes Gefüge ohne störende Einschlüsse auszeichnet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Beschichtung aus einer homogenen isotropen Pulverschüttung einer Eisenbasislegierung mit der Zusammensetzung
0,5 bis 3,5 Gew.-% Kohlenstoff
0,5 bis 2,0 Gew.-% Silizium
0 bis 1,0 Gew.-% Mangan
6 bis 24 Gew.-% Chrom
0 bis 3 Gew.-% Wolfram
0 bis 5 Gew.-% Vanadium
0 bis 8 Gew.-% Molybdän
6 bis 12 Gew.-% Nickel
1,5 bis 5 Gew.-% Bor
Rest Eisen sowie übliche Beimengungen aufgebaut ist, daß der pulvermetallurgische Werkstoff durch heißisostatisches Pressen zu der Beschichtung verdichtet wird, und zwar bis zu einer Dichte, die der theoretischen Dichte des Werkstoffes entspricht, und daß die Beschichtung durch Diffusionsschweißen unter Anwendung der heißiso statischen Preßtechnik mit der Innenoberfläche des Strang preßkanals bzw. den wandseitigen Stegflächen des Schnecken steges vereinigt wird. - Das heißisostatische Pressen zum Verdichten von Metallpulver bis zur theoretischen Dichte ist an sich bekannt (Metall, 1980, S. 925 ff.). Theore tische Dichte bezeichnet die Dichte des erschmolzenen, porenfreien Metalls. Auch das heißisostatische Pressen zur Diffusionsverschweißung von Werkstücken ist bekannt (Metall, 1982, S. 1064 ff.; Chem-Ing.-Tech. 56 (1984), 1, S. 18 ff.). Durch heißisostatisches Pressen hergestellte Verbundwerkstoffe können als Lagerbuchsen und als Preß zylinder für Kunststoffe eingesetzt werden (Technische Rundschau 76, 1984, S. 30 ff.). Bei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Schneckenstrang presse zeichnet sich die Beschichtung jedoch durch ein erstaunlich homogenes isotropes Gefüge auch im Übergangs bereich zu dem beschichteten Werkstoff aus, und zwar bei praktisch unzerstörbarem Diffusionsschweißverbund zwischen der Beschichtung und dem beschichteten Werkstoff. Dazu trägt wesentlich bei, daß die Beschichtung aus einer bor haltigen Legierung besteht.

Es versteht sich, daß das Gehäuse und die Schneckenwelle der Schneckenstrangpresse im allgemeinen nach der Beschich tung keine Wärmebehandlung mehr erfahren. Die Beschich tungen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit so hoher Präzision aufgebracht werden, daß eine spanende Bear beitung nicht erforderlich ist. Werden besondere Ober flächenqualitäten gefordert, so kann die Beschichtung eine durch spanende Bearbeitung hergestellte Oberfläche, insbe sondere eine Schleifoberfläche oder eine Feinschleifober fläche, aufweisen. Der Bearbeitungsaufwand ist gering, weil die Beschichtungsmaßnahmen bereits zu Teil-Fertigprodukten führen. Es versteht sich, daß die Oberflächenbearbeitung auch durch elektrochemisches Schleifen oder Erodieren durchgeführt werden kann. Die Schneckenstrangpresse kann ferner ein einheitliches, wenn auch aus Teilstücken zusammengesetztes Gehäuse aufweisen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, in das Gehäuse eine Buchse einzusetzen, die den Strangpreßkanal bildet und die Beschichtung trägt. Die Beschichtung steht bei Umgebungstemperatur unter Druckvorspannung. Bei Arbeitstemperatur kann sie ebenfalls unter Druckvorspannung stehen oder auch spannungsfrei sein. Das führt zu einer in bezug auf den Spannungsaufbau grundsätzlich bekannten Gestaltung (vgl. EP 0 062 203).

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Gehäuse einer Schnecken presse, ausschnittsweise,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Schneckenwelle, eben falls ausschnittsweise.

Das in den Figuren dargestellte Gehäuse 1 sowie die in den Figuren dargestellte Schneckenwelle 2 gehören einer Schneckenpresse für das Strangpressen von thermoplastischem Kunststoff an. Das Gehäuse 1 besitzt einen Strangpreßkanal 3, in dem die Schneckenwelle 2 arbeitet. Das Gehäuse 1 und die Schneckenwelle 2 bestehen aus einem üblichen, bei Schneckenpressen gebräuchlichen Werkstoff. Gehäuse 1 und Schneckenwelle 2 sind in besonderer Weise mit der Beschichtung 4 versehen. Die Beschichtung 4 befindet sich auf der Innenoberfläche des Strangpreßkanals 3 und auf den wandseitigen Stegflächen der Schneckenwelle 2, die einen üblichen Schneckensteg 5 aufweist. Die Beschichtung 4 besteht aus einem verschleißarmen Werkstoff mit Hartstoffeinlagerungen. Sie wurde aus einem pulvermetallurgischen Werkstoff homogener isotroper Pulverschüttung aufgebaut. Der pulvermetal lurgische Werkstoff wurde durch heißisostatisches Pressen zu der Beschichtung 4 verdichtet, und zwar bis zu einer Dichte, die der theoretischen Dichte des Werkstoffes entspricht. Die Beschichtung 4 ist im übrigen durch Diffu sionsschweißen unter Anwendung der heißisostatischen Preßtechnik mit der Innenoberfläche des Strangpreßkanals 3 bzw. den wandseitigen Flächen des Schneckensteges 5 vereinigt. Diese Diffusionsverschweißung geschah während der Verdichtung des pulvermetallurgischen Werkstoffes bis zur theoretischen Dichte durch Heißpressen. Die Beschich tung wurde auf die nach der üblichen mechanischen Bearbeitung ungehärtete Innenoberfläche des Strangpreß kanals 3 bzw. auf die nach der üblichen mechanischen Bearbeitung ungehärteten Flächen des Schneckensteges 5 aufgebracht. Es versteht sich, daß der Werkstoff vor der mechanischen Bearbeitung in üblicher Weise spannungsfrei geglüht wurde. Man erreicht so, daß sich die durch die spanabhebende Bearbeitung vorgegebenen Maße bei der Beschichtung durch Verziehen praktisch nicht ändern. Die Beschichtung 4 mag eine durch spanende Bearbeitung herge stellte Oberfläche 8, insbesondere eine Schleifoberfläche oder eine Feinschleifoberfläche, aufweisen. Durch eine strichpunktierte Linie 7 in Fig. 1 ist angedeutet, daß in das Gehäuse auch eine Buchse eingesetzt sein kann, die in der beschriebenen Weise den Strangpreßkanal 3 bildet und die Beschichtung 4 trägt. Die Anordnung ist dann so getroffen, daß die Beschichtung 4 bei Umgebungstemperatur unter Druckvorspannung steht und bei Arbeitstemperatur ebenfalls unter Druckvorspannung steht oder bei Arbeitstemperatur spannungsfrei ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung (4) auf der Innenoberfläche des Strangpreßkanals (3) und zusätzlich auf zumindest den wandseitigen Stegflächen zumindest einer in dem Strangpreßkanal (3) arbeitenden Schneckenwelle (2) einer Schneckenstrangpresse für thermoplastischen Kunst stoff mit einem in einem Gehäuse (1) vorgesehenen Strang preßkanal (3), wobei die Beschichtung (4) aus einem ver schleißarmen Werkstoff mit Hartstoffeinlagerungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Be schichtung (4) aus einer homogenen isotropen Pulverschüt tung einer Eisenbasislegierung mit der Zusammensetzung
0,5 bis 3,5 Gew.-% Kohlenstoff
0,5 bis 2,0 Gew.-% Silizium
0 bis 1,0 Gew.-% Mangan
6 bis 24 Gew.-% Chrom
0 bis 3 Gew.-% Wolfram
0 bis 5 Gew.-% Vanadium
0 bis 8 Gew.-% Molybdän
6 bis 12 Gew.-% Nickel
1,5 bis 5 Gew.-% Bor
Rest Eisen sowie übliche Beimengungen aufgebaut ist, daß der pulvermetallurgische Werkstoff durch heißisostatisches Pressen zu der Beschichtung (4) ver dichtet wird, und zwar bis zu einer Dichte, die der theoretischen Dichte des Werkstoffes entspricht, und daß die Beschichtung (4) durch Diffusionsschweißen unter Anwendung der heißisostatischen Preßtechnik mit der Innenoberfläche des Strangpreßkanales (3) bzw. den wandsei tigen Stegflächen des Schneckensteges (5) vereinigt wird.