專利名稱：一種無鹵含玻璃纖維增強(qiáng)塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法，特別是一種無鹵含玻璃纖維增強(qiáng)塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法。
背景技術(shù)：
隨著塑料成型制品的強(qiáng)度和防火阻燃等級要求愈來愈高，環(huán)保要求愈加苛刻，大量無鹵加玻璃纖維增強(qiáng)塑料制品成為塑料加工行業(yè)發(fā)展趨勢，同時對塑料擠出機(jī)螺桿性能提出新的挑戰(zhàn)，高溫酸氣腐蝕和玻璃纖維增強(qiáng)材料磨損雙重因素阻礙螺桿正常工作，嚴(yán)重時螺桿的使用壽命僅不到一個月即報廢。目前螺桿采用高速鋼、高強(qiáng)度鋼、耐熱模具鋼和耐磨蝕合金鋼制造，表面離子氮化、熱噴涂Ni60和WC涂層、電刷鍍鎳鎢合金、化學(xué)鍍鎳和表面電鍍鉻等在一定程度上均減緩螺桿的表面腐蝕磨損，但沒有根本改善無齒含玻纖增強(qiáng)塑料擠塑機(jī)螺桿的使用性能。典型的三段螺桿由加料段、壓縮段和計量段組成。加料段用于輸送進(jìn)入料筒內(nèi)未熔化的塑料聚合物，螺桿咬住加入的塑料聚合物材料并向前輸送至熔融開始處；壓縮段用于補(bǔ)償塑料聚合物被擠向料筒內(nèi)壁時產(chǎn)生的體積縮小，通常以完全錐面、軸向平行和垂直螺棱等壓縮方式將熔融物料向前推送；計量段用于把熔化混煉均化的塑料聚合物推出擠塑機(jī)的出料端，螺桿在機(jī)筒中高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，將半熔融的塑料顆粒、填料、玻璃纖維料、阻燃劑等混合料混合、擠壓推進(jìn)，在前進(jìn)中混合塑化，由螺桿頭部注入模腔。塑料擠塑機(jī)在使用過程中，由于經(jīng)常需要更換塑料品種，導(dǎo)致頻繁更換螺桿，對螺桿使用壽命影響比較大，停機(jī)更換螺桿不僅勞動強(qiáng)度大，同時又影響正常生產(chǎn)?，F(xiàn)有的螺桿幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)通過規(guī)定螺桿長徑比、壓縮比、螺距、螺棱槽深度、螺旋角度、螺桿與機(jī)筒間隙和螺頭形狀，其中螺桿長徑比在15 30范圍呈系列化，壓縮比在2 5之間。CN1417017A設(shè)計擠塑機(jī)螺桿長度和直徑比為8 12，螺桿直徑和計量段螺槽深度之比為8 12，螺距不變并且與螺桿直徑之比為 0.9 1.1。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種耐腐蝕、抗磨損的無鹵含玻璃纖維增強(qiáng)塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:無鹵含玻璃纖維增強(qiáng)塑料的擠塑機(jī)螺桿是由內(nèi)層合金材料和外層合金材料復(fù)合制造而成；內(nèi)層合金材料經(jīng)鍛造、熱處理和機(jī)械加工成螺桿桿芯，然后再在螺桿桿芯外部再制造一層外層合金，制造成雙合金螺桿。所述的內(nèi)層合金材料成分及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:0.35 0.50%C、0.17 0.37%S1、
0.50 0.80% Mn、0.60 0.90%Cr、l.25 1.65%N1、0.15 0.25%Mo 組成；螺桿內(nèi)層合金經(jīng)過鍛造獲得長度方向的纖維織構(gòu)，再經(jīng)淬火加低溫回火的熱處理狀態(tài)，其熱處理組織為回火馬氏體金相組織，在隨后的外層成型過程中會自動加熱轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w組織。所述螺桿的外層合金材料成分及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:3.0 7.5%C、8.0 16.5%N1、1.5 4.5%Mo、ll.5 25.0%Cr、4.5 9.2%Fe、0.1 1.8%Co 和 25.5 71.4%ff 組成；所述外層合金采用鑄造成型、或熱噴涂熔覆成型，或噴焊成型方法制造形成。所述的螺桿的外層合金層為:將外層合金材料加熱熔化呈液態(tài)熔融狀態(tài)，通過澆注口進(jìn)入螺桿桿芯與模具的型腔內(nèi)，在螺桿桿芯外表面形成均勻的螺桿外層合金凝固強(qiáng)化層，冷卻后磨削加工獲得本發(fā)明雙合金耐腐蝕抗磨損螺桿?；蛘咚龅穆輻U的外層合金層為:將外層合金材料通過熱噴涂方式噴涂至螺桿桿芯材料表面，形成0.1 1.0mm厚度的外層合金涂層，再采用表面火焰加熱或感應(yīng)加熱方法對前述熱噴涂層進(jìn)行加熱重熔，形成表面熔覆合金強(qiáng)化外層，冷卻后磨削加工成型雙合金螺桿?；蛘咚龅穆輻U的外層合金層為:將外層合金材料通過熱噴焊或熱堆焊的方法熔覆在螺桿桿芯外表面，形成0.5 4.0mm厚度表面熔覆合金強(qiáng)化外層，冷卻后磨削加工成型雙合金螺桿。所述的無鹵含玻璃纖維塑料的擠塑機(jī)螺桿由加料段L1、壓縮段L2和計量段L3組成的通用型整體螺桿，壓縮段的長度介于漸變和突變之間；所述加料段為細(xì)直徑等螺距等螺棱槽深度，其長度占螺桿有效長度50 60%，加料段第一個螺棱槽深與螺棱槽深度最后一個螺棱槽深度之比，即壓縮比為3 7 ;所述壓縮段為等螺距和準(zhǔn)漸變螺棱槽深度，其長度占螺桿有效長度15 20% ;所述計量段為粗直徑等螺距和等螺棱槽深度，其長度占螺桿有效長度25 30% ;螺桿出料端錐頭錐度a為90。；所述螺桿至少包含一組螺棱；所述螺桿長度與螺棱直徑之比為20 50 ;螺桿驅(qū)動連接為6組花鍵、9組花鍵或12組花鍵結(jié)構(gòu)形式。有益效果，由于采用了上述方案，本發(fā)明兩種合金材料組成雙合金螺桿，不僅使中碳鋼或中碳合金鋼獲得調(diào)質(zhì)熱處理效果，使螺桿桿芯獲得回火索氏體組織和優(yōu)良的強(qiáng)度和韌性，滿足螺桿的強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)、沖擊等性能要求；而且在中碳鋼或中碳合金鋼外部形成強(qiáng)化合金層，其具有耐高溫酸氣氛 腐蝕和抗玻璃纖維、塑料添加料的磨損，使螺桿滿足無鹵含玻璃纖維塑料的擠出成型惡劣工況要求，同時提高螺桿表面的耐磨損和防腐蝕性能，使螺桿的使用壽命獲得較大幅度提高，使擠塑機(jī)、注塑機(jī)的整機(jī)使用性能獲得提高，對整機(jī)可靠性提供有力保證。是針對強(qiáng)腐蝕性加纖維增強(qiáng)相的塑料成型螺桿，也可以用于其它弱腐蝕性、顆粒強(qiáng)化的塑料擠塑機(jī)或注塑機(jī)螺桿。所述雙合金螺桿抗拉強(qiáng)度lOOOMpa，屈服強(qiáng)度
Os彡850Mpa，伸長率5 5彡12%，斷面收縮率彡55%，沖擊韌性彡100J/cm2，花鍵連接驅(qū)動，能夠承受較大的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力；螺桿長徑比大、壓縮比大，滿足多種增強(qiáng)相塑料的擠出成型；螺桿表面硬度達(dá)到HVllOO以上，在鹽酸、磷酸等多種介質(zhì)不腐蝕，阻止各種阻燃塑料和塑料成型過程中產(chǎn)生酸氣氛腐蝕和纖維增強(qiáng)相的磨損腐蝕。優(yōu)點(diǎn):該螺桿的桿芯材料提供螺桿強(qiáng)度、韌性性能要求，外層材料提供耐腐蝕抗磨損和物料傳輸功能。螺桿的螺棱結(jié)構(gòu)，使其具有特定的長度和直徑之比、壓縮比；本螺桿具有使無鹵含玻璃纖維增強(qiáng)塑料的擠塑機(jī)運(yùn)行連續(xù)穩(wěn)定、擠出力大、料筒內(nèi)無塑料物料堆積；螺桿具有優(yōu)良的耐磨損和耐高溫腐蝕性能、使用壽命長久。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明螺桿驅(qū)動6組花鍵結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明螺桿驅(qū)動9組花鍵結(jié)構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明螺桿驅(qū)動12組花鍵結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中所述的百分比均為質(zhì)量百分比。實(shí)施例1:本實(shí)施方式一種無鹵含玻璃纖維塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法。具體做法為螺桿內(nèi)層材料進(jìn)行機(jī)械加工成螺桿桿芯，并經(jīng)過淬火和低溫回火熱處理后放置專用螺桿模具中心，設(shè)置好澆注口和排氣口后，將成分為3.0 7.5%C、8.0 16.5%N1、l.5
4.5%Mo、ll.5 25.0%Cr、4.5 9.2%Fe、0.1 1.8%Co 和 25.5 71.4%ff 的合金加熱熔化呈液態(tài)熔融狀態(tài)，通過澆注口進(jìn)入模具型腔內(nèi)，冷卻后獲得本發(fā)明雙合金耐腐蝕抗磨損螺桿。所述的螺桿的外部合金層為:將外層合金材料加熱熔化呈液態(tài)熔融狀態(tài)，通過澆注口進(jìn)入螺桿桿芯與模具的型腔內(nèi)，在螺桿桿芯外表面形成均勻的螺桿外層合金凝固強(qiáng)化層，冷卻后磨削加工獲得本發(fā)明雙合金耐腐蝕抗磨損螺桿。所述的無鹵含玻璃纖維塑料的擠塑機(jī)螺桿由加料段L1、壓縮段L2和計量段L3組成的通用型整體螺桿，壓縮段的長度介于漸變和突變之間；所述加料段為細(xì)直徑等螺距等螺棱槽深度，其長度占螺桿有效長度50 60%，加料段第一個螺棱槽深與螺棱槽深度最后一個螺棱槽深度之比，即壓縮比為3 7 ;所述壓縮段為等螺距和準(zhǔn)漸變螺棱槽深度，其長度占螺桿有效長度15 20% ;所述計量段為粗直徑等螺距和等螺棱槽深度，其長度占螺桿有效長度25 30% ;螺桿出料端錐頭錐度a為90。；所述螺桿至少包含一組螺棱；所述螺桿長度與螺棱直徑之比為20 50 ;螺桿驅(qū)動連接為6組花鍵、9組花鍵或12組花鍵結(jié)構(gòu)形式。實(shí)施例2:本實(shí)施方式一種無鹵含玻璃纖維塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法。具體做法為對螺桿內(nèi)層材料進(jìn)行機(jī)械加工成螺桿桿芯，并經(jīng)過淬火和低溫回火熱處理后，將成分為3.0 7.5%C、8.0 16.5%N1、1.5 4.5%Mo、11.5 25.0%Cr、4.5 9.2%Fe、0.1 1.8%Co和25.5 71.4%ff的合金制備為-15 300Mm的粉末，采用超音速火焰噴涂成型在內(nèi)層螺桿桿芯表面形成0.1 1.0mm厚度的外層合金涂層，再采用表面火焰加熱或感應(yīng)加熱方法對前述熱噴涂層進(jìn)行加熱重熔，形成表面熔覆合金強(qiáng)化外層，冷卻后磨削加工成型雙合金螺桿。噴涂時航空煤油為燃料，氧氣為助燃?xì)猓瑖娡抗に噮?shù)為:燃料壓力0.79 1.4MPa，流量21L/h，氧氣壓力1.65 MPa，流量40 m3/h，送粉流量10.27kg/h，送粉氣體為氮?dú)?，噴涂距離350mm ;感應(yīng)熔覆電源功率50KW，中頻頻率5kHz，行走速度0.10 0.15m/min。其它與實(shí)施例1同。實(shí)施例3:本實(shí)施方式一種無鹵含玻璃纖維塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法。具體做法為對螺桿內(nèi)層材料進(jìn)行機(jī)械加工成螺桿桿芯，并經(jīng)過淬火和低溫回火熱處理后，將成分為
3.0 7.5%C、8.0 16.5%N1、1.5 4.5%Mo、11.5 25.0%Cr、4.5 9.2%Fe、0.1 1.8%Co和25.5 71.4%ff的合金制備為-15 300Mm的粉末，采用噴焊成型方式在內(nèi)層螺桿桿芯上形成一層0.5 4.0mm厚度表面熔覆層，冷卻后磨削加工后獲得本發(fā)明雙合金耐腐蝕抗磨損螺桿。其它與實(shí)施例1同。
權(quán)利要求
1.一種無齒含玻璃纖維增強(qiáng)塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法，其特征是:無齒含玻璃纖維增強(qiáng)塑料的擠塑機(jī)螺桿是由內(nèi)層合金材料和外層合金材料復(fù)合制造而成；內(nèi)層合金材料經(jīng)鍛造、熱處理和機(jī)械加工成螺桿桿芯，然后再在螺桿桿芯外部再制造一層外層合金，制造成雙合金螺桿； 所述的內(nèi)層合金材料成分及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:0.35 0.50%C、0.17 0.37%S1、0.50 0.80% Mn、0.60 0.90%Cr、l.25 1.65%N1、0.15 0.25%Mo 組成；螺桿內(nèi)層合金經(jīng)過鍛造獲得長度方向的纖維織構(gòu)，再經(jīng)淬火加低溫回火的熱處理狀態(tài)，其熱處理組織為回火馬氏體金相組織，在隨后的外層成型過程中會自動加熱轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w組織； 所述螺桿的外層合金材料成分及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:3.0 7.5%C、8.0 16.5%N1、l.5 4.5%Mo、ll.5 25.0%Cr、4.5 9.2%Fe、0.1 1.8%Co 和 25.5 71.4%ff 組成；所述外層合金采用鑄造成型、或熱噴涂熔覆成型，或噴焊成型方法制造形成； 所述的無鹵含玻璃纖維塑料的擠塑機(jī)螺桿由加料段L1、壓縮段L2和計量段L3組成的通用型整體螺桿，壓縮段的長度介于漸變和突變之間；所述加料段為細(xì)直徑等螺距等螺棱槽深度，其長度占螺桿有效長度50 60%，加料段第一個螺棱槽深與螺棱槽深度最后一個螺棱槽深度之比，即壓縮比為3 7 ;所述壓縮段為等螺距和準(zhǔn)漸變螺棱槽深度，其長度占螺桿有效長度15 20% ;所述計量段為粗直徑等螺距和等螺棱槽深度，其長度占螺桿有效長度25 30%;螺桿出料端錐頭錐度a為90° ;所述螺桿至少包含一組螺棱；所述螺桿長度與螺棱直徑之比為20 50 ;螺桿驅(qū)動連接為6組花鍵、9組花鍵或12組花鍵結(jié)構(gòu)形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無齒含玻璃纖維增強(qiáng)塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法，其特征是:或者所述的螺桿的外層合金層為:將外層合金材料通過熱噴涂方式噴涂至螺桿桿芯材料表面，形成0.1 1.0mm厚度的外層合金涂層，再采用表面火焰加熱或感應(yīng)加熱方法對前述熱噴涂層進(jìn)行加熱重熔，形成表面熔覆合金強(qiáng)化外層，冷卻后磨削加工成型雙合金螺桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無齒含玻璃纖維增強(qiáng)塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法，其特征是:或者所述的螺桿的外層合金層為:將外層合金材料通過熱噴焊或熱堆焊的方法熔覆在螺桿桿芯外表面,形成0.5 4.0mm厚度表面熔覆合金強(qiáng)化外層，冷卻后磨削加工成型雙合金螺桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無齒含玻璃纖維增強(qiáng)塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法，其特征是:或者所述的螺桿的外層合金層為:將外層合金材料加熱熔化呈液態(tài)熔融狀態(tài)，通過澆注口進(jìn)入螺桿桿芯與模具的型腔內(nèi)，在螺桿桿芯外表面形成均勻的螺桿外層合金凝固強(qiáng)化層，冷卻后磨削加工獲得本發(fā)明雙合金耐腐蝕抗磨損螺桿。
全文摘要
一種無鹵含玻璃纖維增強(qiáng)塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法，屬于塑料擠塑機(jī)螺桿制造方法。所述的無鹵含玻璃纖維塑料的擠塑機(jī)螺桿由內(nèi)、外兩種合金材料復(fù)合制造而成，內(nèi)層材料提供螺桿強(qiáng)度、韌性性能要求，外層材料提供耐腐蝕抗磨損和物料傳輸功能。擠塑機(jī)螺桿由加料段、壓縮段和計量段組成的通用型整體螺桿，壓縮段的長度介于漸變和突變之間；加料段為細(xì)直徑等螺距等螺棱槽深度，加料段第一個螺棱槽深與螺棱槽深度最后一個螺棱槽深度之比為3～7；壓縮段為等螺距和準(zhǔn)漸變螺棱槽深度，計量段為粗直徑等螺距和等螺棱槽深度；螺桿出料端錐頭錐度為90°；螺桿至少包含一組螺棱；螺桿長度與螺棱直徑之比為20～50。優(yōu)點(diǎn)具有耐磨損和耐高溫腐蝕性能、使用壽命長久。
文檔編號C22C30/00GK103101179SQ201310057259
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月25日
發(fā)明者沈承金, 杜萬學(xué), 閆士良, 宋慶雷, 姚葉 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)