CN111715883A - 一种挤出机筒体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种挤出机筒体的制备方法，属于挤出机筒体技术领域，包括步骤：制备合金粉末、球磨、压片、贴片、脱脂、烧结、冷却与后加工获得筒体成品。本发明提供的制备方法，成本低，工艺简单，该制备方法通过控制合金粉末的成分以及与树脂结合剂的混合比例，同时严格控制脱脂与烧结的温度控制，所制备的筒体耐磨性和耐腐蚀性好，使用寿命长。

Description

一种挤出机筒体的制备方法
技术领域
本发明属于挤出机筒体技术领域，具体涉及一种挤出机筒体的制备方法。
背景技术
挤出机属于塑料机械的种类之一。挤出机依据机头料流方向以及螺杆中心线的夹角，可以将机头分成直角机头和斜角机头等。螺杆挤出机是依靠螺杆旋转产生的压力及剪切力，能使得物料可以充分进行塑化以及均匀混合，通过口模成型。螺杆挤出机主要包括传动机构、加料机构、筒体、螺杆、机头和口模等六个部分，其中筒体与螺杆相摩擦，更换频繁。
目前常用的筒体结构如图1，筒体本体1的材料为45号钢，在筒体本体1的内部与螺杆接触的部分镶对称的两个半合金套2来提高筒体的耐磨性，此筒体最大的问题是两个半合金套2对齐镶入筒体本体内无法做到合缝3处无一丝缝隙，合缝3处易被筒体内部的原料腐蚀而损坏。为了解决图1筒体的缺陷，市场上存在改进筒体如图2，将整体合金套4镶入筒体本体1内，此筒体的缺点为：1)整体价格为图1中筒体的3-4倍；2)筒体在整体受热后，45号钢的筒体本体1与合金套4的热膨胀系数相差较大，使筒体本体1与合金套4之间将产生缝隙，因此使用寿命依旧较短。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种挤出机筒体的制备方法，成本低，工艺简单，所制备的筒体耐磨性和耐腐蚀性好，使用寿命长。
本发明提供了如下的技术方案：
一种挤出机筒体的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备合金粉末：称取质量份数分别为C：2.5-3.8份、Cr：18-29份、Fe：0-5份、W：9-15份、Ni：2-6份的粉末，混合均匀获得合金粉末；
S2、球磨：将合金粉末与树脂结合剂按质量比为20：1的比例充分混合，然后球磨分散均化获得合金粉末混合物；
S3、压片：将球磨好的合金粉末混合物压片，制成1-5mm厚的合金层，然后风干备用；
S4、贴片：在筒体本体的内表面刷涂一层树脂结合剂，将S3中获得的合金层裁剪为合适尺寸，然后贴于筒体本体的内表面，压实并烘干；
S5、脱脂：将贴好合金层的筒体本体放入真空脱脂炉中脱脂，脱脂温度140-650℃；
S6、烧结：脱脂完成后，按2-7℃/min的速度升温至920-1300℃，保温120-480min，烧结成型；
S7：冷却与后加工：烧结结束后进行炉冷并出炉，然后进行后加工获得筒体成品。
优选的，所述S2和S4中的树脂结合剂的成分包括PP、POE、抗氧剂和润滑剂，各成分的质量份数分别为：PP 419份、POE 376份、抗氧剂3.6份、润滑剂2.4份。
优选的，所述S2中的球磨时间4-8h。
优选的，所述S2中球磨后获得合金粉末混合物的粒度范围为5-100μm。
优选的，所述S4中烘干温度为40-120℃，烘干时间12-24h。
优选的，所述S5中脱脂的温度控制方式为：以<5℃/h的速度进行升温，每升温100℃进行一次保温，每次保温时间为120min，直至达到脱脂温度后保温120min。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过将合金粉末与树脂结合剂相混合，经球磨、压片、贴片等工艺在筒体本体的内表面形成一层合金层，均匀性和致密性好，不易被腐蚀，耐磨性好，使用寿命长；现有合金套组装成品存在装配间隙，存在较大热传递损失，容易造成温控失真，灵敏性能下降，本发明由于合金与基体间属于冶金结合，基体与合金属于整体结构，不会产生间隙接触性温度损失，能真实准确地反映筒体内部工作温度。
(2)本发明采用S1中配方的合金粉末，所形成的合金层耐磨性好，将合金粉末与树脂结合剂以质量比为20：1的比例充分混合，树脂结合剂主要是提供成型载体，确保成膜的顺利完成并能任意切割需要的尺寸，保证合金涂覆的顺利完成，由于树脂结合剂任性好，装载量大，能制作高致密性的涂层，有利于提高合金涂层的致密性，减少烧结成型过程的收缩量，确保产品质量及烧结合格率。
(3)本发明提供的制备方法中，采用阶段性升温和保温的脱脂方式，充分脱除树脂结合剂，完成合金涂层的最终收缩，确保最终成品的产品质量和合金性能；以2-7℃/min的速度升温至920-1300℃，保温120-480min的方式进行烧结成型，能够提高合金层的致密性以及合金层与筒体本体的结合牢固性，使两者间不易产生缝隙。
(4)本发明制备的合金层厚度为1-5mm，与现有筒体中的合金套相比，厚度大幅度减小，从而避免了筒体受热时，合金层与筒体本体因膨胀系数不同而产生间隙。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有筒体的结构示意图；
图2是另一现有筒体的结构示意图；
图3是本发明制备的筒体的结构示意图。
图中标记为：1、筒体本体；2、半合金套；3、合缝；4、合金套；5、合金层。
具体实施方式
实施例1
一种挤出机筒体的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备合金粉末：称取质量份数分别为C：2.5份、Cr：18份、W：9份、Ni：2份的粉末，混合均匀获得合金粉末；
S2、球磨：将合金粉末与树脂结合剂按质量比为20：1的比例充分混合，然后球磨4-8h，分散均化获得合金粉末混合物，粒度范围为5-100μm，其中树脂结合剂的成分包括PP419份、POE 376份、抗氧剂3.6份、润滑剂2.4份；
S3、压片：将球磨好的合金粉末混合物压片，制成1mm厚的合金层，然后风干备用；
S4、贴片：在筒体本体的内表面刷涂一层树脂结合剂，将S3中获得的合金层裁剪为合适尺寸，然后贴于筒体本体的内表面，压实并烘干，烘干温度为40℃，烘干时间24h；
S5、脱脂：将贴好合金层的筒体本体放入真空脱脂炉中脱脂，温度控制方式为：以2℃/h的速度进行升温，每升温100℃进行一次保温，每次保温时间为120min，直至达到脱脂温度140℃后保温120min；
S6、烧结：脱脂完成后，按2℃/min的速度升温至920℃，保温480min，烧结成型；
S7：冷却与后加工：烧结结束后进行炉冷并出炉，然后进行后加工获得筒体成品，如图3，筒体结构包括筒体本体1和合金层5。
筒体烧结后无裂纹、气孔。
耐磨测试：与6542工具钢对比，重量损失比为1：3，达到设计要求(设计要求准<1：2.5)。
腐蚀测试：与304不锈钢在HCl溶液中浸泡腐蚀，腐蚀速率比为0.25：1，满足设计要求(设计要求<0.3：1)。
实施例2
一种挤出机筒体的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备合金粉末：称取质量份数分别为C：3.8份、Cr：29份、Fe：5份、W：15份、Ni：6份的粉末，混合均匀获得合金粉末；
S2、球磨：将合金粉末与树脂结合剂按质量比为20：1的比例充分混合，然后球磨4-8h，分散均化获得合金粉末混合物，粒度范围为5-100μm，其中树脂结合剂的成分包括PP419份、POE 376份、抗氧剂3.6份、润滑剂2.4份；
S3、压片：将球磨好的合金粉末混合物压片，制成5mm厚的合金层，然后风干备用；
S4、贴片：在筒体本体的内表面刷涂一层树脂结合剂，将S3中获得的合金层裁剪为合适尺寸，然后贴于筒体本体的内表面，压实并烘干，烘干温度为120℃，烘干时间12h；
S5、脱脂：将贴好合金层的筒体本体放入真空脱脂炉中脱脂，温度控制方式为：以3℃/h的速度进行升温，每升温100℃进行一次保温，每次保温时间为120min，直至达到脱脂温度650℃后保温120min；
S6、烧结：脱脂完成后，按7℃/min的速度升温至1300℃，保温120min，烧结成型；
S7：冷却与后加工：烧结结束后进行炉冷并出炉，然后进行后加工获得筒体成品，如图3，筒体结构包括筒体本体1和合金层5。
筒体烧结后无裂纹、气孔。
耐磨测试：与6542工具钢对比，重量损失比为1：3，达到设计要求(设计要求准<1：2.5)。
腐蚀测试：与304不锈钢在HCl溶液中浸泡腐蚀，腐蚀速率比为0.27：1，满足设计要求(设计要求<0.3：1)。
实施例3
一种挤出机筒体的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备合金粉末：称取质量份数分别为C：3份、Cr：23份、Fe：3份、W：12份、Ni：4份的粉末，混合均匀获得合金粉末；
S2、球磨：将合金粉末与树脂结合剂按质量比为20：1的比例充分混合，然后球磨4-8h，分散均化获得合金粉末混合物，粒度范围为5-100μm，其中树脂结合剂的成分包括PP419份、POE 376份、抗氧剂3.6份、润滑剂2.4份；
S3、压片：将球磨好的合金粉末混合物压片，制成3mm厚的合金层，然后风干备用；
S4、贴片：在筒体本体的内表面刷涂一层树脂结合剂，将S3中获得的合金层裁剪为合适尺寸，然后贴于筒体本体的内表面，压实并烘干，烘干温度为100℃，烘干时间15h；
S5、脱脂：将贴好合金层的筒体本体放入真空脱脂炉中脱脂，温度控制方式为：以4℃/h的速度进行升温，每升温100℃进行一次保温，每次保温时间为120min，直至达到脱脂温度500℃后保温120min；
S6、烧结：脱脂完成后，按4℃/min的速度升温至1200℃，保温360min，烧结成型；
S7：冷却与后加工：烧结结束后进行炉冷并出炉，然后进行后加工获得筒体成品，如图3，筒体结构包括筒体本体1和合金层5。
筒体烧结后无裂纹、气孔。
耐磨测试：与6542工具钢对比，重量损失比为1：2.7，达到设计要求(设计要求准<1：2.5)。
腐蚀测试：与304不锈钢在HCl溶液中浸泡腐蚀，腐蚀速率比为0.26：1，满足设计要求(设计要求<0.3：1)。
对比例1
将实施例1中S2合金粉末与树脂结合剂的质量比为20：1改为20：3，其它工艺条件不变。
筒体成品烧结后有微裂纹，分析原因可能由于树脂含量太高，分解时排出大量气体，造成合金微裂纹。
耐磨测试：与6542工具钢对比，重量损失比为1：1.5，未达到设计要求(设计要求准<1：2.5)。
腐蚀测试：与304不锈钢在HCl溶液中浸泡腐蚀：腐蚀速率比为1：1.12，未达到设计要求(设计要求<0.3：1)。
对比例2
将实施例2中S2合金粉末与树脂结合剂的质量比为20：1改为20：2，其它工艺条件不变。
筒体成品烧结后有气孔。
耐磨测试：与6542工具钢对比，重量损失比为1：2，未达到设计要求(设计要求准<1：2.5)。
腐蚀测试：与304不锈钢在HCl溶液中浸泡腐蚀：腐蚀速率比为1：1未达到设计要求(设计要求<0.3：1)。
对比例3
将实施例3中S5的脱脂温控方式改为以10℃/h的速度进行升温，直至达到脱脂温度500℃后保温120min；将S6中的烧结工艺改为按10℃/min的速度升温至1200℃，保温360min，烧结成型；其它工艺条件不变。
筒体成品烧结后有微裂纹。
耐磨测试：与6542工具钢对比，重量损失比为1：1.3，未达到设计要求(设计要求准<1：2.5)。
腐蚀测试：与304不锈钢在HCl溶液中浸泡腐蚀：腐蚀速率比为1：1，未达到设计要求(设计要求<0.3：1)。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种挤出机筒体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备合金粉末：称取质量份数分别为C：2.5-3.8份、Cr：18-29份、Fe：0-5份、W：9-15份、Ni：2-6份的粉末，混合均匀获得合金粉末；
S2、球磨：将合金粉末与树脂结合剂按质量比为20：1的比例充分混合，然后球磨分散均化获得合金粉末混合物；
S3、压片：将球磨好的合金粉末混合物压片，制成1-5mm厚的合金层，然后风干备用；
S4、贴片：在筒体本体的内表面刷涂一层树脂结合剂，将S3中获得的合金层裁剪为合适尺寸，然后贴于筒体本体的内表面，压实并烘干；
S5、脱脂：将贴好合金层的筒体本体放入真空脱脂炉中脱脂，脱脂温度140-650℃；
S6、烧结：脱脂完成后，按2-7℃/min的速度升温至920-1300℃，保温120-480min，烧结成型；
S7：冷却与后加工：烧结结束后进行炉冷并出炉，然后进行后加工获得筒体成品。
2.根据权利要求1所述的一种挤出机筒体的制备方法，其特征在于，所述S2和S4中的树脂结合剂的成分包括PP、POE、抗氧剂和润滑剂，各成分的质量份数分别为：PP 419份、POE376份、抗氧剂3.6份、润滑剂2.4份。
3.根据权利要求1所述的一种挤出机筒体的制备方法，其特征在于，所述S2中的球磨时间4-8h。
4.根据权利要求1所述的一种挤出机筒体的制备方法，其特征在于，所述S2中球磨后获得合金粉末混合物的粒度范围为5-100μm。
5.根据权利要求1所述的一种挤出机筒体的制备方法，其特征在于，所述S4中烘干温度为40-120℃，烘干时间12-24h。
6.根据权利要求1所述的一种挤出机筒体的制备方法，其特征在于，所述S5中脱脂的温度控制方式为：以<5℃/h的速度进行升温，每升温100℃进行一次保温，每次保温时间为120min，直至达到脱脂温度后保温120min。
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