DE112013004338T5

DE112013004338T5 - T-Düse und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE112013004338T5
Application number: DE112013004338.6T
Authority: DE
Inventors: c/o Toshiba Kikai Kabushiki Honma Shuhei; c/o Toshiba Kikai Kabushiki Oke Ryota; c/o Toshiba Kikai Kabushiki Ogino Yosuke; c/o Toshiba Kikai Kabushi Yamaguchi Tomonori; c/o Toshiba Kikai Kabushiki Mizuno Seiya
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd Jp
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2015-05-21
Anticipated expiration: 2033-08-31
Also published as: US20170066085A1; KR20150052199A; US20150258724A1; CN104582932A; DE112013004338B4; TW201429664A; US10493565B2; TWI610781B; CN104582932B; JP2014046672A; KR101833110B1; JP5242837B1; WO2014038490A1

Abstract

Auf zumindest dem Kantenbereich (9e) des Lippenbereiches (9) einer T-Düse (1) wird eine Verkleidungsschicht (10) vorgesehen. Die Verkleidungsschicht wird gebildet durch Laser-Auftragsschweißen an einem Basismaterial mit einem Pulver aus einer korrosions- und abriebsresistenten Legierung, die eine Legierung auf Nickel-Basis oder Cobalt-Basis enthält. Die Verkleidungsschicht hat eine metallographische Struktur, worin Metallboride in einer Bindemittelphase dispergiert sind. Der Lippenbereich hat eine hohe Qualität und hohe Dauerhaftigkeit. Die Herstellungskosten der T-Düse können ebenfalls verhältnismäßig niedrig gehalten werden.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft eine T-Düse mit einer schlitzförmigen Auslaßöffnung, die zur Bildung eines Films oder einer Lage verwendet wird, umfassend ein Harzmaterial, und ein Herstellungsverfahren dafür.
Hintergrund
Eines der Verfahren zur Herstellung eines Harzfilmes extrudiert ein geschmolzenes Harz durch Verwendung einer Düse mit einer schlitzförmigen Öffnung (Auslaßöffnung), die als T-Düse bezeichnet wird. Insbesondere erfordern Harzfilme für die optische Verwendung eine hohe Gleichmäßigkeit bezüglich der Filmdicke und daß sie frei von Düsenlinien sind (longitudinale Streifen in Extrusionsrichtung). Demzufolge ist für eine T-Düse, die bei dieser Anwendung verwendet wird, folgendes erforderlich: die innere Wandoberfläche eines Fließkanals für geschmolzenes Harz im Inneren der T-Düse ist glatt und hat eine geringe Friktion mit einem geschmolzenen Harz; ein Lippenbereich am spitzen Ende einer Öffnung hat eine hohe Dimensionsgenauigkeit und eine scharfe Kante; und die T-Düse hat eine hohe Dauerhaftigkeit für die Aufrechterhaltung der oben erwähnten Bedingungen für lange Zeit. Bisher wurde entsprechend den Erfordernissen eine Beschichtungsschicht wie eine harte Chrom-Plattierschicht bei einem Fließkanal für geschmolzenes Harz vorgesehen, und eine härtere harte Beschichtungsschicht wurde an einem Lippenbereich vorgesehen.
Patentdokument 1 beschreibt das Vorsehen einer Beschichtungsschicht auf WC-Basis an einem Lippenbereich mit Hilfe des Flammsprühens, wobei die Beschichtungsschicht auf WC-Basis eine Legierung enthält, gebildet durch Mischen von WC-Teilchen als harte Teilchen und Ni, Co oder Cr als Bindemittel. Eine harte Chrom-Plattierschicht wird an der inneren Wandoberfläche eines Fließkanals für geschmolzenes Harz an anderen Portionen als dem Lippenbereich vorgesehen. Weil eine solche Beschichtungsschicht verhältnismäßig spröde ist, neigt jedoch die Schicht dazu, an einem Defekt wie Abschälen, Reißen oder Abplatzen beim Endbearbeiten des Kantenbereiches durch Mahlen und Polieren nach dem Flammsprühen zu leiden. Ein solcher Defekt verursacht das Auftreten von Düsenlinien. Weil die Adhäsion zwischen der Beschichtungsschicht auf WC-Basis und der harten Chrom-Plattierschicht nicht so zufriedenstellend ist, kann ein Abschälen oder Reißen möglicherweise zwischen den beiden Schichten verursacht werden.
Patentdokument 2 beschreibt eine T-Düse, gebildet durch Bindung eines tafelförmigen Lippenteils, umfassend eine superharte Legierung, an einen Hauptkörper mit Hilfe eines Adhäsivs vom Keramiktyp. Gemäß dieser Konstitution kann eine Lippenkante zu einer scharfen Kante verarbeitet werden. Jedoch hat die superharte Legierung eine schlechte Adhäsion zu einer harten Chrom-Plattierschicht. Darüber hinaus ist es schwierig, eine Plattierendbearbeitung mit einem anderen Bereich als dem Lippenbereich durchzuführen aufgrund des Vorhandenseins des Adhäsionsbereiches. Weiterhin erfordert eine ausreichende Adhäsionsfestigkeit eine große Adhäsionsfläche durch Vergrößern des superharten Legierungsbereiches. Jedoch erhöht dies die Materialkosten.
Patentdokumente 3 und 4 beschreiben jeweils ein Verfahren zur Bildung eines Lippenbereiches durch Binden eines korrosionsresistenten und abriebresistenten Legierungspulvers durch Sintern und gleichzeitige Diffusionsbindung durch ein Heiß-Isostatisches-Verfahren (HIP) mit einem Düsenhauptkörper, umfassend eine Edelstahllegierung mit Austenit/Ferrit-Doppelphase. Eine Legierung auf B (Bor)-haltiger Ni-Basis oder Cobalt-Basis wird als korrosionsresistente und abriebsresistente Legierung verwendet. Eine harte Chrom-Plattierschicht wird an der inneren Wandoberfläche eines Fließkanals für geschmolzenes Harz an anderen Bereichen als dem Lippenbereich angeordnet. Weil der Lippenbereich, erhalten durch das in den Patentdokumenten 3 und 4 beschriebene Verfahren eine dichte metallographische Struktur mit weniger Defekten aufweist, kann der Kantenbereich zu einer scharfen Kante mit hoher Genauigkeit gebildet werden. Jedoch ist eine extrem komplizierte, teuere und große Herstellungsanlage für die Durchführung des in den Patentdokumenten 3 und 4 beschriebenen Verfahrens notwendig. Weil der Düsenhauptkörper in dem HIP-Prozeß einer hohen Temperatur und einem hohen Druck ausgesetzt ist, beispielsweise 1300°C und 130 MPa, verzieht und biegt sich der Düsenhauptkörper. In diesem Fall ist es notwendig, die Fabrikation auf den Düsenhauptkörper inklusive der Zugabe dafür durchzuführen (siehe insbesondere Patentdokument 3). Somit involviert das in den Patentdokumenten 3 und 4 beschriebene Verfahren ein Problem, daß eine enorme Arbeitsmenge und Kosten erforderlich sind.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP-A-2006-224462
Patentdokument 2: JP-A-2007-196630
Patentdokument 3: JP-A-2012-20434
Patentdokument 4: JP-A-2011-235500

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Diese Erfindung gibt eine T-Düse, worin ein Lippenbereich eine hohe Qualität und hohe Dauerhaftigkeit hat und die bei verhältnismäßig niedrigen Kosten hergestellt werden kann, und auch ein Herstellungsverfahren hierfür an.
Mittel zur Lösung des Problems
Diese Erfindung gibt eine T-Düse an, umfassend einen Düsenhauptkörper, der darin mit einem Fließkanal für ein Fluid-Material versehen ist und einen Lippenbereich aufweist, der einen schlitzförmigen Ablaßbereich an dem spitzen Ende des Fließkanals für das Fluid-Material aufweist. Der Lippenbereich enthält eine Verkleidungsschicht, die zumindest an einem Kantenbereich davon gebildet ist, wobei die Verkleidungsschicht durch Laser-Auftragsschweißen an ein Basismaterial mit einem Pulver aus einer korrosionsresistenten und abriebsresistenten Legierung, umfassend eine Legierung auf Nickel-Basis oder eine Legierung auf Cobalt-Basis, gebildet ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Verkleidungsschicht eine metallographische Struktur, worin Metallboride oder Metallcarbide in einer Bindemittelphase dispergiert sind.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der T-Düse wird eine Plattierschicht auf der Innenwandoberfläche des Fluidmaterial-Fließkanals in Kontinuität mit der Verkleidungsschicht angeordnet. Diese Erfindung gibt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung der T-Düse mit einer solchen Plattierschicht an. Das Herstellungsverfahren umfaßt: einen Schritt zum Vorsehen eines Materials mit einer ersten Oberfläche, die eine Lippen-Steckseite ist, einer zweiten Oberfläche, die eine Lippenendfläche ist, und einer dritten Oberfläche, die die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche verbindet und dazu geneigt ist; einen Schritt zur Bildung einer Verkleidungsschicht durch Laser-Auftragsschweißen über der dritten Oberfläche mit einem Pulver aus einer korrosionsresistenten und abriebsresistenten Legierung; einen Schritt zum anschließenden Mahlen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche des Materials zusammen mit Bereichen der Verkleidungsschicht neben der ersten und der zweiten Oberfläche; einen Schritt der anschließenden Bildung einer Plattierschicht über der Oberfläche der Verkleidungsschicht und über der ersten Oberfläche des Materials; und einen Schritt zum anschließenden Mahlen der Plattierschicht, so daß die Verkleidungsschicht exponiert ist und die Verkleidungsschicht eine Oberflächenflucht aufweist, wobei die Oberfläche der Plattierschicht über der ersten Oberfläche des Materials liegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine longitudinale Querschnittsansicht einer T-Düse gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, worin (a) eine vollständige Ansicht ist und (b) ein Diagramm ist, das die Nähe einer Lippenkante ist, dargestellt in (a), bei einem vergrößerten Maßstab.
2 ist eine vergrößerte Seitenansicht, die eine Innenwandoberfläche eines Düsenhauptkörpers der T-Düse gemäß 1 zeigt.
3 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung der T-Düse gemäß 1 zeigt.
4 ist ein Diagramm, das das Laser-Auftragsschweißen zur Bildung einer Verkleidungsschicht zeigt.
5 ist eine Kopie einer mikroskopischen Photographie einer Verkleidungsschicht, gebildet durch Laser-Auftragsschweißen.
6A ist ein Diagramm, das eine Härteverteilung einer Schicht zeigt, gebildet durch Laser-Auftragsschweißen.
6B ist ein Diagramm, das eine Härteverteilung einer Schicht zeigt, gebildet durch HIP.
Ausführungsbeispiele zur Durchführung der Erfindung
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, hat eine T-Düse 1 einen Düsenhauptkörper 2, umfassend ein Paar von Düsenteilen 3, 4. Ein Fließkanal für geschmolzenes Harz (Fluidmaterial-Fließkanal) 5 ist zwischen den Düsenteilen 3 und 4 gebildet. Der Fließkanal 5 für geschmolzenes Harz hat einen Ladungsbereich 6, einen Verteilerbereich 7 und einen schlitzförmigen Öffnungsbereich 8, die geordnet von der Aufwärtsseite angeordnet sind. Der Ladungsbereich 6 an dem longitudinalen zentralen Bereich der T-Düse 1 ist mit einem nicht dargestellten Extruder verbunden, und ein geschmolzenes Harz wird von dem Ladungsbereich 6 in den Fließkanal 5 für geschmolzenes Harz geführt. Das zugeführte geschmolzene Harz fließt in den Verteilerbereich 7 mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, der sich in der longitudinalen Richtung der T-Düse 1 erstreckt, verteilt sich in der longitudinalen Richtung der T-Düse 1, fließt dann in den schlitzförmigen Entladungsbereich 8 und wird in der Form eines Filmes von der Öffnungsendkante des Entladungsbereiches 8 auf eine nicht dargestellte Walze extrudiert. Ein Bereich in der Nähe der offenen Endkante des Entladungsbereiches 8 von jedem der Düsenteile 3 und 4 wird als Lippenbereich 9 bezeichnet. In 2 zeigen die Bezugszeichen 6a, 7a und 8a Wandoberflächen des Düsenteils 3 (4), die dem Ladungsbereich 6, dem Verteilungsbereich 7 und dem Entladungsbereich 8 gegenüberliegen. Es ist einem Fachmann bekannt, daß die Extrusionsformmaschine durch einen Extruderhauptkörper (nicht dargestellt), der ein pulverförmiges oder granulares Harzmaterial schmilzt und extrudiert, die T-Düse, die mit dem Entladungsbereich des Extruderhauptkörpers verbunden ist, und eine Walze (nicht dargestellt) gebildet ist, die ein filmartiges Harz empfängt, das von einer T-Düse extrudiert wird.
Der Lippenbereich 9 der T-Düse 1 wird aus einer Verkleidungsschicht 10 gebildet, gebildet durch Binden eines Legierungspulvers mit guter Korrosions- und Abriebsresistenz durch Pulver-Laserauftragsschweißen an die Düsenteile 3, 4 als Basismaterial. Die Verkleidungsschicht 10 ist in den Zeichnungen durch ein Satinmuster dargestellt. Eine Plattierschicht 20 wird auf der Oberfläche (Innenwandoberfläche) der Düsenteile 3, 4 gebildet, die dem Fließkanal 5 aus geschmolzenem Harz gegenüberliegen. Die Plattierschicht 20 wird ebenfalls an der unteren Oberfläche der Düsenteile 3 und 4 in Kontinuität mit dem Lippenbereich 9 gebildet. Wie insbesondere in 1(b) gezeigt ist, ist die Plattierschicht 20 in Kontinuität mit der Verkleidungsschicht 10 angeordnet.
Es ist bevorzugt, daß die Plattierschicht 20 einen niedrigen Friktionswiderstand für das geschmolzene Harz und eine solche Abriebsresistenz aufweist, daß ein Abrieb nicht leicht erfolgt, wenn sie dem Fluß des geschmolzenen Harzes ausgesetzt wird. Wenn sich ein korrodierendes Gas von dem geschmolzenen Harz entwickelt, hat die Plattierschicht 20 bevorzugt eine solche Korrosionsresistenz, daß sie nicht leicht durch das korrodierende Gas korrodiert wird.
Spezifisch kann die Plattierschicht 20 aus einer harten Chrom-Plattierschicht gebildet werden. Irgendeine Plattierschicht 20 kann verwendet werden, solange sie die oben beschriebenen Eigenschaften hat, und kann beispielsweise eine stromlose Nickel-Plattierschicht sein.
Das Material, das die Verkleidungsschicht 10 bildet, ist bevorzugt ein Pulver, umfassend eine Legierung auf Nickel-Basis oder Cobalt-Basis. Die meisten Legierungen auf Nickel- oder Cobalt-Basis sind häufig ausgezeichnet bezüglich Korrosionsresistenz und Abriebsresistenz und somit geeignet für die Verwendung zum Harzformen. Die Legierung auf Nickel- oder Cobalt-Basis hat eine ausgezeichnete Bindestärke mit Eisen und Stahlmaterialien, die geeignet als Material für den Düsenhauptkörper verwendet werden können und ist geeignet als Verkleidungs-Schweißmaterial. Legierungen auf Nickel- oder Cobalt-Basis mit verschiedenen Zusammensetzungen sind kommerziell erhältlich und eine geeignete kann entsprechend den Eigenschaften ausgewählt werden, die als wichtig angesehen werden (beispielsweise Abriebsresistenz, Korrosionsresistenz, leichte Formbarkeit für scharfe Kante, Zähigkeit und Bindungsfähigkeit für den Düsenhauptkörper). Insbesondere zeigt eine Legierung auf Nickel- oder Cobalt-Basis mit Addition von B (Bor) oder C (Kohlenstoff) eine metallographische Struktur, worin eine B-Verbindung oder eine C-Verbindung in einer Bindemittelphase dispergiert ist, und demzufolge hat die Legierung eine hohe Festigkeit und ist ausgezeichnet bezüglich der Abriebsresistenz. Im allgemeinen kann ein Material mit höherer Härte den Kantenbereich mit einer höheren Schärfe (scharfe Kante) im Vergleich mit einem Material, das keine hohe Härte hat, bilden. Somit ist auch in dieser Hinsicht das Material mit höherer Härte als Material für den Lippenbereich der T-Düse geeignet.
Geeignete Zusammensetzungen des Legierungspulvers auf Nickel-Basis als Material der Verkleidungsschicht 10 sind durch die folgenden vier Beispiele gezeigt:
(Ni-Legierung-1) 71,65 Gew.% Ni, 20,0 Gew.% Mo, 3,1 Gew.% B, 5,2 Gew.% Si und 0,05 Gew.% C;
(Ni-Legierung-2) 65,92 Gew.% Ni, 20,5 Gew.% Mo, 5,0 Gew.% Cu, 3,3 Gew.% B, 4,7 Gew.% Si und 0,08 Gew.% C;
(Ni-Legierung-3) 54,14 Gew.% Ni, 22,5 Gew.% Mo, 9,5 Gew.% W, 5,0 Gew.% Cu, 2,8 Gew.% B, 5,4 Gew.% Si und 0,66 Gew.% C; und
(Ni-Legierung-4) 57,0 Gew.% Ni, 16,5 Gew.% Cr, 17,0 Gew.% Mo, 5,0 Gew.% Fe und 4,5 Gew.% W.
Geeignete Zusammensetzungen für das Legierungspulver auf Cobalt-Basis sind unten durch die folgenden zwei Beispiele gezeigt:
(Co-Legierung-1) 68,5 Gew.% Co, 20,0 Gew.% Cr, 5,1 Gew.% W, 1,5 Gew.% Ni, 3,1 Gew.% B und 1,8 Gew.% Si; und
(Co-Legierung-2) 46,0 Gew.% Co, 30,0 Gew.% Cr, 2,5 Gew.% C, 1,0 Gew.% Si, 1,0 Gew.% Mn, 1,0 Gew.% Mo, 3,0 Gew.% Fe, 3,0 Gew.% Ni und 12,5 Gew.% W.
Durch Verwendung des Legierungspulvers auf Nickel-Basis oder Cobalt-Basis mit der oben beschriebenen Zusammensetzung kann eine Verkleidungsschicht 10 mit einer Härte von 460 bis 900 Hv erhalten werden.
Wie in 1(b) gezeigt ist, ist beispielsweise eine bevorzugte Dimension der Verkleidungsschicht 10 so, daß eine Breite W1 der Verkleidungsschicht auf der Seite der Lippen-Steckfläche 0,2 bis 1,7 mm ist und eine Verkleidungsschichtbreite W2 auf der Seite der Lippenendfläche von der Kante 0,2 bis 2,4 mm ist. Ein geeignetes Ausführungsbeispiel ist beispielsweise so, daß die Breite W1 der Verkleidungsschicht auf der Lippen-Steckseite 1,2 mm ist, die Breite W2 der Verkleidungsschicht auf der Lippen-Endflächenseite 2,1 mm ist und eine Gesamtlänge des Lippenbereiches 9 1100 mm ist. In den 1(b) und 3 wird die Dicke der Plattierschicht 20 verhältnismäßig dick dargestellt, um die Zeichnungen leicht verständlich zu machen. Jedoch ist die Dicke der Plattierschicht 20 tatsächlich weniger als 100 μm, beispielsweise mehrere zehn μm im Endprodukt, was deutlich kleiner ist als die Dicke der Verkleidungsschicht 10.
Der Grund für die Einstellung der Dimension der Verkleidungsschicht 10 wie oben angegeben, wird unten beschrieben.
Wenn man nur die Leistung der T-Düse 1 berücksichtigt, kann es ausreichend sein, daß nur der Kantenbereich 9e des Lippenbereiches 9, bei dem die größte Last aufliegt, aus der Verkleidungsschicht 10 gebildet ist und der andere Bereich als der Kantenbereich 9e, der mit dem geschmolzenen Harz in Kontakt steht, aus der Plattierschicht 20 gebildet sein kann (harte Chrom-Plattierschicht, stromlose Plattierschicht oder dergleichen), die bei verminderten Kosten im Vergleich zu der Verkleidungsschicht 10 ohne irgendwelche Probleme gebildet werden kann. Weil das Material für die Verkleidungsschicht 10 extrem teuer ist, ist es nicht bevorzugt, die Dimension der Verkleidungsschicht 10 so groß zu machen im Hinblick auf die Reduktion der Kosten.
Wenn ein Defekt, beispielsweise Abplatzen beim Lippenbereich 9 auftritt (insbesondere Kantenbereich 9e), ist es bevorzugt, weil der Defekt durch Mahlen oder Polieren repariert werden kann, daß die Dimension der Verkleidungsschicht 10 in gewissem Ausmaß größer ist.
Unter Bezugnahme auf die Herstellungstechnik wird ein Bereich innerhalb eines bestimmten Bereiches in dem Kantenbereich 9e bevorzugt aus der Verkleidungsschicht 10 gebildet. T-Düsen zum Formen einer Harzlage mit großer Breite umfassen solche mit langer Größe mit einer longitudinalen Breite von 3 m oder mehr. Bei einer solchen Größe der Schicht kann ein Biegen möglicherweise in gewissem Ausmaß in dem Material für die Düsenteile 3, 4 selbst durch Laser-Auftragsschweißen, das mit geringer Beanspruchung auferlegt werden kann, auftreten. Sobald die Biegung in der Richtung der Dicke des Düsenteils auftritt, ist ein solches Biegen ziemlich schwierig zu reparieren. Wenn die Breite der Verkleidungsschicht W2 auf der Seite der Lippenendfläche etwas größer eingestellt wird, kann, selbst wenn das Biegen in der Richtung der Dicke des Düsenteils auftritt, der Lippenbereich 9 zu einer linearen Form durch Mahlen erzeugt werden. Weil das Biegen weniger in der Richtung der Höhe des Düsenteils im Vergleich zum Bieten in der Richtung der Breite des Düsenteils auftritt, kann die Breite W1 der Verkleidungsschicht auf der Seite der Lippenpaßfläche kleiner sein als die Breite W2 der Verkleidungsschicht auf der Seite der Lippenendfläche.
Wenn die Breite W1 der Verkleidungsschicht auf der Seite der Lippenpaßfläche und die Breite W2 der Verkleidungsschicht auf der Seite der Lippenendfläche der Verkleidungsschicht 10 weniger als 0,2 mm ist, kann, weil die Verkleidungsschicht 10 als Kantenform gebildet wird, ein Plattierfilm mit guter Qualität nicht erhalten werden in dem Plattiervorgang, der anschließend durchgeführt wird, wodurch ein Defekt wie ein Abschälen und Abplatzen an der Grenze zwischen der Verkleidungsschicht und der Chromplattierung auftritt, was nicht bevorzugt ist. Angesichts dessen sind die Breiten W1, W2 der Verkleidungsschicht bevorzugt 0,2 mm oder mehr.
Weiterhin ist bekannt, daß dann, wenn der Durchmesser des Laserlichtes 2,4 mm beim Laser-Auftragsschweißen ist, ein Reißen oder Blasloch nicht in der Verkleidungsschicht auftritt und zusätzlich kann die Verkleidung mit hoher Effizienz gebildet werden. Zur Durchführung des Auftragsschweißens effizient durch einen Laser mit einem Lichtdurchmesser von 2,4 mm (das Schweißen wird durch einen Durchleitvorgang ohne Verflechtung durchgeführt) ist die Breite der Auftragsschweißoberfläche (geneigte Oberfläche 4a, dargestellt in 3) bevorzugt gleich oder etwas größer als 2,4 mm. Wenn die Verkleidungsschichtbreiten W1, W2 diese Bedingung erfüllen, kann eine Kombination von W1 = 1,7 mm und W2 = 1,7 mm angewandt werden. Wenn die Verkleidungsschichtbreite W1 auf der Seite der Lippensteckfläche auf einen Minimalwert von 0,2 mm eingestellt wird, kann die Verkleidungsschichtbreite W2 auf der Seite der Lippenendfläche auf 2,4 mm maximal eingestellt werden.
Angesichts dessen kann geschlossen werden, daß die Breite W1 der Verkleidungsschicht bevorzugt 0,2 bis 1,7 mm und die Breite W2 der Verkleidungsschicht bevorzugt 0,2 bis 2,4 mm ist. Genauer ausgedrückt ist ein bevorzugter Wert für die Breite W1, W2 der Verkleidungsschicht im Endprodukt der T-Düse 1 ein Wert, erhalten durch Subtrahieren der Dicke der Plattierschicht 20 von dem bevorzugten Wert der Breiten W1, W2 der Verkleidungsschicht. Weil die Dicke der Plattierschicht im Endprodukt mehrere 10 μm ist, was verhältnismäßig kleiner ist als die der Breite W1, W2 der Verkleidungsschicht, wird dies aus Gründen der Erläuterung vernachlässigt.
Der Radius R des Kantenbereiches 9a des Lippenbereiches 9 (siehe 1(b)), das heißt die Kante R ist bevorzugt 1 bis 10 μm. In einem Harzfilm, hergestellt durch einen Extruder unter Verwendung einer T-Düse ist bekannt, daß dann, wenn die Kante R kleiner ist, die Abweichung der Dicke, der Streifendefekt (Düsenlinie) und die Harzstagnation mehr gemildert werden. Demzufolge ist die Kante R von 10 μm oder weniger einer der Standards für ”scharfe Kante” in der Industrie. Bei den Düsenteilen 3, 4, hergestellt durch folgendes Verfahren unter Verwendung des oben beschriebenen Materials ist, wenn die Kante R weniger als 1 μm ist, dies nicht ökonomisch, weil ein Abplatzen beim Kantenbereich häufiger während der Herstellung, bei der Verbindung oder Ablösung vor und nach der Verwendung, während der Reinigung und dergleichen auftreten kann. Aus dem oben beschriebenen Grund ist die Kante R bevorzugt 1 bis 10 μm und mehr bevorzugt besonders 1 bis 2 μm.
Als Material für die Düsenteile 3, 4 ist es bevorzugt, ein Stahlmaterial mit einem thermischen Expansionskoeffizienten zu verwenden, der nahe bei der Legierung auf Nickel-Basis oder Cobalt-Basis liegt, gebildet durch Laser-Auftragsschweißen des oben beschriebenen Legierungspulvers. Weil das Pulver-Laserauftragsschweißen weniger Wärmewirkung beim Basismaterial verursacht, können kostengünstige strukturelle Legierungsstähle mit niedriger Wärmeresistenz, beispielsweise SCM 420–SCM 435 als Basismaterial ohne Probleme verwendet werden. Durch Verwendung solcher kostengünstiger struktureller Legierungsstähle kann der Vorteil der harten Chromplattierung effektiv vorgesehen werden. Die Art des Stahls als Basismaterial kann entsprechend der Notwendigkeit geändert werden und beispielsweise können martensitische Edelstähle mit ausgezeichneter Korrosionsresistenz und Härte, spezifisch SUS 420J2 oder Stähle einer ähnlichen Art ebenfalls verwendet werden, obwohl die Kosten erhöht werden. Der thermische Expansionskoeffizient der Legierung auf Ni-Basis und Co-Basis ist im allgemeinen 10,5 bis 12,5 × 10^–6/°C, was auch angesichts dessen bevorzugt ist, daß dies eng beim thermischen Expansionskoeffizienten der strukturellen Legierungsstähle und der martensitischen Edelstähle wie oben beschrieben liegt.
Ein Verfahren zur Herstellung der Düsenteile 3, 4 der T-Düse 1 ist für ein Beispiel des Düsenteils 4 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Zunächst wird ein Material 4A für ein Düsenteil 4 einer Form, die im wesentlichen identisch ist mit der einer Endform (das heißt größer als die Endform bei Berücksichtigung der Arbeit) vorgesehen (nachfolgend als ”Düsenmaterial” bezeichnet). Dann wird, wie in 3(a) gezeigt, eine Nähe eines Bereiches eines Düsenmaterials 4A zur Bildung eines Kantenbereiches eines Lippenbereiches 9 abgeschrägt (das heißt ein Bereich, der durch eine gebrochene Linie gezeigt ist, wird entfernt). In diesem Fall ist eine Abschrägungsmenge (Dimension C1, C2) bevorzugt 4 mm oder weniger. In diesem Fall ist die Breite für die geneigte Oberfläche 4a [(4)² + (4)²)^1/2 = 5,6 mm oder weniger. Wenn die Breite W1 der Verkleidungsschicht auf einen Bereich von 0,2 bis 1,7 mm und die Breite W2 der Verkleidungsschicht auf einen Bereich von 0,2 bis 2,4 mm wie oben beschrieben eingestellt wird, ist die Breite für die geneigte Oberfläche 4a bevorzugt innerhalb eines Bereiches von [(0,2)² + (0,2)²]^1/2 bis [(1,7)² + (2,4)²]^1/2, das heißt von etwa 0,28 bis etwa 3 mm. Jedoch kann die Betriebsfähigkeit des Auftragsschweißens erniedrigt werden, wenn die Breite der geneigten Oberfläche 4a kleiner ist als der Laserlichtdurchmesser (Punktdurchmesser), wobei der Laserlichtdurchmesser 2,4 mm wie oben beschrieben ist. Somit ist die Breite für die geneigte Oberfläche 4a mehr bevorzugt innerhalb eines Bereiches von 2,4 bis 3 mm.
Wie in 3(b) gezeigt ist, wird eine Verkleidungsschicht 10 durch Anhäufen des Legierungspulvers auf Nickel-Basis (kann ebenfalls ein Legierungspulver auf Cobalt-Basis sein) durch Laser-Auftragsschweißen über der geneigten Oberfläche 4a, die durch Abschrägung gebildet ist, gestapelt. Das Laserauftragsschweißen wird spezifisch später beschrieben.
Wie in 3(c) gezeigt ist, wird die Verkleidungsschicht 10 teilweise durch Mahlen entfernt, so daß die Verkleidungsschicht 10 eine Oberfläche 10b und eine Oberfläche 10c, die bündig sind mit der lateralen Oberfläche 4b (Lippensteckseite, das heißt die Oberfläche als innere Oberfläche eines schlitzförmigen Ablaßbereiches 8) und einer unteren Oberfläche 4c (Oberfläche als Lippenendfläche) des Düsenmaterials 4A. Das heißt ein Bereich außerhalb einer gebrochenen Linie der Verkleidungsschicht 10, dargestellt in 3(b), wird entfernt. Als Ergebnis bildet ein Bereich, bei dem die Oberfläche 10b und die Oberfläche 10c der Verkleidungsschicht 10 sich überschneiden, eine Kante 10e (rechtwinklige Kante). Während des Mahlens kann ein Bereich des Düsenmaterials 4A gemahlen werden. Das Mahlen von dem Zustand, dargestellt in 3(b) zu dem Zustand gemäß 3(c) kann erhalten werden. In diesem Fall kann ein Zustand, äquivalent mit dem Zustand gemäß 3(f) erzielt werden durch Mahlen der Verkleidungsschicht 10 während des Mahlens durch Transferieren des Zustandes gemäß 3(e) zu dem Zustand gemäß 3(f), was später beschrieben wird. In diesem Fall ist es, weil eine verhältnismäßig große Menge der Verkleidungsschicht 10 gleichzeitig mit der Plattierschicht 20 gemahlen werden muß und dies angesichts der Verarbeitbarkeit nicht bevorzugt ist, wünschenswert, eine Serie von Arbeitsschritten durchzuführen, wie in 3 gezeigt ist.
Als Vorbehandlung für eine harte Chromplattierung wird ein Unterschneiden durchgeführt, zur Entfernung der lateralen Oberfläche 4b und der unteren Oberfläche 4c, so daß sie niedriger ist als die Oberfläche 10b und die Oberfläche 10c der Verkleidungsschicht 10, wie in 3(d) gezeigt ist. In diesem Fall wird ein Bereich der Verkleidungsschicht 10, die mit dem Düsenmaterial 4A in Kontakt steht, zusammen entfernt. Das heißt Bereiche der Verkleidungsschicht 10 und des Düsenmaterials 4A, die außerhalb der gebrochenen Linie gemäß 3(c) angeordnet sind, werden entfernt. Die Tiefe U1, U2 für das Unterschneiden wird bestimmt, während die Dicke der Plattierschicht 20, die schließlich erhalten werden soll, berücksichtigt wird. Beispielsweise wird die Tiefe U1, U2 auf einen Wert eingestellt, der im wesentlichen gleich oder etwas größer ist als die Dicke der Plattierschicht 20, die schließlich erhalten wird.
Wie in 3(e) gezeigt ist, wird ein hartes Chrom-Plattieren über der gesamten Oberfläche des Düsenmaterials 4A aufgetragen, das einem geschmolzenen Harz-Fließkanal 5 (einschließlich der lateralen Oberfläche 4b), der Verkleidungsschicht 10 und der unteren Oberfläche 4c des Düsenmaterials 4 (Oberfläche als Lippenendfläche) gegenüberliegt, wodurch eine Plattierschicht 20 gebildet wird, umfassend hartes Chrom. Die Dicke der Plattierschicht 20 wird auf einen Wert eingestellt, der signifikant größer ist als die Enddicke, beispielsweise etwa 100 μm, weil das Mahlen anschließend durchgeführt wird. Bei der Auferlegung einer harten Chrom-Plattierung kann ein angemessenes Plattierinhibitionsmittel (beispielsweise Maskierung) bei einem Bereich vorgesehen werden, der kein Plattieren erfordert. Alternativ kann das Plattieren von dem Bereich, der kein Plattieren erfordert, durch Mahlen oder dergleichen nach dem Plattieren entfernt werden.
Wie in 3(f) gezeigt ist, wird das Mahlen so durchgeführt, daß die harte Chrom-Plattierschicht 20 über der lateralen Oberfläche 4b und der unteren Oberfläche 4c des Düsenmaterials 4a bündig ist mit den Oberflächen 10b und 10c der Verkleidungsschicht 10. Das heißt Bereiche außerhalb der gebrochenen Linien der Plattierschicht 20 gemäß 3(e) werden entfernt. Das Mahlen läuft etwas weiter von dem Zustand ab und eine scharfe Kantengebung wird durchgeführt, so daß die Kante R des Kantenbereiches 10e der Verkleidungsschicht 10 (Bereich, der den Kantenbereich 9e des Lippenbereiches 9 bildet) von 1 bis 2 μm ist. Bei diesem Schritt wird ein Bereich der Oberflächen 10b, 10c der Verkleidungsschicht 10 leicht gemahlen. Nach dem oben beschriebenen Mahlen kann ein Polieren oder Schleifen zur Spiegelendbearbeitung ebenfalls durchgeführt werden. Weil die Verkleidungsschicht 10, die durch Verwendung des Materials wie oben veranschaulicht gebildet ist, eine gute Ausgewogenheit zwischen Härte und Zähigkeit und ebenfalls einen kleinen Unterschied der Härte zu der harten Chrom-Plattierschicht 20 aufweist, die gleichzeitig mit dem Abriebsstein, der zum Mahlen der Verkleidungsschicht 10 verwendet wird, in Kontakt steht, kann der Kantenbereich des Lippenbereiches leicht durch Mahlen scharfkantig gemacht werden. Es wurde bestätigt, daß ebenfalls der Kantenbereich 9e mit einer Kante R von 2 μm bei der tatsächlichen Herstellung ohne Problem hergestellt werden kann.
Weiterhin werden die Oberfläche der harten Chrom-Plattierung des Düsenmaterials 4A, die dem geschmolzenen Harz-Fließkanal 5 gegenüberliegt, insbesondere die Oberfläche, die dem Verteilerbereich gegenüberliegt und die harte Chrom-Plattieroberfläche, die dem schlitzförmigen Entnahmebereich gegenüberliegt, bevorzugt durch Polierschleifen oder dergleichen spiegelbearbeitet.
Nach der Serie mit der Verarbeitung zur Bildung der Verkleidungsschicht 10 und der Plattierschicht 20 wird das gesamte Düsenmaterial 4A zu einer bestimmten Endform (durch Schneiden, Mahlen und Spiegelbearbeiten) hergestellt, unter Vollendung der Herstellung des Düsenteils 4. Das Düsenteil 3 kann ebenfalls auf gleiche Weise hergestellt werden. Weil die thermische Deformation des gesamten Düsenmaterials 4A durch Laser-Auftragsschweißen extrem klein ist, kann der Arbeitsaufwand, der bei dem Düsenmaterial 4A vorgesehen wird, extrem klein sein oder in Abhängigkeit von dem Fall kann das Laser-Auftragsschweißen und das Plattieren ebenfalls durchgeführt werden, nachdem der Hauptbereich des Düsenmaterials 4A zu einer bestimmten Endform hergestellt ist.
In der genannten Beschreibung kann, während erläutert wurde, daß jedes Düsenteil 3, 4 ein einzelnes Stück enthält, das Düsenteil eine Vielzahl von Stücken enthalten, beispielsweise bei Bildung eines großen Düsenteils. Beispielsweise kann das Düsenteil auch konfiguriert werden durch Bildung eines Bereiches für einen bestimmten Bereich (beispielsweise einen Bereich, umfassend eine Lippenanpaßfläche und eine Lippenendfläche) von dem Lippenbereich 9 als ein Stück (Lippenteil mit der Verkleidungsschicht 10 und der Plattierschicht 20) und durch Verbinden des Lippenteils mit anderen Stücken durch Verwendung von Schrauben, etc.
Dann wird das Laser-Auftragsschweißen unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer Laser-Auftragsschweißanlage zeigt, die zur Bildung der oben beschriebenen Verkleidungsschicht 10 geeignet ist. Ein Laserlicht, erzeugt von einem Laser-Oszillator 101, wird mit Hilfe eines Spiegels 102 und einer Kondensorlinse 103 auf einer geneigten Oberfläche 4a eines Düsenmaterials 4A, das ein zu verkleidendes Basismaterial ist, auferlegt. In diesem Fall wird ein fokaler Punkt gesteuert, so daß der Fokus des bestrahlten Laserlichtes nicht auf der Oberfläche des Düsenmaterials 4A gelegen ist (nicht auf die Oberfläche des Basismaterials A fokussiert). Der Laserlichtdurchmesser bei dem fokalen Punkt kann beispielsweise etwa 2,4 mm sein.
Ein Paar von Ausgangsmaterialpulver-Zuführdüsen 104 wird so verbunden, daß sie bei einem bestimmten Winkel zu einem Bereich geneigt sind, der zur Verkleidung über dem Düsenmaterial 4A vorgesehen ist. Ein Trichter 106 zum Lagern des Ausgangsmaterialpulvers wird in einem Ausgangsmaterial-Pulverbehälter 105 vorgesehen, und eine Entnahmemenge des Ausgangsmaterialpulvers von dem Trichter 106 wird durch eine Steuerscheibe 107 gesteuert. Das Ausgangsmaterialpulver ist bevorzugt das Legierungspulver auf Nickel-Basis oder auf Cobalt-Basis wie oben beschrieben. Angesichts der Fließfähigkeit ist ein sphärisches atomisiertes Pulver mehr bevorzugt. Das Ausgangsmaterialpulver, das von dem Trichter 106 abgelassen wird, wird von der Ausgangsmaterialpulver-Zuführdüse 104 zusammen mit einem Trägergas zugeführt, umfassend ein nicht-reaktives Gas wie ein Inertgas, das von einer Trägergas-Zuführquelle 108 zu einem für die Verkleidung vorgesehenen Bereich zugeführt wird. Das Ausgangsmaterialpulver wird durch die Energie des Laserlichtes geschmolzen und verkleidet das Düsenmaterial 4A. Bei diesem Schritt wird ein Abschirmgas, umfassend ein nicht-reaktives Gas wie ein Inertgas, von einer Abschirmgas-Zuführquelle 109 durch eine Abschirmgasdüse 110 zu der Peripherie des für die Verkleidung vorgesehenen Bereiches geführt. Demzufolge ist eine große Anlage, wie eine Vakuumkammer zum Beinhalten der Schweißvorrichtung nicht notwendig. Das Düsenteil 4A wird durch eine Klammer 111 erhalten. Durch Vorsehen eines Antriebsmechanismus bei der Klammer 111 und Bewegen des Düsenmaterials 4A in der Richtung senkrecht zu der Zeichnung kann die Verkleidungsposition transferiert werden. Die Verkleidungsposition kann ebenfalls durch Bewegen der Laser-Auftragsanlage (optisches System und Düsen) verschoben werden.
Spezifische Bedingungen des Laser-Auftragsschweißens werden unten beschrieben. Insbesondere wird für das Material wie dem Legierungspulver auf Nickel-Basis oder Cobalt-Basis, zu dem B (Bor) gegeben ist und das hart ist und eine hohe Leistung hat, aber das beim Schmelzen und Verfestigen reißen kann, die Laserbestrahlungsintensität bevorzugt so gesteuert, daß die Einfallsenergie des auf die Oberfläche des Basismaterials auferlegten Lasers innerhalb eines Bereiches von 30 bis 150 J/mm² fällt. Wenn die Auftragsenergie weniger als 30 J/mm² ist, neigt dies, weil die Menge an Wärme unzureichend ist, dazu, ein unzureichendes Schmelzen des Pulvers und unzureichende Bindung mit dem Basismaterial zu verursachen. Wenn auf der anderen Seite die Einfallsenergie mehr als 150 J/mm² ist, wird die oberste Oberfläche des Basismaterials übermäßig geschmolzen, das Bestandteilselement des Basismaterials, insbesondere Fe (Eisen) diffundiert extrem in die Verkleidungsschicht, wodurch die Zusammensetzung der Verkleidungsschicht stark von der Zusammensetzung des Metallpulvers verschieden ist, wodurch die gewünschten Eigenschaften nicht erhalten werden. Weiterhin erhöht sich der Schrumpfungsgrad bei Verfestigung durch übermäßiges Schmelzen, wodurch ein beachtliches Reißen verursacht werden kann.
Geeignete Auftragsschweißbedingungen umfassen beispielsweise eine Laserleistung von 1300 W, eine Düsen-Bewegungsgeschwindigkeit von 480 mm/min und eine Einfallsenergie von 86 J/mm². Wenn eine Verkleidungsschicht durch Verwendung der Legierung (auf Nickel-Basis-1) unter den Bedingungen gebildet wurde, war die Härte in der Nähe des Kantenbereiches der Verkleidungsschicht 746 Hv, und eine Härte, die eine scharfe Kante erleichtert, konnte erhalten werden. Ein Ergebnis, bei dem die Verkleidungsschicht durch Verwendung der Legierung (auf Nickel-Basis-1) innerhalb des oben erwähnten Bereiches des bevorzugten Einfallsenergiebereiches des Lasers gebildet wird, wird ebenfalls beschrieben. Wenn das Schweißen unter den Bedingungen bei einer Laserleistung von 800 W, eine Düsen-Bewegungsgeschwindigkeit von 240 mm/min und einer Einfallsenergie von 172 J/mm² durchgeführt wurde, war der Fe-Gehalt in der Verkleidungsschicht mehr als 30%, das heißt die Verkleidungsschicht enthielt Fe (Eisen) als Hauptbestandteil. In diesem Fall war die Härte etwa 458 Hv und die Verkleidungsschicht litt manchmal an Rissen. Natürlich kann eine Korrosionsresistenz mit einer solchen Zusammensetzung nicht erwartet werden. Wenn das Schweißen bei einer Laserleistung von 800 W, eine Düsenbewegungsgeschwindigkeit von 1440 mm/min und einer Einfallsenergie von 29 J/mm² durchgeführt wurde, traten viele Defekte wie Schrumpfungshohlraum, Blasloch, etc. in der Verkleidungsschicht auf und weiterhin waren das Schmelzen und Verbinden unzureichend und die Schicht wurde von dem Basismaterial während der Endbearbeitung abgelöst.
Gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel können die folgenden ausgezeichneten Wirkungen erhalten werden.
Weil das Laser-Auftragsschweißen, das zur Bildung der Verkleidungsschicht 10 verwendet wird, durch lokales Schmelzen des Metalls durch ein Laserlicht bei einer hohen Energiedichte durchgeführt wird, kann die Wärmewirkung bei dem Basismaterial (Düsenmaterial) gelindert werden. Weil die Verkleidungsbreite vermindert werden kann durch Verwendung des pulverförmigen Materials anstelle eines Stab-artigen, Draht-artigen oder Füllstoff-artigen Materials als Verkleidungsmaterial, wird die Menge des Wärmeeintrages bei dem Basismaterial vermindert und die Oberfläche des Basismaterials kann durch das abriebsresistente Material ohne unerwünschte Wirkungen bei dem Basismaterial verkleidet werden.
Bei dem Laser-Auftragsschweißen ist, weil das Ausgangsmaterial-Pulver durch Abschrecken nach dem Schmelzen verfestigen wird, die metallographische Struktur nach der Verfestigung extrem fein und homogen. Bei der feinen metallographischen Struktur wird die Härte ebenfalls durch die Hall-Petch-Regel und dergleichen verbessert. Insbesondere werden bei den Legierungen 1 bis 3 auf Nickel-Basis und der Legierung 1 auf Cobalt-Basis oder Legierungen mit ähnlichen Zusammensetzungen harte Teilchen wie B-Verbindungen (Metallboride) ausgefällt und die harten Teilchen davon sind extrem fein mit 0,1 μm oder weniger und sie sind extrem homogen. 5 zeigt eine Kopie des metallographischen Photos einer harten Beschichtungsschicht, umfassend die Legierung 1 auf Ni-Basis, gebildet durch Laser-Auftragsschweißen (Verkleidungsschicht 10). Es ist ebenfalls von dem Photo ersichtlich, daß eine metallographische Struktur, bei der harte Teilchen wie feine Metallboride (Mo-Borid, Ni-Mo-Borid, Ni-Borid, etc. in dem Beispiel des Photos) in einer Bindemittelphase dispergiert sind (in diesem Beispiel eine Phase, bei der Mo und Si in Ni fest gelöst sind) gebildet wird. Während die Zusammensetzung der auftauchenden harten Teilchen sich in Abhängigkeit von dem Legierungsbestandteil ändert, haben die hierin verwendeten Legierungen gemeinsam, daß sie zumindest eines von Metallborid und Metallcarbid als harte Teilchen enthalten.
Weil die harte Beschichtungsschicht, gebildet durch Laser-Auftragsschweißen, eine extrem feine und homogene Struktur aufweist, leidet die Schicht an weniger Unebenheit bezüglich der Härte, verursacht durch den Dispersionszustand der harten Teilchen, im Vergleich zu der, die durch HIP oder Flammsprühen durch Verwendung der identischen Legierung verursacht ist. Bei HIP oder Flammsprühen haben, weil das Ausgangsmaterialpulver weder vollständig geschmolzen noch durch Abschrecken verfestigt wird, die meisten harten Teilchen einen Teilchendurchmesser von 1 μm oder mehr. Es wurde allgemein erkannt, daß es einen Unterschied der Härte von 200 Hv oder mehr zwischen einem Bereich, umfassend harte Teilchen, und einem Bereich, der diese nicht enthält, in der harten Beschichtungsschicht, gebildet durch HIP oder Flammsprühen, gibt. Im Gegensatz dazu ist, weil die metallographische Struktur, gebildet durch Laser-Auftragsschweißen fein und homogen ist, die Variation der Härte in der harten Beschichtungsschicht extrem klein, die innerhalb von 40 Hv beschränkt ist. 6A zeigt eine Härteverteilung in einer harten Beschichtungsschicht, gebildet durch Laser-Auftragsschweißen, und 6B zeigt eine Härteverteilung in einer harten Beschichtungsschicht, gebildet durch HIP. Es ist ersichtlich, daß die harte Beschichtungsschicht, gebildet durch Laser-Auftragsschweißen, eine geringere Härtevariation zeigt.
Weil die metallographische Struktur, gebildet durch Laser-Auftragsschweißen, fein und homogen ist, kann die Oberflächenrauhigkeit nach der Endbearbeitung wie Polieren extrem vermindert werden. Spezifisch kann bei der oben beschriebenen Legierung 1 auf Ni-Basis die Oberflächenrauhigkeit der harten Beschichtungsschicht, gebildet durch Laser-Auftragsschweißen, auf etwa 0,01 Ra durch Schleifbearbeitung reduziert werden, während die Oberflächenrauhigkeit der harten Beschichtungsschicht, gebildet durch HIP, nur auf etwa 0,02 Ra reduziert werden kann. Ebenfalls zeigen die Legierungen 2 bis 3 auf Ni-Basis und die Legierung 1 auf Co-Basis, wie oben beschrieben, einen ähnlichen Trend. Weil die metallographische Struktur, gebildet durch Laser-Auftragsschweißen, fein und homogen ist, kann der Kantenbereich 9e des Lippenbereiches 9 zu einer scharfen Kante mit einer Kante R in der Größenordnung von 1 bis mehreren μm fertiggestellt werden.
Anders als die HIP-Behandlung (siehe den Abschnitt beim Hintergrund der Erfindung) erfordert das Laser-Auftragsschweißen keine extrem komplizierten vorhergehenden Schritte wie Einkapselung der Peripherie eines Sinterbereiches, Füllen der Kapsel mit dem Legierungspulver, Kapselentgasen und -abdichten etc. Anders als bei der HIP-Behandlung erfordert das Laser-Auftragsschweißen keine große teure Anlage, die eine hohe Temperatur und hohen Druck (zum Beispiel 1300°C 130 MPa) für das gesamte Düsenmaterial ergibt.
Anders als bei der HIP-Behandlung erfordert das Laser-Auftragsschweißen keine Temperaturerhöhung des gesamten Düsenmaterials in die Nähe der Schmelztemperatur der zu bildenden Legierung. Daneben wird nur die Nähe des Laserlicht-Bestrahlungsbereiches lokal erwärmt. Somit ist das Biegen des Düsenmaterials (beispielsweise Eisen- und Stahlmaterial) extrem klein oder vernachlässigbar klein. Dies bedeutet, daß die Herstellung des Düsenmaterials vor einer thermischen Deformation nicht notwendig ist oder minimiert werden kann.
Wie aufgrund eines Vergleiches mit der oben beschriebenen HIP-Behandlung ersichtlich ist, hat im Vergleich zu der harten Beschichtungsschicht (Verkleidungsschicht), erhalten durch Flammsprühen, die Verkleidungsschicht 10, die durch Laser-Auftragsschweißen gebildet ist, folgende Vorteile: (1) sie ist zäher und frei von dem Auftreten von Abplatzen, Abschälen oder Reißen während des Mahlens oder Polierens; (2) sie ist frei von einer Erniedrigung der Bindungsfestigkeit oder dem Auftreten eines Bindungsdefektes an der Grenze zwischen der Verkleidungsschicht 10 und der harten Chrom-Plattierschicht 20; und (3) sie ist deutlich verbessert bei der Oberflächenrauhigkeit des Lippenbereiches 9, gebildet mit der Verkleidungsschicht 10.
Weil die Verkleidungsschicht 10, gebildet durch Laser-Auftragsschweißen, eine Penetration in den Düsenhauptkörper 3, 4 als Basismaterial zeigt, wird die Bindefestigkeit mit dem Basismaterial außerordentlich erhöht im Vergleich zu der der Verkleidungsschicht, die durch Flammsprühen gebildet ist.
Wenn eine Schädigung wie Abplatzen am Lippenbereich 9 verursacht wird, insbesondere am Kantenbereich 9e davon, kann dies durch Mahlen der Verkleidungsschicht 10 (ebenfalls zusammen mit der harten Chrom-Plattierschicht 20) repariert werden, bis die Schädigung nicht weiter unterschieden werden kann. In einem Fall, bei dem ein Defekt von 0,01 mm oder mehr auftritt, ist dies allgemein außerhalb eines erlaubbaren Bereiches und Reparaturen erfolgen. Die Reparaturen können wiederholt werden, bis die Verkleidungsschicht 10 und die harte Chrom-Schicht 20, die anfangs gebildet ist, eliminiert sind. Die harte Chrom-Plattierschicht 20 kann mit verminderten Kosten durch reverse Elektrifizierbehandlung (Plattier-Abschälbehandlung) und eine Re-Plattierbehandlung wieder hergestellt werden.
Wenn ein verhältnismäßig großer Defekt im Lippenbereich 9 auftritt und die Größe des Defektes nicht die Breite W1, W2 der Verkleidungsschicht 10 übersteigt, kann der Defekt durch das Laser-Auftragsschweißen ausgeglichen werden. Der Defekt kann lokal und gleichzeitig durch Ändern des Durchmessers des Laserlichtes durch Ändern der fokalen Position des Lasers repariert werden. Weil der reparierte Bereich aufgehäuft wird, wird ein Mahlen auferlegt, so daß der reparierte Bereich mit dem peripheren Bereich bündig ist. Selbst wenn der Defekt durch Laser-Auftragsschweißen repariert wird, verbleibt die thermische Wirkung lokal. Die Chrom-Plattierschicht 20 an der Peripherie geht keine unerwünschte Wirkung ein, so daß der Defekt zu einem Zustand repariert werden kann, der identisch ist mit dem eines neuen Produktes ohne Abschälen der Plattierung oder Re-Plattieren. Die Düsenteile 3, 4 werden durch die Wärmewirkung während der Reparaturen nicht verzerrt. Das heißt die Reparaturperiode ist kurz und die Qualität des Düsenteils nach der Reparatur ist ebenfalls zufriedenstellend. Weil ein solcher großer Defekt, der die Breite W2 der Verkleidungsschicht 10 (2,4 mm maximal bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel) kaum auftritt, kann der Defekt durch irgendeines der oben beschriebenen Reparaturverfahren beseitigt werden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die T-Düse, die zum Extrudieren des geschmolzenen Harzes verwendet wurde, auch zum Ablassen einer Beschichtungslösung eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: T-Düse
2: Hauptkörper
3, 4: Düsenteil
4A: Material, Basismaterial (Düsenmaterial)
4a: Dritte Oberfläche (geneigte Oberfläche)
4b: Erste Oberfläche (Oberfläche als Lippensteckfläche)
4c: Zweite Oberfläche (Oberfläche als Lippenendfläche)
5: (Fluidmaterial-Fließkanal) Fließkanal für geschmolzenes Harz
8: Entnahmebereich
9: Lippenbereich
9e: Kantenbereich des Lippenbereiches
10: Verkleidungsschicht
10b, 10c: Oberfläche der Verkleidungsschicht
10: Kantenbereich der Verkleidungsschicht
20: Plattierschicht

Claims

T-Düse, umfassend einen Düsenhauptkörper, wobei der Düsenhauptkörper darin mit einem Fließkanal für ein Fluidmaterial versehen ist, und wobei der Düsenhauptkörper einen Lippenbereich hat, der einen schlitzförmigen Entnahmebereich an einem spitzen Ende eines Fließkanals für das Fluidmaterial aufweist, worin der Lippenbereich eine Verkleidungsschicht enthält, gebildet an zumindest einem Kantenbereich davon, wobei die Verkleidungsschicht durch Laser-Auftragsschweißen an einem Basismaterial mit einem Pulver aus einer korrosionsresistenten und abriebsresistenten Legierung, umfassend eine Legierung auf Nickel-Basis oder Cobalt-Basis, gebildet ist.
T-Düse nach Anspruch 1, worin eine Plattierschicht auf einer Innenwandoberfläche des Fließkanals für Fluidmaterial in Kontinuität mit der Verkleidungsschicht gebildet ist.
T-Düse nach Anspruch 1 oder 2, worin die Verkleidungsschicht eine metallographische Struktur aufweist, worin Metallboride oder Metallcarbide in einer Bindemittelphase dispergiert sind.
T-Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Verkleidungsschicht gebildet ist, unter Erhalt einer ersten Breite innerhalb eines Bereiches von 0,2 bis 1,7 mm von der Kante des Lippenbereiches entlang einer Lippensteckseite und einer zweiten Breite innerhalb eines Bereiches von 0,2 bis 2,4 mm von der Kante des Lippenbereiches entlang einer Lippenendfläche.
Extrusionsformmaschine mit der T-Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Verfahren zur Herstellung der T-Düse nach Anspruch 2, wobei das Verfahren umfaßt: einen Schritt zum Vorsehen eines Materials mit einer ersten Oberfläche, die eine Lippenanpaßfläche ist, einer zweiten Oberfläche, die eine Lippenendfläche ist, und einer dritten Oberfläche, die die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche verbindet und dazu geneigt ist, einen Schritt zur Bildung einer Verkleidungsschicht durch Laser-Auftragsschweißen über der dritten Oberfläche mit einem Pulver aus einer korrosionsresistenten und abriebsresistenten Legierung, einen Schritt des anschließenden Mahlens der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche des Materials zusammen mit Bereichen der Verkleidungsschicht neben der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche, einen Schritt der anschließenden Bildung einer Plattierschicht über der Oberfläche der Verkleidungsschicht und über der ersten Oberfläche des Materials, und einen Schritt des anschließenden Mahlens der Plattierschicht, so daß die Verkleidungsschicht freiliegt und die Verkleidungsschicht eine Oberfläche aufweist, die bündig ist mit der Oberfläche der Plattierschicht, die über der ersten Oberfläche des Materials liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, worin die Breite der dritten Oberfläche nicht kleiner als 0,28 mm, aber nicht größer als 3 mm ist.