CN109093976A - 一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆 - Google Patents

Abstract

本发明从螺杆的捏合块元件入手，提供了一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆，所述螺杆的耐磨捏合块元件包括固定套、陶瓷棒和基体，所述基体在平行于所述螺杆轴线方向的外表面均布有凹坑，所述基体表面分布有可用于与所述固定套相连接的内螺纹孔，所述陶瓷棒包括底座和棒体两部分，所述棒体为圆锥体，所述底座为圆柱体，可放置于所述基体的所述凹坑中并相互配合。本发明的耐磨螺杆可以有效解决双螺杆挤出机的螺杆的磨损问题，而且由于其便捷的更换特性，可以实现螺杆服役寿命的显著提升。

Description

一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆

技术领域

本发明涉及双螺杆挤出机设备，更具体涉及一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆。

背景技术

磨损是双螺杆挤出机的螺杆失效的主要原因之一。在物料挤出过程中，物料会与螺杆表面发生摩擦磨损导致螺杆和机筒之间的间隙增大，影响双螺杆挤出机的正常工作，甚至由于螺杆元件表面严重磨损导致螺杆无法使用。为了改善物料的挤出性能，往往需要添加很多填充料，如碳酸钙、玻璃纤维和滑石粉，由于其高硬度会导致螺杆出现快速磨损，有的螺杆6个月左右就发生失效。目前常用的螺杆合金材料包括45钢、40Cr钢、38CrMoAlA等，并采用渗氮处理来提高其耐磨性，而更换螺杆的成本很高，采用含有Cr、W、Co、B等元素的硬质合金涂层进行喷涂和堆焊修复处理可以较好的提高螺杆元件表面的硬度和耐磨性，但喷涂和堆焊修复用的合金材料要想显著改善其硬度和耐磨性能，就需要增加较高含量的Cr和 W等高熔点元素，这又会导致其制备工艺难度加大，获得的涂层韧性等质量变差，其后续的成型加工难度和成本也很大，一旦其它部位出现新的磨损则螺杆就会需要再次更换，并影响生产的正常进行。因此如何有效解决螺杆双螺杆挤出机中螺杆的磨损问题非常的紧迫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种捏合块耐磨且可便捷更换的双螺杆挤出机的螺杆，以满足苛刻条件下含有填料的有机物物料的挤出加工。

按照本发明提供的一种可便捷更换耐磨捏合块元件的双螺杆挤出机的螺杆，其采用的主要技术方案为：所述螺杆的耐磨捏合块元件包括固定套、陶瓷棒和基体，所述基体平行于所述螺杆轴线方向的外表面均布有凹坑，所述基体表面分布有可用于与所述固定套相连接的内螺纹孔，所述陶瓷棒包括底座和棒体两部分，所述棒体为圆锥体，所述底座为圆柱体，可放置于所述基体的所述凹坑中并相互配合，所述陶瓷棒的所述底座外表面与所述基体的所述凹坑内表面之间有纯铝垫片，所述固定套的内部贯通分布有与所述陶瓷棒相匹配的圆锥体内孔，所述固定套的端部分布有可与所述基体表面相连接的内螺纹孔。

所述基体的所述凹坑的横截面为圆形，其深度范围为0.3到0.5厘米，所述圆形凹坑直径为0.3到0.5厘米，所述基体表面的粗糙度不高于0.2微米，以确保所述基体与所述固定套之间的良好贴合。

所述陶瓷棒的所述底座，长度与所述基体的所述凹坑的深度相一致，直径比所述凹坑直径小0.2到0.3毫米。

所述陶瓷棒材料可以为氮化硅，或者氧化铝，或者金属氮化物，所述陶瓷棒作为硬质耐磨相来改善所述捏合块的磨损性能。

所述纯铝垫片的厚度为0.1毫米，长度与所述凹坑内侧表面周长一致，宽度与所述凹坑的深度相一致。

所述陶瓷棒的所述棒体的长度为1到2厘米，顶端直径为0.1到0.3厘米，所述陶瓷棒的外表面粗糙度不超过0.2微米，且所述陶瓷棒的上表面和外表面之间的边缘进行光滑圆弧倒角处理。

所述固定套为铁基合金材料，表面渗氮层厚度不低于100微米，所述固定套虽然主要功能是将陶瓷棒固定在所述基体上，但由于在双螺杆挤出机工作过程中其外表面要与物料和填料相接触，并产生一定的磨损，因此其表面进行了必要的渗氮硬化处理，而表面渗氮层厚度不低于100微米的设计可以很好地满足所述固定套对磨损的要求。

本发明提供的一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆的制备方法，主要包括以下步骤：

（1）采用机加工的方法制备本发明所述螺杆的捏合块基体，可根据不同类型双螺杆挤出机和工况情况，确定所述固定套、陶瓷棒和基体的位置；

（2）采用烧结工艺制备高硬度所述陶瓷棒，并对其外表面和上表面与外表面之间的边缘进行抛光处理；

（3）采用机加工的方法制备本发明所述的带有圆锥内表面的固定套，并进行表面渗氮处理；

（4）将所述基体的凹坑内表面预先铺一层厚度0.1毫米的纯铝垫片，在所述陶瓷棒底座和棒体交界平面套入一个与所述陶瓷棒底座匹配的厚度0.1毫米的纯铝圆孔垫片，然后将所述陶瓷棒的所述底座缓慢拧入所述凹坑中，使凹坑、陶瓷棒和纯铝垫片之间紧密贴合；

（5）待所有所述陶瓷棒均放置完毕后，将上面步骤中制备得到的所述固定套与所述基体，以及所述陶瓷棒相配合进行安装到位，对固定套表面进行压力挤压并保持5-10分钟时间使得各个纯铝垫片根据配合情况发生充分的变形，并采用螺钉将所述固定套和所述基体之间固定连接，所述螺钉均经过表面强化处理，在固定过程中可以根据实际需要在所述固定套圆锥内表面和所述陶瓷棒棒体圆锥外表面之间预先垫上厚度0.1毫米的纯铝垫片；

（6）采用机加工的方法对所述固定套外表面进行抛光处理，使其尺寸和粗糙度均满足本发明的要求，并确保所述陶瓷棒均露出所述固定套表面，从而在磨损过程中能够使所述陶瓷棒作为主要承载体；

（7）将以上步骤获得的所述捏合块安装在所述螺杆上，获得本发明的双螺杆挤出机的螺杆，使用一段时间后如果出现所述捏合块元件损坏问题，可以将所述固定套进行拆卸后，根据实际情况对所述基体、所述固定套和所述陶瓷棒进行相应更换，即可获得全新的本发明的双螺杆挤出机的螺杆。

按照本发明提供的双螺杆挤出机的螺杆及其制备方法，具有如下优点：

1、本发明中的双螺杆挤出机的螺杆在关键螺杆元件捏合块表面引入了硬度极高的超强耐磨组分陶瓷棒，采用分散设计的方法覆盖整个捏合块特定区域的外表面，作为主要耐磨相承担与物料和填料之间的磨损，对捏合块基体形成保护，从而显著改善了捏合块的耐磨性能，可以适应各类高硬度物料和填料的磨损。

2、本发明中的陶瓷棒与基体之间的连接设计确保了其牢固结合，也可以实现便捷更换，可以很好地适应双螺杆挤出机长时间的服役。固定套采用铁基材质并进行渗氮处理，使其可以胜任存在一定的物料和填料磨损条件下确保所述陶瓷棒的完好固定，采用基体的凹坑固定方式与固定套相结合的方式，使得陶瓷棒可以牢固的固定和便捷的更换，而纯铝垫片的存在可以实现更换后同样的牢固固定。

3. 本发明中大量使用了厚度仅0.1毫米的纯铝垫片，有效实现了所述陶瓷棒与所述基体、以及所述固定套之间的牢固结合。在所述基体凹坑的内表面，在所述陶瓷棒底座和棒体交界平面，以及所述固定套圆锥内表面上均使用了厚度仅0.1毫米的纯铝垫片，并可根据需要确定使用一层或多层纯铝垫片，充分利用纯铝垫片优异的延展性，并在固定套安装过程中对固定套表面进行压力挤压并保持5-10分钟时间使得各个纯铝垫片根据配合情况发生充分的变形，最终使所述陶瓷棒得到牢固固定，从而在双螺杆挤出机的螺杆服役过程中，与被加工物料和填料充分发挥陶瓷棒的耐磨作用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的单个捏合块的整体结构示意图。

图3是本发明的陶瓷棒结构示意图。

图4是本发明的捏合块的基体结构示意图。

图5是本发明的捏合块的固定套结构示意图。

具体实施方式

参见图1-图5，按照本发明提供的一种可便捷更换耐磨捏合块元件的双螺杆挤出机，其采用的主要技术方案为：所述螺杆1的耐磨捏合块元件2包括固定套3、陶瓷棒4和基体5，所述基体5平行于所述螺杆1轴线方向的外表面均布有凹坑6，所述基体5表面分布有可用于与所述固定套3相连接的内螺纹孔7，所述陶瓷棒4包括底座41和棒体42两部分，所述棒体42为圆锥体，所述底座41为圆柱体，可放置于所述基体5的所述凹坑6中并相互配合，所述陶瓷棒4的所述底座41外表面与所述基体5的所述凹坑6内表面之间有纯铝垫片，所述固定套3的内部贯通分布有与所述陶瓷棒4相匹配的圆锥体内孔31，所述固定套3的端部分布有可与所述基体表面内螺纹孔7相连接的内螺纹孔32。

所述基体5的所述凹坑6的横截面为圆形，其深度范围为0.3到0.5厘米，所述圆形凹坑6直径为0.3到0.5厘米，所述凹坑6的尺寸设计兼顾所述陶瓷棒4的在所述基体5表面的分布密度和其与基体结合的牢固程度，所述基体表面的粗糙度不高于0.2微米，以确保所述基体与所述固定套之间的良好贴合。

所述陶瓷棒4的所述底座41长度与所述基体5的所述凹坑6的深度相一致，直径比所述凹坑6直径小0.2到0.3毫米。

所述陶瓷棒4材料可以为氮化硅，或者氧化铝，或者金属氮化物，所述陶瓷棒作为硬质耐磨相来改善所述捏合块的磨损性能。

所述纯铝垫片的厚度为0.1毫米，长度与所述凹坑6内侧表面周长一致，宽度与所述凹坑6的深度相一致，纯铝垫片在较小载荷下就会发生显著的塑性变形，该优异的延展性能通过弥补间隙和错位，有助于实现和协调不同部件之间的牢固贴合和固定。

所述陶瓷棒4的所述棒体42的长度为1到2厘米，顶端直径为0.1到0.3厘米，所述陶瓷棒4的外表面粗糙度不超过0.2微米，且所述陶瓷棒4的上表面和外表面之间的边缘进行光滑圆弧倒角处理，从而确保即使整个陶瓷棒边缘暴露出来后，不会与被挤出物料之间产生剧烈摩擦，避免陶瓷棒边缘出现崩角等现象。

所述固定套3为铁基合金材料，表面渗氮层厚度不低于100微米，所述固定套虽然主要功能是将陶瓷棒固定在所述基体上，但由于在双螺杆挤出机工作过程中其外表面要与物料和填料相接触，并产生一定的磨损，因此其表面进行了必要的渗氮硬化处理。

本发明提供的一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆的制备方法，主要包括以下步骤：

（1）采用机加工的方法制备本发明所述螺杆的捏合块基体，可根据不同类型双螺杆挤出机和工况情况，确定所述固定套、陶瓷棒和基体的位置；

（2）采用烧结工艺制备高硬度所述陶瓷棒，并对其外表面和上表面与外表面之间的边缘进行抛光处理；

（3）采用机加工的方法制备本发明所述的带有圆锥内表面的固定套，并进行表面渗氮处理；

（4）将所述基体的凹坑内表面预先铺一层厚度0.1毫米的纯铝垫片，在所述陶瓷棒底座和棒体交界平面套入一个与所述陶瓷棒底座匹配的厚度0.1毫米的纯铝圆孔垫片，然后将所述陶瓷棒的所述底座缓慢拧入所述凹坑中，使凹坑、陶瓷棒和纯铝垫片之间紧密贴合；

（5）待所有所述陶瓷棒均放置完毕后，将上面步骤中制备得到的所述固定套与所述基体，以及所述陶瓷棒相配合进行安装到位，对固定套表面进行压力挤压并保持5-10分钟时间使得各个纯铝垫片根据配合情况发生充分的变形，并采用螺钉将所述固定套和所述基体之间固定连接，所述螺钉均经过表面强化处理，从而确保其在整个服役过程中的耐磨性能优于所述固定套本身，在固定过程中可以根据实际需要在所述固定套圆锥内表面和所述陶瓷棒棒体圆锥外表面之间预先垫上厚度0.1毫米的纯铝垫片；

（6）采用机加工的方法对所述固定套外表面进行抛光处理，使其尺寸和粗糙度均满足本发明的要求，并确保所述陶瓷棒均露出所述固定套表面，从而在磨损过程中能够使所述陶瓷棒作为主要承载体；

（7）将以上步骤获得的所述捏合块安装在所述螺杆上，获得本发明的双螺杆挤出机的螺杆，使用一段时间后如果出现所述捏合块元件损坏问题，可以将所述固定套进行拆卸后，根据实际情况对所述基体、所述固定套和所述陶瓷棒进行相应更换，即可获得全新的本发明的双螺杆挤出机的螺杆。

根据以上实施例，所述双螺杆挤出机的螺杆的捏合块元件还可以换做销钉元件等螺杆元件，采用本发明的技术方案，同样可以显著改善螺杆的耐磨性能，并实现便捷更换。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆，其特征在于，所述螺杆的耐磨捏合块元件包括固定套、陶瓷棒和基体，所述基体平行于所述螺杆轴线方向的外表面均布有凹坑，所述基体表面分布有可用于与所述固定套相连接的内螺纹孔，所述陶瓷棒包括底座和棒体两部分，所述棒体为圆锥体，所述底座为圆柱体，可放置于所述基体的所述凹坑中并相互配合，所述陶瓷棒的所述底座外表面与所述基体的所述凹坑内表面之间有纯铝垫片，所述固定套的内部贯通分布有与所述陶瓷棒相匹配的圆锥体内孔，所述固定套的端部分布有可与所述基体表面相连接的内螺纹孔。

2.如权利要求1所述的一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆，其特征在于，所述基体的所述凹坑的横截面为圆形，其深度范围为0.3到0.5厘米，所述圆形凹坑直径为0.3到0.5厘米，所述基体表面的粗糙度不高于0.2微米。

3.如权利要求1所述的一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆，其特征在于，所述陶瓷棒的所述底座，长度与所述基体的所述凹坑的深度相一致，直径比所述凹坑直径小0.2到0.3毫米。

4.如权利要求3所述的一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆，其特征在于，所述陶瓷棒材料可以为氮化硅，或者氧化铝，或者金属氮化物。

5.如权利要求1所述的一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆，其特征在于，所述纯铝垫片的厚度为0.1毫米，长度与所述凹坑内侧表面周长一致，宽度与所述凹坑的深度相一致。

6.如权利要求1所述的一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆，其特征在于，所述陶瓷棒的所述棒体的长度为1到2厘米，顶端直径为0.1到0.3厘米，所述陶瓷棒的外表面粗糙度不超过0.2微米，且所述陶瓷棒的上表面和外表面之间的边缘进行光滑圆弧倒角处理。

7.如权利要求1所述的一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆，其特征在于，所述固定套为铁基合金材料，表面渗氮层厚度不低于100微米。

8.一种上述权利要求1-7任意一项所述的一种双螺杆挤出机的可便捷更换耐磨捏合块元件的螺杆的制备方法，主要包括以下步骤：

（1）采用机加工的方法制备本发明所述螺杆的捏合块基体；

（2）采用烧结工艺制备高硬度所述陶瓷棒，并对其外表面和上表面与外表面之间的边缘进行抛光处理；

（3）采用机加工的方法制备本发明所述的固定套，并进行表面渗氮处理；

（4）将所述基体的凹坑内表面预先铺一层厚度0.1毫米的纯铝垫片，在所述陶瓷棒底座和棒体交界平面套入一个与所述陶瓷棒底座匹配的厚度0.1毫米的纯铝圆孔垫片，然后将所述陶瓷棒的所述底座缓慢拧入所述凹坑中，使凹坑、陶瓷棒和纯铝垫片之间紧密贴合；

（5）待所有所述陶瓷棒均放置完毕后，将上面步骤中制备得到的所述固定套与所述基体，以及所述陶瓷棒相配合进行安装到位，对固定套表面进行压力挤压并保持5-10分钟时间，使得各个纯铝垫片根据配合情况发生充分的变形，并采用螺钉将所述固定套和所述基体之间固定连接，所述螺钉均经过表面强化处理；

（6）采用机加工的方法对所述固定套外表面进行抛光处理，使其尺寸和粗糙度均满足本发明的要求，并确保所述陶瓷棒均露出所述固定套表面；

（7）将以上步骤获得的所述捏合块安装在所述螺杆上，获得本发明的双螺杆挤出机的螺杆，使用一段时间后如果出现所述捏合块元件损坏问题，可以将所述固定套进行拆卸后，根据实际情况对所述基体、所述固定套和所述陶瓷棒进行相应更换，即可获得全新的本发明的双螺杆挤出机的螺杆。