TW200810911A - Process for production of a screw for an extruder, and screw - Google Patents

Description

200810911 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 一種製造押出機用的螺椁的 承仵的方法，該螺桿，至少在一 部段中設有一防磨損層，且宜在 且在至少另一部段中設有一滑 動層，其中首先在一完整的棒+ 件甲开〆成一床以容納該防磨損 層，然後將防磨損層施在該底庆φ 田 /低床中，取後在螺桿框條之間 形成中間空間。本發明還特別Μ 訂引關於製造一螺桿的方法，它 另外在至少另一部段設有一滑勤 , 月動層。本發明亦關於這種螺 桿0 【先前技術】 在歐洲專利Ερ 1614502 αι已提到，將-押出機的殼 體在-些受較大磨損的區域用特別耐磨損的材料披覆。這 =區域可沿軸向及沿徑向劃界限。依EP l6i45〇2 ai在目 前的雙螺桿機，沿徑向纟，特別是在十點鐘方向及兩點鐘 方向的區域特別重要。 而沿軸向看，可將一押出機分成一拉入區域、一壓縮 區域、-解壓縮區$ (當有必要時用於除去氣體）及一丈 量區域（Metering zone)。在 EPl6145〇2A1 第 25 段提到： 耐磨材料只在壓縮區域及該丈量區域施覆。這點最簡單的 可能情形，係將殼體做成二部分。 在附圖1中顯示這種押出機殼體縱剖面圖。橫截面則 見於EP 16145 02 A1的第7圖。該押出機由二部分（1)(2)構 成，一者利用突緣（圖未示）互相連接。在將該二部分（2) 互相連接前，從兩側將該耐磨損材料帶入部分。該耐磨 5 200810911 損材料在圖1中呈匣形嵌入物（3)(4)形式，亦即沿徑向不受 限制。然而這並不排除該耐磨損材料也可只存在一定的徑 向範圍，如EP 1614502 A1的圖3所示。 殼體的部分（1)係用於作拉入區域及預壓縮或預熱區 域。此處該材料經一料斗（圖未示）供應。嵌入物（3)位在 堊、、、侣區域（4處务生兩度機械磨損）。在此處材料炼化。 嵌入物位於丈量區域（Metering z〇ne)中（該處發生高度 化學性磨損）。此處螺桿用於維持恆定體積流，此體積流 然後經押出機喷嘴壓出，在此實施例，在嵌入物（3)(4)之間 有解壓縮區域。在解壓縮區域中施—真空，如此氣體跑掉。 部分（1)一般由氮化鋼（Nitrierstahl)構成，其長度舉 例而言，為1.6米，部分（2)例如為2·4米，且設有（很硬 的）粉末冶金鋼構成的後入物（3)⑷。部分92)本身也可由 氮化鋼構成。 一螺桿-般鍍覆以翻，翻是氮化鋼的良好的摩擦夥伴， 田作/月動層但匕在粉末冶金鋼構成的嵌入物區域中磨 知很决。另一方面，碳化鎢為粉末冶金嵌入物的良好磨捧 夥伴，它在此處當作防磨損&，但它會造成氮化鋼急速磨 ，。由於螺桿比押出機殼體便宜，因此碳化鶴在螺桿上在 鼠化鋼的區域係很差的組φ古安 ^ i % 差㈣決方案’因為如此該押出機殼體 須頻頻更換，如果螺桿磨損較多 夕且因此較常更換而殼體能 、、隹持較久，才能較有利。 6 200810911 圖2，係先將一螺旋形槽銑入一棒中，將一具有所要的層 的帶放入此槽中。然後作熱處理，藉之使該帶與本體銲合。 然後形成螺桿框條間的中間空間。在終效應中，螺桿框條 整個表面用一防磨損層補強或設一滑動層（各依所用之帶 而定。 此方法有許多缺點。一方面，軟鲜並非很好的接人。 因此，當作防磨損層的碳化鶴一般利用「施覆溶=」 gSSChWeil3en ’英·· c〇ating welding)施到螺桿上， 如此造成好得多的接合（溶融結合）。但覆溶接有-問題， P累杯材料會叉強熱’這點很得螺桿稍被拉伸 動準確性的要求極高，因為螺桿長達數米且最多只能= 將碳化鎢層部分地除去 肩 加工方★继五 仁厌化鎢層很硬，這點用除屑式 …、’不可此，m為切肖彳玉具短時内就會變純。 有另=在:同:::=覆層時，則在此習知方法還 比當作抗磨損層的碳化鶴(例如 【發明内容】 本發明的目的在提佴 簡單實施且因此可造= 螺桿的方法’該方法可 種方法，㈣該=尺寸的螺桿’此外還提供― 且其他部分覆以—滑動層“只部分地設以-抗磨損層， 這種目的依本發明利用-種上述種類的方法依以下方 7 200810911 式達成：將該防磨損層（例如由碳化鶴構成者）藉「施覆 熔接」而施覆’而形成之中間空間距防磨損層有—段側向 距離。 利用施覆熔接，造成高強度的溶接結合（一種溶融複 合物）。由於在做中間空間時，距防磨損層留一段側向距 離，因此，最後該螺桿框條不會整個覆以防磨損層而係使 方磨知層纟I床中在製成的螺桿上，因此側面被螺桿本 體的材料包圍住。這點在螺桿使用時不會造成困擾，但在 製造技術上有一優點’即：該防磨損層（例如由碳化鎢者） 側面不須作機械加卫，然而可得到—銳利的刀緣。 生中間空間最好利用-過程——稱為「旋渦化」——製 造。在此，—測量頭繞所要製造的螺桿運動。這點遠比用 銳切廉價得多，細夺丨丨田、a 仁利用這種過程，極硬的覆層只能作 的加工。 如此所述，雪i 4 , 二甲出機殼體，將螺桿在不同部段 作不同加工。除了 P # m 層外，往往還卜滑層，例如由 鉬構成，例如利用勒 料只有限變執（m 2 序施覆。在此，基本材 動的危險。在」It c) ’因此不會有螺桿被拉 “、、十出成形時――與施覆熔接不同——固秋 不以成溶料合，^附著性卻μ。 …、 言，在滑動層鄰界到防磨損層的位置。舉例而 化物炫融，如特別是螺桿的底材與碳 破碎。此外，、置不能良好附著且容易支離 '月動層一般薄得多，例如’只有防磨損層的 8 200810911 半尽度因此之故’ 一個貫行的床（Bett )(如DE 10161363 A 1所揭示者）並非最佳者。 因此，依本發明在製造一螺桿（它在至少另一部段設 有一滑動層）時，依申請專利範圍第丨項的方法步驟，將 累才干在上°卩^又〔该處要施覆滑動層（例如由鉬構成者）〕 做成不足尺寸（UntermalJ )，但在此距防磨損層留一側向 距離後在不足尺寸的區域施覆滑動者。最後將螺桿變 到所要（標稱）尺寸。 因此――與DE 10161363 A1不同者——將該床（Bett) 先/、在要知覆防磨損層的區域設置。這點達成後，且在螺 桿框條間造成中間空間後，將螺桿在要施覆滑動層的區域 做成不足尺寸。（桔f上—__l ^ i<…一 #刀地设一床而達成，但該床的深度不須與防磨損層的床 -樣。但這點並非一種到防磨損層為止，而係只到距離防 磨損層-段起碼距離（例如2mm)。此時螺桿的不足尺寸 的區域中施覆滑動層。由於距防磨損層有起碼距離，該滑 動層不會和碳化物層接觸’因此不會有滑動層在此區域破 ::虞…卜，在末端有一乾淨階段，該處滑動層佃側面 倚靠’這點另外使附著性更好。將滑動層施覆後，將整個 螺桿研磨成標稱尺寸。 训木社他復防 < π、"疋竹* m々乂个疋人寸以 ，滑動層之前，宜將螺桿作氮化處理。這點有二個優點： 第-、螺桿的突緣及螺桿底作氮㈣所教者；第二、滑 動層附著在氮化物材料上的附英 十妁附者力弱。在氮化後將螺桿做 9 200810911 成不足尺寸，使氮化的在這些位置（亦即在螺桿框條的頭) 分離，因此在此處滑動層的附著作用报好，·滑動層可從其 餘區域（這些區域中不想要有滑動層）很容易及除去。 如不採用氮化，（或除了用氮化外同時另外）也可將 螺桿不想要施滑動層的區域作遮罩，如此也可防止滑動層 附著在螺桿材料上，因此滑動層可很容易除去。 曰 在至此所述的方法中，滑動層在朝向該防磨損層的端 側上有一個具銳角的角隅，在某些戕況當螺桿受最大應力 時，這些角隅破裂。為了避免這點，可對於該滑動層：少 在一區域（此區域接到具有防磨損層的部段）銑出—個具 有側框條的床，如此該床的底具不足尺寸。用此方式可在 該重要的區域中有一個床，其角隅為修圓者（修圓弧度朿 當於銑刀的半徑）。此外該滑動層的角隅兩側被螺桿的底 材侵入。 上述種類之本發明的螺桿的特點在於：距防磨損層（例 如由鉬構成者）距該防磨損層（例如由碳化鎢構成者）有 一段側向距離。利用這側向距離可減少滑動層破碎之虞。 此外’如果該動層在朝向防磨損層的端區域———在一床 中並有一修圓的角隅。 兹利用附圖詳細說明本發明。 【實施方式】 依圖1的押出機殼體由二部分（1)(2)構成，它們利用突 緣（圖未示）互相連接。在將此二部分（1)(2)互相連接前， 由兩側將防磨損材料放入部分（2)中。該防磨損材料在圖丄 200810911 中呈匣形嵌入物（Einsatz英：insert) (3)(4)形式。 一相關之螺桿要在嵌入物（3)(4)的區域覆以防磨損層， 例如兔化鎢，但在其他區域則覆以一滑動層，例如用錮施 覆。 兹利用圖2〜圖6說明這種螺桿的製造。這些圖中各 顯示螺桿（或螺桿本體）的一軸向區域，碳化鎢過渡到鉬 的過渡區係在該處或須在該處。 首先將一床（12)銑入螺桿的圓柱形本體（n，）中，而且 、在以後要k覆防磨損層的區域中。然後利用施覆熔接將 一防磨損層（13)做入此床（12)中（見圖3)。施覆熔接作業 可用手執行，而在較大系的場合當然也可使用一做熔接的 機器人。 由於在施覆熔接時，不會造成平滑表面，故首先把比 所需更多一些的防磨損層，稍後將它們研磨至標稱尺寸。 例如將1.5mm的碳化鎢施覆，並將之研磨到imm。 為了使這點容易達成，特別的是，將螺桿（1丨）做成對 立的過大尺寸（亦即對這種半徑例如在+ 〇 5mm左右。因 此’例如長1.5mm。然後在施覆熔接時將整個床充滿。 〔注意：在圖2中，床（12)的深度並非準確地在做成， 也係可呈過量很多的尺寸，俾使圖式較清楚。〕 然後將螺桿框條（1 5)之間的凹隙（14)(見圖4 )形成。 此由本體（1 1 )產生一螺桿（1 1 )。在此要注意，在凹隙（1 4 ) 14防磨損層（13)之間要留一段距離，俾使螺桿的基本材料 的一狹的條帶（16)(16，）對防磨損層（13)兩側保持距離。這 11 200810911 點在程序上很有利，因為將防磨損層除去將造造成工具很 大的磨損。 茲再看區域（17)的螺桿（見圖5)(滑動層要施到該處） 做成不足尺寸（例如〇.4mm )。此不足尺寸剛好和滑動層 之所要厚度一樣。在此要注意，此處須距防磨損層（13)留 一段側向距離。如此一框條（19)仍保持住。 最後將滑動層（18)在此區域施覆（見圖6)。此處也施 復比所而更大的厚度（例如〇 5mm〜〇 ，然後研磨 成所要尺寸（例如〇.4mm )。 研磨到標稱尺寸的作業宜為整個螺桿的最後步驟。 在圖6的螺桿，宜使滑動器（18)用一框條（19)與防磨損 層（13)隔開（防磨損層由螺桿（11)的基本材料構成）。如此， 滑動層（18)不會和碳化物接觸，因此附著性不會受碳化物 影響。此外，滑動層（18)側邊倚在框條（19)上，因此可改變 附著性。 圖7、8顯不圖5、6的一變更例。在圖6的螺桿具有 銳角的角隅（20)會有問題。這些角隅易破碎。因此依圖7， 首先〔例如在螺桿的一半邊緣範圍〕銳出一床（丨7，），其底 具有所要之不足尺寸。在此，可有一側向框條（21)，且強 迫性地（由於銑刀的半徑）造成一修圓的角隅（2〇，）。因此 滑動層（18)也有修圓的角隅（2〇)，它被螺桿的基本材料侵 入’且用此方式可受保護以防破損。 【圖式簡單說明] 圖1係一具不同部段的一押出機之一殼體， 12 200810911 圖2係一螺桿用的本體，具有銑入的床以供一防磨損 層之用， 圖3係該本體，防磨損層施覆在此床中， 圖4係在螺桿框條之間的中間空間形成後的本體， 圖5係在螺桿在接到防磨損層的區域做成不足尺寸後 的螺桿， 圖6係製成的螺桿， ® 7係 β 8係 【主要 (1)(2) (3)(4) (11) (11，） (12) 圖5的一變更例， 圖6的對應變更例。 元件符號說明】 (押出機殼的） 嵌入物 螺桿 圓枝形本體 床 部分 (13) (Η) (15) (16) (16，) (17) (17，） (18) (19) (2〇)(2〇，) 防磨損層 凹隙 螺桿樞條 條帶 區域 床 滑動器 樞條 角隅 13 200810911 (21) 側向框條 14

Claims (1)

1. 200810911 十、申請專利範圓： 、1.一種製造押出機料螺桿⑴）的方法，該螺桿⑴）， 至）在一部段中設有一防磨損層⑴），且宜在至少另一部 3又有一滑動層(18)，其甲首先在-完整的棒(11’)中形 如容納該防磨損層（13)，然後將防磨損層⑼施 在以底床中，最後在螺桿框條（15)之間形成中間空間⑽， ::本利用施覆熔接方式將防磨損層(13)(例如由碳化鎢 )施覆，且該中間空間（14)距防磨損層（13)有一側向 距離（16)(16，）。 /·如申請專利範圍帛！項之方法，其中該螺桿（⑴在 Ρ & σ又有一滑動層（1 8)，在依申請專利範圍第1 員的方法步驟後’將螺桿⑴）在滑動層（例如由錮構成者） 要七成的部段中做成不足尺寸，但距防磨損層有—側向距 …、後在4區域（1 7)中以不足尺寸方式將滑動層施覆， 最後將螺桿（11)做成標稱尺寸。 3 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中： 在申叫專利範圍第丨及第2項的程序步驟之間將 氮化。 4 ·如申請專利範圍第2或第3項之方法，其中： 在申請專利範圍第2項的程序步驟前將不要施覆滑動 層之螺桿區域遮罩。 5 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中： 對於滑動層（18)至少在接到具有防磨損層（13)的部段的 區土或Φill 出一具有侧向框條（21)的床（17，），如此床（1 7，）的 15 200810911 底具有過量尺寸。 6 · 一種押出機用的4累}曰 ^ , 用的螺杯，其中該螺桿（11)至少在一部 段設有一防磨損層fh g , (1 3)且在至少另一部段設有一滑動層 (18)，其特徵在： U層（18)(例如由錮構成者）距防磨損層（13)(例 如由碳化物構成者）有一段側向距離。 7 ·如申請專利範圍第6項之螺桿，其中該螺桿至少在 一部段設有一防磨損層（1 3 )，而在至少另一部段設有一滑 動層（1 8) ’例如由鉬構成者，其中該滑動層（丨8)在朝向防磨 損層（13)的端區域中侵入一床（丨7，）中且只一修圓的角隅 (20，）。 十一、圖式： 如次頁。 16