CN108284227A - 一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法 - Google Patents
一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法，属于热等静压成型技术领域。本发明提供的制备方法包括合金粉末制备、壳体和内包套内装粉、脱气、热等静压烧结和机加工的步骤，本发明直接在机筒内侧做合金层使其与机筒合为一体，减少机筒镶嵌内套带来的精度与机加工成本问题；合金粉末经过热等静压工艺后高耐磨、耐腐蚀，是目前机筒寿命的5～10倍。
Description
技术领域
本发明属于热等静压成型技术领域，具体涉及到一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法。
背景技术
随着全球橡塑行业、化工行业、LED行业、线缆行业、木塑行业、建材行业、饲料行业、食品行业的快速发展，大量地装备双螺杆挤出机需求增加。由于添加物、填充物的不断加入，改性塑料已经成为塑料发展的趋势，对双螺杆挤出机的核心部件——机筒提出了极高的要求，需要更加耐磨、耐腐蚀的原材料提供机筒的使用寿命，减少挤出机的停机检修维护次数，提高产量。
目前我国双螺杆挤出机的机筒基本采用45号钢作为壳体，然后采用镶嵌内衬套的方式提高机筒的使用寿命，通过更换衬套，重复利用壳体来节约成本。但是这样增加了机加工难度，并延长了产品交付周期。当在面对挤压物料中添加有大量玻纤、陶瓷、树脂、尼龙、碳酸钙、强酸强碱等填充物时，内衬套更换频繁、再重新镶套后难以保证机筒的同心度，进而使该双螺杆挤出机频繁停机维修，影响该双螺杆挤出机工作稳定性，并且严重影响产品的质量。
发明内容
针对上述的不足，本发明提供一种高耐磨、高耐腐蚀的直接覆层造粒机机筒，替代之前的机筒镶嵌内衬套。所述的直接覆层造粒机机筒通过热等静压工艺，直接在机筒内侧做合金层使其与机筒合为一体，减少机筒镶嵌内套带来的精度与机加工成本问题。
本发明提供的一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法，包括以下步骤：第一步，粉末制备：采用气雾化法制备预合金化的合金粉末，所述的合金粉末为镍基合金粉末、高钒工具钢粉末或钴基合金粉末，或添加不同重量比例增强相(包括WC/TiC/TiN)的复合合金粉末。此合金粉末经过热等静压工艺后高耐磨、耐腐蚀，是目前机筒寿命的5～10倍。
第二步，通过定位工装将内包套固定在壳体内部位置，然后安装下端盖，通过氩弧焊焊接好下端盖。
根据不同壳体情况采用不同内包套设计。直接在毛坯上面做合金层，可以设计1件毛坯料出多件整体内覆层机筒；直接将机筒作为壳体，在壳体上面做合金层，只能一次做一件，每件壳体都需要设计内包套。
所述的内包套采用低碳钢材质的两个圆管，壁厚2-4mm。
第三步，装粉：通过装粉工装，在壳体与内包套的空间装入粉末。为了保证装粉密度与收缩尺寸的控制，通过跌落式振动平台振实粉末。然后固定安装上端盖，上端盖上具有通孔，通孔处已经焊接好脱气管。
第四步，脱气：把焊接密封好的壳体通过脱气管与真空系统连接，放入井式加热炉中。脱气温度一般300℃～500℃。真空度需要达到<1×10-3Pa。
第五步，热等静压烧结：脱完气的壳体使用工装桶放入热等静压炉中进行热等静压烧结，烧结温度根据不同的粉末成分，选择不同的热等静压烧结制定。
所述热等静压烧结的温度范围：900℃～1300℃；压力100Mpa～150Mpa。
第六步，机加工直接覆层造粒机机筒：热等静压完成的壳体，直接线切割除掉内包套，并在合金层上去除加工余量，磨削内孔，得到本发明的直接覆层造粒机机筒。
本发明的优点在于：
(1)本发明采用热等静压方法，在机筒内壁直接直接合金层，大大提高了机筒的耐磨耐蚀性。
(2)本发明提供的机筒的使用寿命相对于无合金层的机筒提高5～10倍。
附图说明
图1是本发明一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法流程图。
图2为整体内覆层机筒安装内包套和合金粉末的结构示意图。
图3为热等静压前整体内覆层机筒或外壳的外部整体结构示意图。
图4为热等静压烧结后经过加工得到的直接覆层造粒机机筒结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法，如图1所示流程，具体步骤如下：
第一步，粉末3制备：气雾化制备的高钒工具钢粉末，成分如下：
Cr：4-10％；Mo：1-5％；C：2.5-5％；V：9-20％；余下的为Fe。
所述高钒工具钢粉末粒径小于500um。
第二步，通过定位工装固定好壳体1与内包套2，然后固定下端盖5。
所述的壳体1选择造粒机机筒，如图2和图3所示，选择双螺杆STS65机型，壳体1采用普通45号钢管，内包套2选择低碳钢材质的两个钢管，壁厚2.5mm，如图2，两个钢管呈8字型固定在壳体1内部位置。所述的45号钢选择冷拔精密管。
如图2所示，所述壳体1可以是毛坯方料或圆料，直接预制好8字孔；也可以是焊接好水路、开好法兰孔的壳体。
第三步，装粉：通过装粉工装，在壳体1与内包套2的空间内装入粉末3。为了保证装粉密度与收缩尺寸的控制，通过跌落式振动平台振实粉末。然后氩弧焊封上端盖4。如图3，所述的上端盖4上预先焊接好脱气管6，以便于脱气过程中粉末与真空系统的连通。
第四步，脱气：把壳体1放入井式加热炉中，将脱气管6与真空系统连接。脱气温度设置为500℃，升温速率为100℃/h，真空度需要达到1×10-3Pa。脱气完成后封脱气管6。
第五步，热等静压烧结：脱气后的壳体1使用工装桶放入热等静压炉中进行热等静压烧结，烧结温温度1150℃，压力150Mpa，保温保压时间4小时。
第六步，机加工得到直接覆层造粒机机筒：热等静压烧结完成的壳体1进行密度与尺寸检测。合格后下料，机加工去掉内包套2和合金层的余量部分，得到直接覆层造粒机机筒。
如图4所示，所述直接覆层造粒机机筒外壁为45号钢壳体层7，内壁为热等静压烧结得到的合金层8，所述合金层材料为高钒工具钢，厚度根据挤出机的机筒尺寸要求进行加工。
实施例2
一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法，步骤如下：
第一步，粉末3制备：气雾化制备的耐磨耐腐蚀的粉末不锈钢粉末成分如下：
Cr：20-30％；Mo：1-5％；C：2.5-5％；V：3-10％；余下的为Fe。所述不锈钢粉末的粒径小于500um。
第二步，通过定位工装固定好壳体1与内包套2，然后固定下端盖5。
所述的壳体1为大块方形毛坯料，选择双螺杆STS75机型，壳体1用304不锈钢。
所述的内包套2采用低碳钢材质的两个圆管，圆管壁厚2.5mm。
第三步，装粉：通过装粉工装，在壳体1和内包套2之间装入粉末3。为了保证装粉密度与收缩尺寸的控制，通过跌落式振动平台振实粉末。然后氩弧焊封上端盖4，所述的上端盖4上已经焊接好脱气管6。
第四步，脱气：把壳体放入井式加热炉中，通过脱气管6与真空系统连接。脱气温度500℃，升温速率为100℃/h，真空度需要达到1×10-3Pa。出炉，封脱气管6。
第五步，热等静压烧结：脱气后的壳体使用工装桶放入热等静压炉中进行热等静压烧结，烧结温度1130℃；压力130Mpa，保温保压4小时。
第六步，检验机加工制品：烧结完成的壳体进行密度与尺寸检测。合格后下料，按照设计尺寸进行加工，去掉内包套2和合金层8加工余量，得到本发明的直接覆层造粒机机筒，外层为壳体层7，内层为合金层8。
实施例3
一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法，步骤如下：
第一步，粉末制备：气雾化制备的耐磨耐腐蚀的镍基合金粉末成分如下：
Cr：20-30％；Mo：1-5％；C：0.5～1.5％；B：3-10％；Si:1-5％余下的为Ni；
第二步，通过定位工装固定好壳体1与内包套2，然后固定下端盖5。
所述的壳体1为大块圆形毛坯料，选择双螺杆STS75机型，壳体用45号钢；所述的内包套2采用低碳钢材质的两个圆管，圆管壁厚2.5mm。
第三步，装粉：通过装粉工装，装入粉末3。为了保证装粉密度与收缩尺寸的控制，通过跌落式振动平台振实粉末3。然后氩弧焊封上端盖，上端盖4上已经焊接好脱气管6。
第四步，脱气：把壳体1内部粉末3通过脱气管6与真空系统连接，放入井式加热炉中。脱气温度450℃，升温速率为100℃/h，真空度需要达到1×10-3Pa。出炉，封脱气管6。
第五步，热等静压烧结：脱完气的壳体1使用工装桶放入热等静压炉中进行热等静压烧结，烧结温温度920℃；压力140Mpa，保温保压2小时。
第六步，检验机加工制品：烧结完成的壳体1进行密度与尺寸检测。然后下料，直接去掉内包套2，按照尺寸加工机筒外壁和内孔，得到本发明的直接覆层造粒机机筒。
如图3所示，本发明提供的直接覆层造粒机机筒包括两层，机筒筒体即壳体层7和合金层8，所述的合金层8选择高耐磨、耐腐蚀的镍基合金或钴基合金，或添加不同重量比例增强相(包括WC/TiC/TiN)的合金，是目前机筒寿命的5～10倍。
Claims (8)
1.一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
第一步，粉末制备：采用气雾化法制备预合金化的合金粉末；
第二步，通过定位工装将内包套固定在壳体内部位置，然后安装下端盖，通过氩弧焊焊接好下端盖；
第三步，装粉：通过装粉工装，在壳体与内包套的空间装入粉末，然后固定安装上端盖，上端盖上具有通孔，通孔处已经焊接好脱气管；
第四步，脱气：把焊接密封好的壳体通过脱气管与真空系统连接，放入井式加热炉中；
第五步，热等静压烧结：脱完气的壳体使用工装桶放入热等静压炉中进行热等静压烧结；
第六步，机加工直接覆层造粒机机筒：热等静压完成的壳体，直接线切割除掉内包套，并在合金层上去除加工余量，磨削内孔，得到直接覆层造粒机机筒。
2.根据权利要求1所述的一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法，其特征在于：所述的合金粉末为镍基合金粉末、高钒工具钢粉末或钴基合金粉末，或添加不同重量比例增强相的复合粉末。
3.根据权利要求1所述的一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法，其特征在于：所述的内包套直接安装在毛坯上；或者直接将机筒作为壳体，在壳体上安装内包套，用于制备合金层。
4.根据权利要求1所述的一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法，其特征在于：所述的内包套采用低碳钢材质的两个圆管，壁厚2-4mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法，其特征在于：所述的装粉通过跌落式振动平台振实粉末。
6.根据权利要求1所述的一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法，其特征在于：所述脱气，温度为300℃～500℃，真空度<1×10-3Pa。
7.根据权利要求1所述的一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法，其特征在于：所述热等静压烧结，温度范围：900℃～1300℃；压力100Mpa～150Mpa，时间2～4小时。
8.一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒，其特征在于：所述直接覆层造粒机机筒外壁为壳体层，内壁为热等静压烧结得到的合金层，所述合金层材料为镍基合金、高钒工具钢或钴基合金，或添加增强相的上述合金。
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| CN201810081423.9A Pending CN108284227A (zh) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | 一种基于热等静压工艺的直接覆层造粒机机筒的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108284227A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110257781A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-20 | 河北宏靶科技有限公司 | 一种铬铝硅镍四元合金靶材及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2018
- 2018-01-29 CN CN201810081423.9A patent/CN108284227A/zh active Pending
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