CN113172225A - 一种双螺杆整体合金衬套及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双螺杆整体合金衬套及其制备方法，包括压头，模套和芯模，所述模套包括外模套和内模套，所述内模套与芯模之间放置合金粉末，首先对热压烧结炉抽真空，然后加压，对粉末进行冷压成型，之后开始升温，进行热压烧结，保温完成后卸压，继续升温至粉末熔点，最后断电自然降温。温度低于100℃后出炉；通过采用热压烧结工艺，提出一种具有高耐磨、耐腐蚀且加工工艺简单、生产成本低的双螺杆整体合金衬套及其制备方法。该方法既能改善真空烧结工艺产品的力学性能和耐磨性，提高产品的使用寿命,又能明显降低热等静压工艺的制备成本。

Description

一种双螺杆整体合金衬套及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种双螺杆整体合金衬套及其制备方法。
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，这些行业大量地装备双螺杆挤出机，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、耐腐蚀的原材料提高机筒的使用寿命，减少挤出机的停机检修维护次数，提高生产效率。
目前，双螺杆挤出机用复合整体衬套的制备主要采用真空烧结工艺和热等静压工艺。真空烧结整体衬套虽然设备简单，成本低，但产品难以实现高致密，力学性能偏低，耐磨层与基体金属的结合强度低，使用寿命不如热等静压工艺制备的产品。
而热等静压工艺制备的整体衬套密度高，力学性能好，界面结合强度高，耐磨性优异，但是对设备的要求高，产品变形大，加工量大，原材料浪费较多，综合成本高。
发明内容
本发明提供一种双螺杆整体合金衬套及其制备方法用来克服现有技术中复合整体衬套难以实现高致密，力学性能偏低的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明公开了一种双螺杆整体合金衬套，包括压头，模套和芯模，所述模套包括外模套和内模套，所述内模套与芯模之间放置合金粉末。
其制备方法包括：
1)采用的原料粉末为铁基合金粉末，按重量百分比计，所述铁基合金粉末包括：C：3.45％，Cr：30.07％，B：2.26％，Si：3.26％，Ni：3.33％，Mo：2.05％，Fe：余量；
2)采用的热压模具为等静压石墨模具，为防止合金粉末与模套粘连，在模套内腔均匀喷涂BN脱模剂，喷涂不少于2次，每次喷涂完后干燥约1h；
3)将合金粉末均匀装填进内模套的内腔，在合金粉末上部放置压头，将模具放入热压炉内后，对炉腔抽真空，时间为1-2h，真空度小于10Pa；
4)对合金粉末冷压成型，压力为20-40Mpa，加压时间为10-30min；
5)加热烧结，40min升温至300℃，50min升温至800℃，800℃保温2h，之后卸压，继续升温35min至1150℃，保温30min；
6)降温，3-4h降温至500℃，之后设备断电，自然降温，冷却至100℃以下后出炉；
7)热处理去除应力，按照3-5℃/min的速率升温至700-750℃，保温3-4h，然后以15-20℃/h的速率降温至150℃，之后在炉内自然冷却；
8)机加工，将烧结好的毛坯精加工至最终成品，即得铁基合金双螺杆整体合金衬套。
进一步的，所述芯模呈“8”字结构设计。
进一步的，步骤3)中，将合金粉末均匀装填进模腔，在合金粉末上部放置压头，将模具放入热压炉内后，对炉腔抽真空，时间为1h，真空度为1Pa。
进一步的，步骤4)中，对合金粉末冷压成型，压力30Mpa，加压时间30min。
进一步的，步骤6)中，降温，220min降温至500℃，之后设备断电，自然降温，冷却至100℃以下后出炉。
进一步的，步骤7)中，热处理去除应力，按照3℃/min的速率升温至700℃，保温3.5h，然后以15℃/h的速率降温至150℃，之后在炉内自然冷却。
本发明所达到的有益效果是：通过采用热压烧结工艺，提出一种具有高耐磨、耐腐蚀且加工工艺简单、生产成本低的双螺杆整体合金衬套及其制备方法。该方法既能改善真空烧结工艺产品的力学性能和耐磨性，提高产品的使用寿命,又能明显降低热等静压工艺的制备成本。
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是本发明的正视示意图；
图2是本发明的俯视示意图。
图中：1、压头；2、外模套；3、内模套；4、合金粉末；5、芯模。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1-2所示，一种双螺杆整体合金衬套包括压头1，模套和芯模5，所述模套包括外模套2和内模套3，所述内模套3与芯模5之间放置合金粉末4。
所述芯模5呈“8”字结构设计。
其制备方法包括：
1)采用的原料粉末为铁基合金粉末，按重量百分比计，所述铁基合金粉末包括：C：3.45％，Cr：30.07％，B：2.26％，Si：3.26％，Ni：3.33％，Mo：2.05％，Fe：余量；
2)采用的热压模具为等静压石墨模具，为防止合金粉末与模套粘连，在模套内腔均匀喷涂BN脱模剂，喷涂不少于2次，每次喷涂完后干燥约1h；
3)将合金粉末4均匀装填进内模套3的内腔，在合金粉末4上部放置压头1，将模具放入热压炉内后，对炉腔抽真空，时间为1-2h，真空度小于10Pa；
4)对合金粉末4冷压成型，压力为20-40Mpa，加压时间为10-30min；
5)加热烧结，40min升温至300℃，50min升温至800℃，800℃保温2h，之后卸压，继续升温35min至1150℃，保温30min；
6)降温，3-4h降温至500℃，之后设备断电，自然降温，冷却至100℃以下后出炉；
7)热处理去除应力，按照3-5℃/min的速率升温至700-750℃，保温3-4h，然后以15-20℃/h的速率降温至150℃。之后在炉内自然冷却；
8)机加工，将烧结好的毛坯精加工至最终成品，即得铁基合金双螺杆整体合金衬套。
步骤3)中，将合金粉末4均匀装填进模腔，在合金粉末4上部放置压头1，将模具放入热压炉内后，对炉腔抽真空，时间为1h，真空度为1Pa。
步骤4)中，对合金粉末4冷压成型，压力30Mpa，加压时间30min。
步骤6)中，降温，220min降温至500℃，之后设备断电，自然降温，冷却至100℃以下后出炉。
步骤7)中，热处理去除应力，按照3℃/min的速率升温至700℃，保温3.5h，然后以15℃/h的速率降温至150℃，之后在炉内自然冷却。
上述制备得到整体合金衬套的各性能效果如下：
合金层硬度 磨损失重 10％盐酸腐蚀电位
铁基合金 HRC：64 0.0128g 2.100×10<sup>-6</sup>A/cm<sup>2</sup>
最后应说明的是：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 (7)

1.一种双螺杆整体合金衬套，其特征在于，包括压头，模套和芯模，所述模套包括外模套和内模套，所述内模套与芯模之间放置合金粉末。
2.根据权利要求1所述的双螺杆整体合金衬套，其特征在于，所述芯模呈“8”字结构设计。
3.根据权利要求1所述的双螺杆整体合金衬套，其特征在于，制备方法包括：
1)采用的原料粉末为铁基合金粉末，按重量百分比计，所述铁基合金粉末包括：C：3.45％，Cr：30.07％，B：2.26％，Si：3.26％，Ni：3.33％，Mo：2.05％，Fe：余量；
2)采用的热压模具为等静压石墨模具，为防止合金粉末与模套粘连，在模套内腔均匀喷涂BN脱模剂，喷涂不少于2次，每次喷涂完后干燥约1h；
3)将合金粉末均匀装填进内模套的内腔，在合金粉末上部放置压头，将模具放入热压炉内后，对炉腔抽真空，时间为1-2h，真空度小于10Pa；
4)对合金粉末冷压成型，压力为20-40Mpa，加压时间为10-30min；
5)加热烧结，40min升温至300℃，50min升温至800℃，800℃保温2h，之后卸压，继续升温35min至1150℃，保温30min；
6)降温，3-4h降温至500℃，之后设备断电，自然降温，冷却至100℃以下后出炉；
7)热处理去除应力，按照3-5℃/min的速率升温至700-750℃，保温3-4h，然后以15-20℃/h的速率降温至150℃，之后在炉内自然冷却；
8)机加工，将烧结好的毛坯精加工至最终成品，即得铁基合金双螺杆整体合金衬套。
4.根据权利要求3所述的双螺杆整体合金衬套的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，将合金粉末均匀装填进模腔，在合金粉末上部放置压头，将模具放入热压炉内后，对炉腔抽真空，时间为1h，真空度为1Pa。
5.根据权利要求3所述的双螺杆整体合金衬套的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，对合金粉末冷压成型，压力30Mpa，加压时间30min。
6.根据权利要求3所述的双螺杆整体合金衬套的制备方法，其特征在于，所述步骤6)中，降温，220min降温至500℃，之后设备断电，自然降温，冷却至100℃以下后出炉。
7.根据权利要求3所述的双螺杆整体合金衬套的制备方法，其特征在于，步骤7)中，热处理去除应力，按照3℃/min的速率升温至700℃，保温3.5h，然后以15℃/h的速率降温至150℃，之后在炉内自然冷却。
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