CN106694889B - 一种具有复合合金层的内衬套及其制备方法 - Google Patents

一种具有复合合金层的内衬套及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有复合合金层的内衬套及其制备方法，包括以下步骤：首先在具有至少一个孔的衬套毛坯内放置与孔相匹配的内模，以使衬套毛坯的孔与内模之间形成一型腔；在型腔内填充复合合金粉末后，两端通过隔热保温板封挡，放置在真空烧结炉内烧结，真空烧结炉内的温度加热至900摄氏度，保温后降温至常温；对烧结后的衬套毛坯机械加工，得到具有“8”字型双圆孔的内衬套成品，双圆孔的内壁成型有耐磨耐腐蚀的复合合金层。本发明通过采用合金粉末原料通过粉末冶金工艺和烧结工艺烧制的具有一层复合合金层的内衬套，相比通过离心浇铸工艺的方式在一般金属材质的孔内壁上形成的复合合金层更均匀，致密度更好，耐磨耐腐蚀性能更高。

Description

一种具有复合合金层的内衬套及其制备方法
技术领域
本发明涉及具有复合合金层的内衬套及其制备方法，尤其涉及一种用于双螺杆挤出机内的一种具有耐磨耐腐蚀复合合金层的内衬套及其制备方法。
背景技术
复合合金双螺杆挤出机的筒体内衬套为同向/异向双螺杆挤出机的核心部件，与螺杆搭配使用。目前，市面上通用的内衬套主要主要分为两类：
第一类为C型/O型分离式复合合金内衬套，其具有两层结构，即具有耐磨的内层和一般材料外壳，通过离心浇铸等工艺将耐磨的内层浇铸在外壳的内壁上，其中，内衬套内表面的主要耐摩擦材料为高铬铸铁或高矾铸铁等复合合金材料，外壳材料通常为无缝O型碳钢管，这类C型/O型分离式复合合金内衬套在制作时，通常首先采用离心浇铸的工艺在无缝O型碳钢管内浇铸一层复合合金材料，然后通过线切割将O型碳钢管沿纵向切割一部分，从而形成C型钢管，再将两节C型钢管的开口对接拼合，最后形成一个截面呈“8”字型的内衬套；该类C型/O型分离式复合合金内衬套由两个C型钢管拼合，压入挤出机筒体而成，在其拼合处具有明显接缝，该类衬套在使用过程中，在接缝处会产生挤压材料(塑料原料)堆积，造成原料碳化，影响挤出机生产的塑料粒子质量与外观，对最终挤出机生产出的产品质量/外观造成较大影响，并且，接缝处结构不稳定，容易被螺杆撞击，造成崩裂，导致复合合金层脱落或损伤，是金属材料混入塑料原料中，影响挤出机生产出的产品质量或外观；另外，由于耐磨层材料为高铬铸铁或高钒铸铁，其耐磨损性能差，基本无耐腐蚀性能。
第二类为整体式内衬套，该类整体式内衬套无复合合金结构，为整体结构衬套，其主要制作材料为高铬铸铁、高矾铸铁、W6Mo5Cr4V2高速钢(工具钢)、热等静压铁基粉末合金等，这类整体式内衬套通常首先采用浇铸、热锻造工艺形成一个整体结构，再对整体结构进行机械加工(钻孔、精磨等)，最终形成一个截面呈“8”字型的内衬套，这类整体式内衬套(除采用热等静压材料外)均通过高铬铸铁，高钒铸铁等工具钢采用浇铸或锻造的工艺制成，产品缺陷较多，性能不佳，基本无耐腐蚀性能，耐磨损性能略高于C型/O型分离式复合合金内衬套，由于整体材料均为耐磨损材料，在制作成本上远高于C型/O型分离式复合合金内衬套；在结构上，整体式内衬套虽然解决了C型/O型分离式复合合金内衬套的拼接处接缝间隙问题，使用寿命比C型/O型分离式复合合金内衬套套有所提高，但由于双螺杆挤出机具体使用环境对筒体内衬套和螺杆之间的配合间隙有较为严格的工艺要求，即该配合间隙大于一定数值(1-1.5mm)后，对挤出机生产出的产品质量及生产效率产生较大影响，通常在整体式内衬套的内孔磨损1-1.5mm后便需要进行更换内衬套，造成剩余的材料浪费，不环保。
由于C型/O型分离式复合合金内衬套和整体式内衬套的耐磨损能差，使用寿命短，在双螺杆挤出机的工作过程中，经常需要停机更换，停机时间长，造成双螺杆挤出机的使用/维护成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供了一种衬套内壁具有复合合金层的内衬套及其制备方法，以解决现有技术中通过浇铸等工艺生产的双螺杆挤出机的内衬套耐磨损和耐腐蚀性能差，使用寿命短的技术问题。
实现上述目的，本发明的技术方案是：
本发明的一种具有复合合金层的内衬套的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，装配组件，首先在具有至少一个孔的衬套毛坯内放置与孔相匹配的内模，以使所述衬套毛坯的孔与所述内模之间形成一型腔；
步骤二，填充粉末，将所述型腔的一端用隔热保温板将型腔的一端封挡，从所述型腔的另一端倒入复合合金粉末，直至充满所述型腔后，用隔热保温板将所述型腔的另一端封挡；
步骤三，烧结毛坯，将填充完成后的衬套毛坯放置真空烧结炉内，真空烧结炉内的温度加热至900-1500摄氏度，加热的升温时间为3-10小时，保温10-120分钟后，降温处理，同时向真空烧结炉内通入惰性气体，使所述真空烧结炉内的温度降低至300摄氏度以下；
步骤四，加工成品，将烧结后的衬套毛坯取出，卸下所述内模及隔热保温板，对烧结后的衬套毛坯机械加工，最终得到内衬套成品。
进一步改进在于，所述步骤一中的装配组件，所述内模放置于所述衬套毛坯的孔内之前，在所述内模表面涂防渗透涂料。
进一步改进在于，所述步骤二中的填充粉末，所述复合合金粉末缓缓倒入所述型腔内时，同时不断震动或敲打所述衬套毛坯。
优选地，所述内衬套和/或所述内模由45碳钢、38CrMoAL、316L不锈钢、304不锈钢、35CrMo、42CrMo中任意一种制成。
进一步改进在于，所述步骤三中的烧结毛坯，首先将真空烧结炉内的温度进行第一阶段升温，所述第一阶段升温的温度为700摄氏度，加热的升温时间为2-6小时，并同时将真空烧结炉内进行抽真空，真空度为10-20Pa；待温度达到所述第一阶段升温的温度后，将真空烧结炉内的温度进行第二阶段升温，所述第二阶段升温的温度为900-1500摄氏度，加热的升温时间为1-4小时；降温处理时，向真空烧结炉内通入氮气或氩气，同时将真空烧结炉内的温度进行第一阶段冷却和第二阶段冷却，所述第一阶段冷却的温度为800摄氏度，冷却的降温时间为30-180分钟；待温度达到所述第一阶段冷却的温度后，将真空烧结炉内的温度进行第二阶段冷却，所述第二阶段冷却为随炉冷却，所述第二阶段冷却的温度为25-300摄氏度。
优选地，所述内衬套和/或所述内模由45碳钢、38CrMoAL、316L不锈钢、304不锈钢、35CrMo、42CrMo中任意一种制成。
进一步改进在于，所述复合合金粉末为镍基合金、钴基合金、铜基合金中的任意一种。
优选地，所述镍基合金的原料按质量百分比包括Ni：60～70％、Cr：15～20％、Fe：10～15％、B：2.5-4.5％、Si：3-5％C：0.5-1％。
更进一步改进在于，所述复合合金粉末中还包括碳化钨。
进一步改进在于，所述衬套毛坯通过机加工工艺或模锻工艺制成，所述衬套毛坯的孔为单一的圆孔或“8”字型双圆孔。
进一步改进在于，所述衬套毛坯的孔内壁和所述内模相对应的外壁之间的距离相等。
优选地，所述衬套毛坯的孔内壁与所述内模的外壁之间的距离为4-6mm。
本发明还提供了一种采用上述所述内衬套的制备方法的双螺杆内衬套，所述双螺杆内衬套包括衬套本体，所述衬套本体具有“8”字型双圆孔，所述双圆孔的内壁成型有耐磨耐腐蚀的复合合金层。
进一步改进在于，所述复合合金层的厚度为2-4mm。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：
本发明采用合金粉末原料通过粉末冶金工艺，成形后再通过烧结工艺烧制，经烧结炉高温加热处理，使合金粉末熔融后烧结在普通金属材质的孔的内壁上，形成一层复合合金层，相比通过离心浇铸工艺的方式在一般金属材质的孔内壁上形成的复合合金层更均匀，致密度更好；在内模表面涂防渗透涂料，可以有效的防止经高温烧结复合合金原料熔融后，内模材料渗透至复合合金原料中影响复合合金层的机械性能；在真空烧结炉内烧结的同时，进行抽真空处理，可更好的将合金粉末原料中的空气及水杂质去除，提高复合合金层的致密度；在填充好合金粉末的型腔两端设置隔热保温板进行封挡，使得在烧结炉内加热升温时，热量从内存套的中部传递向合金粉末均匀传递，受热均匀，能有效的将合金粉末内的空气及水杂质析出并去除，在冷却降温时，隔热保温板能有效地防止出现内衬套两端处热量散发快，中部散热慢，使熔融后的合金粉末在冷却固化过程中受热不均，复合合金层与内衬套上的孔内壁渗透粘结不牢固，复合合金层容易脱落的问题；同时，采用本发明制作方法的双螺杆内衬套，相比现有技术中C型/O型分离式复合合金内衬套，本发明的双螺杆内衬套的复合合金层是连续性的，其整体强度大，复合合金层致密度高，通过粉末冶金的方式成型，复合合金层耐磨性、耐腐蚀性更高；相比现有技术中采用耐磨耐腐蚀材料整体制作整体式内衬套，本发明的双螺杆内衬套仅仅在于衬套内孔成型一层能满足双螺杆挤出机的螺杆与衬套配合间隙磨损值的复合合金层，内衬套的衬套本体可采用普通金属材质制作，减少了耐磨耐腐蚀的金属材料的浪费，更换后内衬套的衬套本体可回收利用，更环保，大大降低了内衬套的生产成本。
附图说明
图1为本发明一种具有复合合金层的内衬套的制备方法的工艺框图；
图2为本发明中一种衬套内壁具有复合合金层的双螺杆内衬套的结构示意图；
图3为发明的实施例二中镍基合金块与316L不锈钢的腐蚀速率的折线图；
图4为本发明实施例二中真空烧结炉内温度变化表；
图5为本发明实施例二中镍基合金制作的整体式内衬套螺筒与a-101材质制作的整体式内衬套螺筒在双螺杆65机生产120吨PA+玻璃纤维材料的磨损量对比表；
图6为本发明实施例二中镍基合金制作的整体式内衬套与a-101材质制作的整体式内衬套在双螺杆65机生产PE木塑材料单次更换的产量对比表；
图7为本发明实施例二中镍基合金制作的整体式内衬套与W6Mo5Cr4V2(6542工具钢)材质制作的整体式内衬套在双螺杆65机生产450吨PC+玻璃纤维材料的磨损量对比表；
图8为本发明实施例二中镍基合金制作的整体式内衬套与W6Mo5Cr4V2(6542工具钢)材质制作的整体式内衬套、a-101材质制作的C/O型分离式内衬套的使用寿命对比表；图9为发明的实施例三中镍基合金块与316L不锈钢的腐蚀速率的折线图；
图10为本发明实施例三中真空烧结炉内温度变化表；
图11为本发明实施例三中镍基合金制作的整体式内衬套螺筒与a-101材质制作的整体式内衬套螺筒在双螺杆65机生产120吨PA+玻璃纤维材料的磨损量对比表；
图12为本发明实施例三中镍基合金制作的整体式内衬套与a-101材质制作的整体式内衬套在双螺杆65机生产PE木塑材料单次更换的产量对比表；
图13为本发明实施例三中镍基合金制作的整体式内衬套与W6Mo5Cr4V2(6542工具钢)材质制作的整体式内衬套在双螺杆65机生产450吨PC+玻璃纤维材料的磨损量对比表；
图14为本发明实施例三中镍基合金制作的整体式内衬套与W6Mo5Cr4V2(6542工具钢)材质制作的整体式内衬套、a-101材质制作的C/O型分离式内衬套的使用寿命对比表；
图中，1-衬套本体，11-“8”字型双圆孔，2-复合合金层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明提供了一种具有复合合金层的内衬套的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，装配组件，首先在具有至少一个孔的衬套毛坯内放置与孔相匹配的内模，以使所述衬套毛坯的孔与所述内模之间形成一型腔；
步骤二，填充粉末，将所述型腔的一端用隔热保温板将型腔的一端封挡，从所述型腔的另一端倒入复合合金粉末，直至充满所述型腔后，用隔热保温板将所述型腔的另一端封挡；
步骤三，烧结毛坯，将填充完成后的衬套毛坯放置真空烧结炉内，真空烧结炉内的温度加热至900-1500摄氏度，加热的升温时间为3-10小时，保温10-120分钟后，降温处理，同时向真空烧结炉内通入惰性气体，使所述真空烧结炉内的温度降低至300摄氏度以下；
步骤四，加工成品，将烧结后的衬套毛坯取出，卸下所述内模及隔热保温板，对烧结后的衬套毛坯机械加工，得到内衬套成品。
实施例二
本发明另一种生产具有复合合金层的内衬套的制备方法，包括以下步骤：
1、备好待烧结的衬套毛坯和内模，衬套毛坯上具有一“8”字型双圆孔；内模的外形轮廓与衬套毛坯上的“8”字型双圆孔相匹配，将内模表面涂覆一层防渗透涂料后放置于衬套毛坯上的“8”字型双圆孔内，内模的两端通过焊接与衬套毛坯固定，使衬套毛坯上的“8”字型双圆孔与内模之间形成一“8”字型轮廓的型腔；
2、衬套毛坯的一端焊接一块耐火材料的底板将型腔的一端封挡，底板与衬套毛坯之间设置一块隔热保温板，从所述型腔的另一端倒入复合合金粉末，复合合金粉末缓缓倒入所述型腔内时，同时不断震动或敲打所述衬套毛坯，直至充满所述型腔后，在衬套毛坯的另一端覆盖一块隔热保温板，并用耐火材料盖板压实，将型腔的另一端封挡；
3、将填充完复合合金粉末的衬套毛坯放入真空烧结炉内，开启真空烧结炉进行加热升温，首先将真空烧结炉内的温度进行第一阶段升温，将真空烧结炉内的温度加热到700摄氏度，加热到700摄氏度的升温时间为2小时，同时将真空烧结炉内抽真空，使真空度达到10Pa；待温度达到700摄氏度后，将真空烧结炉内的温度进行第二阶段升温，加热到900摄氏度，加热到900摄氏度的升温时间为1小时；保温900摄氏度120分钟后，进行冷却处理，冷却降温至800摄氏度，冷却到800摄氏度的降温时间为30分钟，随后随炉冷却到300摄氏度以下，冷却处理过程中，向真空烧结炉内通入氮气或氩气；
4、衬套毛坯从真空烧结炉内取出，将底板、隔热保温板、盖板、内模取出，对烧结完成的衬套毛坯进行外形及内孔的机械加工，得到最终的内衬套成品。
其中，内衬套和/或所述内模可以由45碳钢、38CrMoAL、316L不锈钢、304不锈钢、35CrMo、42CrMo中任意一种通过机加工或模锻的方式制成，本实施例中优选为45碳钢；衬套毛坯的外形可以是矩形、腰型等，衬套毛坯的孔内壁与内模的外表面之间的距离相等，该距离设为4-6mm，从而在烧结完成后，该距离即为复合合金层的厚度；
复合合金粉末可以为镍基合金、钴基合金、铜基合金中的任意一种，本实施例中，复合合金粉末优选为镍基合金，镍基合金粉末的原料按质量百分比包括Ni：60～70％、Cr：15～20％、Fe：10～15％、B：2.5-4.5％、Si：3-5％C：0.5-1％。
下表为通过上述烧结工艺制作的镍基合金块与磨轮-W6Mo5Cr4V2(6542工具钢)相互摩擦后的耐磨性对比表：
由上表可知，通过在真空烧结炉内烧结形成的镍基合金的耐磨损能力是W6Mo5Cr4V2工具钢的耐磨损能力的6倍。
下表为通过上述烧结工艺制作的镍基合金块与316L不锈钢浸入温度为(100±2)℃的1％盐酸溶液中进行24小时浸泡试验得到的耐腐蚀性对比表：
根据上述耐腐蚀性对比表可得出腐蚀速率的折线图，参照图3所示。
参照图5所示，图中体现了通过上述镍基合金制作的整体式内衬套螺筒与a-101材质制作的整体式内衬套螺筒在双螺杆65机生产120吨PA+玻璃纤维材料的磨损量对比情况；由图5可知，生产120吨PA+玻璃纤维材料后，镍基合金的内衬套第三节螺筒磨损量为0.5mm，第十二节螺筒磨损量为0.1mm；a-101材质的内衬套第三节螺筒磨损量为3mm，第十二节螺筒磨损量为2mm。
参照图6所示，图中体现了通过上述镍基合金制作的整体式内衬套与a-101材质制作的整体式内衬套在双螺杆65机生产PE木塑材料单次更换的产量对比情况；由图6可知，采用a-101材质的整体式内衬套螺筒在生产400吨PE木塑材料后需要进行更换衬套，采用上述镍基合金制作的整体式内衬套螺筒在生产1650吨PE木塑材料后才需进行更换衬套，采用上述镍基合金制作的整体式内衬套螺筒生产产能高于采用a-101材质的整体式内衬套螺筒的4倍。
参照图7所示，图中体现了通过上述镍基合金制作的整体式内衬套与W6Mo5Cr4V2(6542工具钢)材质制作的整体式内衬套在双螺杆65机生产450吨PC+玻璃纤维材料的磨损量对比情况；
参照图8所示，图中体现了通过采用上述镍基合金制作的整体式内衬套与W6Mo5Cr4V2(6542工具钢)材质制作的整体式内衬套、a-101材质制作的C/O型分离式内衬套的使用寿命对比情况；由图8可知，采用上述镍基合金制作的整体式内衬套相比a-101材质制作的C/O型分离式内衬套的使用寿命提升了5倍；采用上述镍基合金制作的整体式内衬套相比W6Mo5Cr4V2材质制作的整体式内衬套的使用寿命提升了2.5-3倍。
实施例三
本发明提供了第三种实施方式进行生产具有复合合金层的内衬套的制备方法，包括以下步骤：
1、备好待烧结的衬套毛坯和内模，衬套毛坯上具有一“8”字型双圆孔；内模的外形轮廓与衬套毛坯上的“8”字型双圆孔相匹配，将内模表面涂覆一层防渗透涂料后放置于衬套毛坯上的“8”字型双圆孔内，内模的两端通过焊接与衬套毛坯固定，使衬套毛坯上的“8”字型双圆孔与内模之间形成一“8”字型轮廓的型腔；
2、衬套毛坯的一端焊接一块耐火材料的底板将型腔的一端封挡，底板与衬套毛坯之间设置一块隔热保温板，从所述型腔的另一端倒入复合合金粉末，复合合金粉末缓缓倒入所述型腔内时，同时不断震动或敲打所述衬套毛坯，直至充满所述型腔后，在衬套毛坯的另一端覆盖一块隔热保温板，并用耐火材料盖板压实，将型腔的另一端封挡；
3、将填充完复合合金粉末的衬套毛坯放入真空烧结炉内，开启真空烧结炉进行加热升温，首先将真空烧结炉内的温度进行第一阶段升温，将真空烧结炉内的温度加热到700摄氏度，加热到700摄氏度的升温时间为6小时，同时将真空烧结炉内抽真空，使真空度达到20Pa；待温度达到700摄氏度后，将真空烧结炉内的温度进行第二阶段升温，加热到1500摄氏度，加热到1500摄氏度的升温时间为4小时；保温1500摄氏度30分钟后，进行冷却处理，冷却降温至800摄氏度，冷却到800摄氏度的降温时间为180分钟，随后随炉冷却到25摄氏度，冷却处理过程中，向真空烧结炉内通入氮气或氩气；
4、衬套毛坯从真空烧结炉内取出，将底板、隔热保温板、盖板、内模取出，对烧结完成的衬套毛坯进行外形及内孔的机械加工，得到最终的内衬套成品。
其中，内衬套和/或内模可以由45碳钢、38CrMoAL、316L不锈钢、304不锈钢、35CrMo、42CrMo中任意一种通过机加工或模锻的方式制成，本实施例中优选为316L不锈钢；衬套毛坯的外形可以是矩形、腰型等，衬套毛坯的孔内壁与内模的外表面之间的距离相等，该距离设为4-6mm，从而在烧结完成后，该距离即为复合合金层的厚度。
复合合金粉末可以为镍基合金、钴基合金、铜基合金中的任意一种，本实施例中，复合合金粉末优选为镍基合金，其中，复合合金粉末中还包括有碳化钨。下表为通过上述烧结工艺制作的镍基合金块与磨轮-W6Mo5Cr4V2(6542工具钢)相互摩擦后的耐磨性对比表：
由上表可知，通过在真空烧结炉内烧结形成的镍基合金的耐磨损能力是W6Mo5Cr4V2工具钢的耐磨损能力的2.5-3倍。
下表为通过上述烧结工艺制作的镍基合金块与316L不锈钢浸入温度为(100±2)℃的1％盐酸溶液中进行24小时浸泡试验得到的耐腐蚀性对比表：
参照图11所示，图中体现了通过上述镍基合金制作的整体式内衬套螺筒与a-101材质制作的整体式内衬套螺筒在双螺杆65机生产120吨PA+玻璃纤维材料的磨损量对比情况；由图11可知，生产120吨PA+玻璃纤维材料后，镍基合金的内衬套第三节螺筒磨损量为0.5mm，第十二节螺筒磨损量为0.1mm；a-101材质的内衬套第三节螺筒磨损量为3mm，第十二节螺筒磨损量为2mm。
参照图12所示，图中体现了通过上述镍基合金制作的整体式内衬套与a-101材质制作的整体式内衬套在双螺杆65机生产PE木塑材料单次更换的产量对比情况；由图12可知，采用a-101材质的整体式内衬套螺筒在生产400吨PE木塑材料后需要进行更换衬套，采用上述镍基合金制作的整体式内衬套螺筒在生产1650吨PE木塑材料后才需进行更换衬套，采用上述镍基合金制作的整体式内衬套螺筒生产产能高于采用a-101材质的整体式内衬套螺筒的4倍。
参照图13所示，图中体现了通过上述镍基合金制作的整体式内衬套与W6Mo5Cr4V2(6542工具钢)材质制作的整体式内衬套在双螺杆65机生产450吨PC+玻璃纤维材料的磨损量对比情况；
参照图14所示，图中体现了通过采用上述镍基合金制作的整体式内衬套与W6Mo5Cr4V2(6542工具钢)材质制作的整体式内衬套、a-101材质制作的C/O型分离式内衬套的使用寿命对比情况；由图14可知，采用上述镍基合金制作的整体式内衬套相比a-101材质制作的C/O型分离式内衬套的使用寿命提升了5倍；采用上述镍基合金制作的整体式内衬套相比W6Mo5Cr4V2材质制作的整体式内衬套的使用寿命提升了2.5-3倍。
本发明还提供了一种通过采用上述内衬套的制备方法的双螺杆内衬套，该双螺杆内衬套包括衬套本体1，衬套本体1具有“8”字型双圆孔11，“8”字型双圆孔11的内壁成型有耐磨耐腐蚀的复合合金层2，复合合金层2的厚度为2-4mm。
本发明的双螺杆内衬套比高铬铸铁的C型/O型分离式内衬套的使用寿命高出至少5倍；比W6Mo5Cr4V2高速钢的整体式内衬套的使用寿命高2-3倍；由于双螺杆挤出机具体使用环境对筒体内衬套和螺杆之间的配合间隙有较为严格的工艺要求，即该配合间隙大于1-1.5mm后，对挤出机生产出的产品质量及生产效率产生较大影响，通常在整体式内衬套的内孔磨损1-1.5mm后便需要进行更换内衬套，例如，采用双螺杆65型号挤出机的内衬套厚度为13-34mm，如果内衬套为整体式内衬套，在其磨损1.5mm后，整体式内衬套的耐磨损材料为11.5-32.5mm，造成材料过量的浪费，而采用本发明的双螺杆内衬套，由于耐磨损材料的复合合金层厚度为2-4mm，在其磨损1.5mm后，仅仅只有0.5-2.5mm的余量，耐磨损材料的浪费大大减少，而内衬套其余的外壳为普通碳钢，碳钢可回收利用，因此，在生产成本上，本发明具有镍基合金材料的双螺杆内衬套与采用镍基合金材料制成的整体式内衬套相比，本发明的双螺杆内衬套的成本约为采用镍基合金材料制成的整体式内衬套的1/3,成本降低了66.7％。
本发明采用合金粉末原料通过粉末冶金工艺，成形后再通过烧结工艺烧制，经烧结炉高温加热处理，使合金粉末熔融后烧结在普通金属材质的孔的内壁上，形成一层复合合金层，相比通过离心浇铸工艺的方式在一般金属材质的孔内壁上形成的复合合金层更均匀，致密度更好；在内模表面涂防渗透涂料，可以有效的防止经高温烧结复合合金原料熔融后，内模材料渗透至复合合金原料中影响复合合金层的机械性能；在真空烧结炉内烧结的同时，进行抽真空处理，可更好的将合金粉末原料中的空气及水杂质去除，提高复合合金层的致密度；在填充好合金粉末的型腔两端设置隔热保温板进行封挡，使得在烧结炉内加热升温时，热量从内存套的中部传递向合金粉末均匀传递，受热均匀，能有效的将合金粉末内的空气及水杂质析出并去除，在冷却降温时，隔热保温板能有效地防止出现内衬套两端处热量散发快，中部散热慢，使熔融后的合金粉末在冷却固化过程中受热不均，复合合金层与内衬套上的孔内壁渗透粘结不牢固，复合合金层容易脱落的问题；同时，采用本发明制作方法的双螺杆内衬套，相比现有技术中C型/O型分离式复合合金内衬套，本发明的双螺杆内衬套的复合合金层是连续性的，其整体强度大，复合合金层致密度高，通过粉末冶金的方式成型，复合合金层耐磨性、耐腐蚀性更高；相比现有技术中采用耐磨耐腐蚀材料整体制作整体式内衬套，本发明的双螺杆内衬套仅仅在于衬套内孔成型一层能满足双螺杆挤出机的螺杆与衬套配合间隙磨损值的复合合金层，内衬套的衬套本体可采用普通金属材质制作，减少了耐磨耐腐蚀的金属材料的浪费，更换后内衬套的衬套本体可回收利用，更环保，大大降低了内衬套的生产成本。
应当理解，方位词均是结合操作者和使用者的日常操作习惯以及说明书附图而设立的，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种具有复合合金层的内衬套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，装配组件，首先在具有“8”字型双圆孔的衬套毛坯内放置与孔相匹配的内模，以使所述衬套毛坯的孔与所述内模之间形成一型腔，在所述内模表面涂防渗透涂料；
步骤二，填充粉末，将所述型腔的一端用隔热保温板将型腔的一端封挡，从所述型腔的另一端倒入复合合金粉末，直至充满所述型腔后，用隔热保温板将所述型腔的另一端封挡；
步骤三，烧结毛坯，将填充完成后的衬套毛坯放置真空烧结炉内，真空烧结炉内抽真空并将温度加热至900-1500摄氏度，加热的升温时间为3-10小时，保温10-120分钟后，降温处理，同时向真空烧结炉内通入惰性气体，使所述真空烧结炉内的温度降低至300摄氏度以下；
步骤四，加工成品，将烧结后的衬套毛坯取出，卸下所述内模及隔热保温板，对烧结后的衬套毛坯机械加工，得到内衬套成品。
2.根据权利要求1所述的具有复合合金层的内衬套的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的填充粉末，所述复合合金粉末缓缓倒入所述型腔内时，同时不断震动或敲打所述衬套毛坯。
3.根据权利要求2所述的具有复合合金层的内衬套的制备方法，其特征在于，所述内衬套和/或所述内模由45碳钢、38CrMoAL、316L不锈钢、304不锈钢、35CrMo、42CrMo中任意一种制成。
4.根据权利要求1所述的具有复合合金层的内衬套的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的烧结毛坯，首先将真空烧结炉内的温度进行第一阶段升温，所述第一阶段升温的温度为700摄氏度，加热的升温时间为2-6小时，并同时将真空烧结炉内进行抽真空，真空度为10-20Pa；待温度达到所述第一阶段升温的温度后，将真空烧结炉内的温度进行第二阶段升温，所述第二阶段升温的温度为900-1500摄氏度，加热的升温时间为1-4小时；降温处理时，向真空烧结炉内通入氮气或氩气，同时将真空烧结炉内的温度进行第一阶段冷却和第二阶段冷却，所述第一阶段冷却的温度为800摄氏度，冷却的降温时间为30-180分钟；待温度达到所述第一阶段冷却的温度后，将真空烧结炉内的温度进行第二阶段冷却，所述第二阶段冷却为随炉冷却，所述第二阶段冷却的温度为25-300摄氏度。
5.根据权利要求4所述的具有复合合金层的内衬套的制备方法，其特征在于，所述内衬套和/或所述内模由45碳钢、38CrMoAL、316L不锈钢、304不锈钢、35CrMo、42CrMo中任意一种制成。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的具有复合合金层的内衬套的制备方法，其特征在于，所述复合合金粉末为镍基合金、钴基合金、铜基合金中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的具有复合合金层的内衬套的制备方法，其特征在于，所述镍基合金的原料按质量百分比包括Ni：60~70 % 、Cr：15~20 %、 Fe：10~15% 、B：2.5-4.5 %、Si：3-5 % 、C：0.5 - 1 %。
8.根据权利要求6所述的具有复合合金层的内衬套的制备方法，其特征在于，所述复合合金的粉末中还包括碳化钨。
9.根据权利要求7或8所述的具有复合合金层的内衬套的制备方法，其特征在于，所述衬套毛坯通过机加工工艺或模锻工艺制成。
10.根据权利要求9所述的具有复合合金层的内衬套的制备方法，其特征在于，所述衬套毛坯的孔内壁和所述内模相对应的外壁之间的距离相等。
11.根据权利要求10所述的具有复合合金层的内衬套的制备方法，其特征在于，所述衬套毛坯的孔内壁与所述内模的外壁之间的距离为4-6mm。
12.一种采用如权利要求1-11中任一项所述内衬套的制备方法的双螺杆内衬套，其特征在于，所述双螺杆内衬套包括衬套本体，所述双圆孔的内壁成型有耐磨耐腐蚀的复合合金层。
13.根据权利要求12所述的双螺杆内衬套，其特征在于，所述复合合金层的厚度为2-4mm。
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