CN216423398U - 一种双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于粉末冶金成型技术领域，特别涉及一种双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯。本实用新型的双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯，整体为长条状，粉末冶金锭坯的截面外形为跑道形或与衬套截面外形接近的具有5个边以上的多边形，截面上具有两个对称分布的内孔。本实用新型的粉末冶金锭坯能够解决传统的长方形或圆形热等静压粉末冶金锭坯用于挤出机衬套所具有的合金材料用量大、利用率低，以及后续加工量大、加工成本高的问题，能够节省价格昂贵的耐磨耐腐蚀合金材料，比传统的长方形锭坯节省30％以上。

Description

一种双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯

技术领域

本实用新型属于粉末冶金成型技术领域，特别涉及一种双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯。

背景技术

塑料作为一种很重要的高分子材料，在人类日常生活及工程领域起着很重要的作用。在塑料生产过程中，往往会产生一些强腐蚀性物质，如硫酸、硝酸、盐酸、磷酸等。同时，为了提高塑料制品的强度、韧性、抗破坏性和耐热性，需要向塑料里添加大量增强物添加剂，如陶瓷粉末、玻璃纤维等。因此，随着对塑料制品性能要求的提高，对塑料机械关键零部件的耐热、耐磨、耐腐蚀等性能提出了更高的要求。

目前，双螺杆挤出机的机壳一般采用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，在强腐蚀介质以及添加玻璃纤维的环境中，以前广泛使用的模具钢、不锈钢、表面氮化处理钢等材料制备的塑料挤出机衬套已经不能满足使用要求，衬套很快就失效报废，从而严重影响到生产的正常进行，需要经常更换零部件，生产效率低，成本高，制品的质量差并且不稳定。

为解决上述问题，现有技术中采用耐磨耐腐蚀合金棒料来加工整体衬套，一般的，将粉末冶金锭坯加工成长方形或者圆形。但双螺杆挤出机衬套的截面外形接近跑道形(即长方形的两短边分别由与长方形相应短边内切的弧线或半圆代替)，传统的长方形或圆形热等静压粉末冶金锭坯用于挤出机衬套存在合金材料用量大、利用率低，以及后续加工量大、加工成本高的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯，该粉末冶金锭坯的形状和尺寸接近成品衬套，一方面减少了价格昂贵的耐磨耐腐蚀材料用量，另一方面加工量少，大幅降低加工成本。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯，粉末冶金锭坯整体为长条状，截面外形为跑道形或与衬套截面外形接近的具有5个边以上的多边形，所述截面上具有两个对称分布的内孔。

进一步地，粉末冶金锭坯包括基体钢层和设置于基体层内表面的耐磨耐腐蚀层。

优选地，所述粉末冶金锭坯在所述基体钢层和所述耐磨耐腐蚀层之间还设置有冶金结合层，所述冶金结合层是所述基体钢层材料与所述耐磨耐腐蚀层材料实现冶金结合后形成的。

优选地，所述冶金结合层是通过热等静压工艺制备的。

进一步地，所述粉末冶金锭坯的截面外形为与所述衬套截面外形接近的八边形。

优选地，所述八边形为左右对称和上下对称图形。

优选地，所述截面上的两个内孔均为圆形，两个所述内孔以所述截面的竖直中心线为对称轴。

进一步地，所述耐磨耐腐蚀层的材料为铁基合金、镍基合金、钴基合金或者金属陶瓷。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：

本实用新型的双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯基于成品衬套的外形一般为跑道形且具有双C形内孔的特点，并且为了保证在粉末冶金锭坯能加工出衬套成品的情况下尽量减小加工量，需要粉末冶金锭坯外形和内孔尺寸尽量接近衬套成品。本实用新型将粉末冶金锭坯的横截面加工成跑道形或类跑道多边形(即：与所述衬套横截面外形接近的、具有5个边以上的多边形)，特别是八边形，解决传统的长方形或圆形热等静压粉末冶金锭坯用于挤出机衬套所具有的合金材料用量大、利用率低，以及后续加工量大、加工成本高的问题，该粉末冶金锭坯通过简单加工即可形成与机壳匹配的衬套，材料利用率高，加工量少，能够节省价格昂贵的耐磨耐腐蚀合金材料，比传统的长方形锭坯节省30％以上。

另外，本实用新型的双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯以耐磨耐腐蚀合金粉末作为原料，形成单层结构的粉末冶金锭坯，解决传统挤出机用氮化钢衬套、高铬铸铁衬套耐磨耐腐蚀性差，使用效果不佳的问题。

优选为双层复合结构，其中基体外层为传统模具钢或不锈钢等材料，内层为耐磨耐腐蚀层，通过冶金结合的方式将外层和内层结合，从而在保证衬套使用寿命的情况下进一步降低耐磨耐腐蚀性材料的使用量，降低成本。

热等静压粉末冶金工艺生产的粉末冶金锭坯相对于传统的冶金工艺来说，合金含量可以更高，微观组织细小，具有更好的致密性、均匀性、强度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性。本实用新型的双螺杆挤出机衬套用热等静压粉末冶金锭坯采用热等静压粉末冶金工艺，通过设计包套的形状，将耐磨耐腐蚀合金粉末热等静压成接近成品衬套形状和尺寸的粉末冶金锭坯，一方面使得衬套的耐磨耐腐蚀性能和使用效果会有大幅提升，另一方面材料利用率高，加工量少，与常规长方形或圆形热等静压粉末冶金锭坯相比，耐磨耐腐蚀合金的用量和加工成本大幅降低。采用热等静压粉末冶金工艺制备的本实用新型的双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯致密度好，硬度高，耐磨耐腐蚀性好，其致密度接近100％，硬度能达到HRC 63以上。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1是本实用新型实施例中双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯的剖面结构示意图。

图中的附图标记说明如下：

1.耐磨耐腐蚀层、2.基体钢层、3.内孔

具体实施方式

下面将对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合具体实施例对本实用新型的双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯做进一步描述。

如图1所示，本实用新型所提供的双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯，粉末冶金锭坯的截面外形为跑道形或类跑道多边形(例如图1所示的八边形或者十边形、十二边形等)，该粉末冶金锭坯为合金粉末通过热等静压粉末冶金工艺制备，截面上具有两个对称分布的内孔3，粉末冶金锭坯的耐磨耐腐蚀层1的材料为耐磨耐腐蚀合金(例如铁基合金、镍基合金、钴基合金、金属陶瓷)。由于热等静压粉末冶金工艺生产的材料相对于传统的冶金工艺来说，合金含量可以更高，微观组织细小，具有更好的致密性、均匀性、强度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性。因此衬套的使用寿命显著增长。同时，通过包套设计和工艺设计，将热等静压粉末冶金锭坯的形状和尺寸尽量接近成品衬套，一方面减少了价格昂贵的耐磨耐腐蚀材料用量，另一方面在加工为成品衬套的过程中加工量少，大幅降低加工成本。

本实用新型的具体实施例中，双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯的制备工艺具体为：

a)通过气雾化制粉工艺方法制备合金粉末，所述合金粉末为铁基合金粉末、镍基合金粉末、钴基合金粉末或金属陶瓷粉末，这些粉末可以是符合衬套内层耐磨耐腐蚀要求的任何市售产品，优选地，镍基合金粉末的化学成分的质量百分比为C：0.5％～1.3％，Cr：5％～10％，Si：1％～5％，B：0.5％～3.5％ (例如C：0.5％，Cr：5％，Si：1％，B：3.5％或者C：1.3％，Cr：10％，Si： 5％，B：0.5％，W：10％或者C：1％，Cr：8％，Si：3％，B：2％，W：20％)，余量为Ni和少量杂质，钴基合金粉末的化学成分的质量百分比为Cr： 20～31％，W：3～13％，Mo：0～30％，C：0.5～2％，Si：0.5～4％(例如Cr：31％， W：13％，C：2％，Si：0.5％或者Cr：25％，W：8％，Mo：30％，C：1％， Si：2％或者Cr：20％，W：3％，Mo：10％，C：0.5％，Si：4％)，余量为 Co及少量杂质。

b)以低碳钢为材料，通过机加工制备热等静压用八边形的外包套、两个圆筒形的内包套管(套管直径与粉末冶金锭坯的圆形内孔3直径相同)、及用于焊接密封的上盖和下盖；

c)将外包套、内包套管、上盖、下盖装配后，通过氩弧焊接方法焊接，然后将气雾化制备的镍基合金粉末装填入外包套和内包套之间的空隙，用振动台振实，装满粉末；

d)将装粉振实后的包套置于脱气炉内进行抽真空脱气，脱气炉保温温度为300℃～600℃(例如400℃、500℃等)，真空度达到1×10^-2Pa以后保温2～6 小时(例如3小时、4小时、5小时等)；

e)将脱气后的包套放入热等静压炉内进行热等静压处理，热等静压处理温度为900℃～1200℃(例如950℃、1000℃、1100℃等)，压力为 100MPa～200MPa(例如120MPa、140MPa、160MPa、180MPa等)，保温保压时间为2～6小时(例如3小时、4小时、5小时)，冷却出炉后获得双螺杆挤出机衬套用热等静压粉末冶金锭坯。

实施例1

本实施例的双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯，耐磨耐腐蚀层1的材料为镍基耐磨耐腐蚀合金。粉末冶金锭坯的截面外形为八边形，截面上具有两个对称分布的圆形内孔3。

该双螺杆挤出机衬套用热等静压粉末冶金锭坯的制备方法，工艺步骤如下：

a)通过气雾化制粉工艺方法制备镍基合金粉末，该镍基合金粉末的化学成分的质量百分比为C：1.3％，Cr：10％，Si：5％，B：0.5％，W：10％，余量为Ni和少量杂质；

b)以低碳钢为材料，通过机加工制备热等静压用八边形的外包套、两个圆筒形的内包套管、及用于焊接密封的上盖和下盖；

c)将外包套、内包套管、上盖、下盖装配后，通过氩弧焊接方法焊接，然后将气雾化制备的镍基合金粉末装填入外包套和内包套管之间的空隙，用振动台振实，装满粉末；

d)将装粉振实后的包套置于脱气炉内进行抽真空脱气(在上盖上设置有用于焊接脱气管的通孔)，脱气炉保温温度为300℃，真空度达到1×10^-2Pa 以后保温6小时；

e)将脱气后的包套放入热等静压炉内进行热等静压处理，热等静压处理温度为1000℃，压力为100MPa，保温保压时间为2小时，冷却出炉后获得双螺杆挤出机衬套用热等静压粉末冶金锭坯。

实施例2

本实施例的双螺杆挤出机衬套用压粉末冶金锭坯，耐磨耐腐蚀层1的材料为镍基耐磨耐腐蚀合金。粉末冶金锭坯的截面外形为八边形，截面上具有两个对称分布的圆形内孔3。

该双螺杆挤出机衬套用热等静压粉末冶金锭坯的制备方法，工艺步骤如下：

a)通过气雾化制粉工艺方法制备镍基合金粉末，该钴基合金粉末的化学成分的质量百分比为Cr：20％，W：3％，Mo：10％，C：0.5％，Si：4％，余量为Co及少量杂质；

b)以低碳钢为材料，通过机加工制备热等静压用八边形的外包套、两个圆筒形的内包套管、及用于焊接密封的上盖和下盖；

c)将外包套、内包套管、上盖、下盖装配后，通过氩弧焊接方法焊接，然后将气雾化制备的镍基合金粉末装填入外包套和内包套之间的空隙，用振动台振实，装满粉末；

d)将装粉振实后的包套置于脱气炉内进行抽真空脱气，脱气炉保温温度为600℃，真空度达到1×10^-2Pa以后保温2小时；

e)将脱气后的包套放入热等静压炉内进行热等静压处理，热等静压处理温度为1100℃，压力为200MPa，保温保压时间为6小时，冷却出炉后获得双螺杆挤出机衬套用热等静压粉末冶金锭坯。

在制作双层结构的粉末冶金锭坯时，可以将实施例2中的外包套材料换为45#钢、40Cr、35CrMo、42CrMo等低合金钢，然后采用与实施例2相同的工艺制备粉末冶金锭坯，其中外包套即为粉末冶金锭坯的基体钢层2，钴基合金粉末形成的层即为耐磨耐腐蚀层1，基体钢层2和耐磨耐腐蚀层1之间形成了冶金结合层。

在其他实施例中，粉末冶金锭坯的截面外形可以类跑道的十边形、十二边形等，但是在保证加工出衬套成品的情况下尽量减小原料用量、减小加工量，并且考虑到加工成型的便利性，优选粉末冶金锭坯的截面外形为八边形。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯，其特征在于，粉末冶金锭坯整体为长条状，截面外形为跑道形或与衬套截面外形接近的具有5个边以上的多边形，所述截面上具有两个对称分布的内孔，

所述粉末冶金锭坯包括基体钢层和设置于基体层内表面的耐磨耐腐蚀层。

2.根据权利要求1所述的双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯，其特征在于，所述粉末冶金锭坯在所述基体钢层和所述耐磨耐腐蚀层之间还设置有冶金结合层，所述冶金结合层是所述基体钢层材料与所述耐磨耐腐蚀层材料实现冶金结合后形成的。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯，其特征在于，所述粉末冶金锭坯的截面外形为与所述衬套截面外形接近的八边形。

4.根据权利要求3所述的双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯，其特征在于，所述八边形为左右对称和上下对称图形。

5.根据权利要求3所述的双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯，其特征在于，所述截面上的两个内孔均为圆形，两个所述内孔以所述截面的竖直中心线为对称轴。

6.据权利要求1-2任一项所述的双螺杆挤出机衬套用粉末冶金锭坯，其特征在于，所述耐磨耐腐蚀层的材料为铁基合金、镍基合金、钴基合金或者金属陶。

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