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Extruderschnecke aus Segmenten Die Erfindung bezieht sich auf Extruderschnecken
und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Schnecken, die besonders
für den Gebrauch unter Abschleif-(Abnutzungs-) oder Korrosionsbedingungen geeignet
sind.
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Spritzgießmaschinen, Extruder und Verbundmaschinen können alle eine
oder mehrere Extruderschnecken zum Bearbeiten und hindurchfördern eines polymeren
Gemisches verwenden.
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Bestimmte polymere Gemische sind besonders abschleifend - im allgemeinen
durch in dem Gemisch enthaltene Füllstoffe -diese können eine sehr schnelle Beschädigung
der Oberflächen der Schnecke und der Trommel bewirken, in der die Schnecke
läuft.
Die Abnutzung kann selbst bei nitrierten oder in anderer Weise gehärteten Stählen
so groß sein, daß ein Ersetzen der Schnecke nach einer vergleichsweise kurzen Zeitperiode
erwünscht ist, beispielsweise nach einem Arbeiten des Extruders während nur weniger
Wochen.
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Zur Verringerung der Abnutzung der Schnecke wurden beschichtungen
aus kobalt-, nickel- und chromreichen abriebfesten Legierungen verwendet; bevor
diese Beschichtungen verwendet werden können, benötigen sie jedoch alle eine Bearbeitung
auf die gewünschte Form. Ist die Beschichtung besonders hart, kann sie nur durch
Schleifen wirtschaftlich bearbeitet werden; unglücklicherweise ist es jedoch besonders
schwierig, die für Extruderschnecken erfaxierlichen Ges#altungen durch Schleifen
zu erhalten. Die Vergrößerung der Bearbeitungsschwierigkeiten mit zunehmender Härte
findet graduell statt; das mechanische Bearbeiten der Schneckenoberfläche wird jedoch
besonders schwierig bei zarten für die Vickers-Eigenhärte, die über 450 ansteigen.
Mit Eigenhärte ist die Eigenscha£t des Materials selbst und nicht eine flärte gemeint,
die ihm durch Wärmebehandlung oder chemische behandlung nach Bildung der gewünschten
Form mitgeteilt wird. Im folgenden ist mit dem Ausdruck "Vickers-H:rte" die Oberflächenhärte
gemeint, die nach dem britischen Standard Nr. 427 von 1961 gemessen wird. Kurz gesagt,
die Vickers-Härte (fix) eines Materials wird bestimmt durch Eindrücken einer Diamantenprüfspitze
-in Form einer regelmäßigen Pyramide mit einer quadratischen Grundfläche und einem
Winkel von 1360 zwischen gegenüberliegenden Flächen - in das Material bei
einer
gemessenen Last. Die schräge Fläche der Eindrückung wird dann berechnet und die
Vickers-Härte abgeleitet, indem man die Last (kgf) durch die schräge Fläche der
Eindrückung (mm2) dividiert.
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Es sind Legierungen mit einer viel größeren Vickers-Härte als 450
bekannt; sie können mit beträchtlicher Genauigkeit durch Präzisionsgießverfahren,
beispielsweise das "Lost-wax"-FeingieRverfahren, gegossen werden; diese Verfahren
sind jedoch für längliche Gegenstände mit den Abmessungen von Extruderschnecken
nicht durchführbar. Ferner sind solche Materialien im allgemeinen ziemlich spröde,
und eine aus solchen Materialien gebildete vollständige Extruderschnecke würde keine
ausreichende Torsionsfestigkeit haben, um den bei der Extrusion auftretenden Spannungen
zu widerstehen.
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Ein weiterer Faktor bei den Problemen des Abriebs besteht darin,
daß dieser im allgemeinen nicht mit der gleichen Größe über die gesamte Länge der
Schnecke auftritt. Beispielsweise kann unter bestimmten Umständen der Betrag der
Abnutzung, die in einem Feststofförderbereich verursacht wird, in dem feste Polymere
in einen Extruder eingeführt werden, weit größer als der Abnutzungsbetrag sein,
der durch das geschmolzene Polymere in einem Dosierbereich hervorgerufen wird.
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Schnecken mit einer Anzahl aus Segmenten, die axiale Bohrungen aufweisen
und auf einem gemeinsamen durch die axialen Bohrungen hindurchgehenden Kern angeordnet
und mit diesem verkeilt
sind, sind allgemein bekannt. Damit können
Schnecken aus Gangsegmenten, Knetscheiben und anderen Formen nach Bedarf entsprechend
der gegebenen Situation zusammengebaut werden.
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Diese Segmente wurden bisher im allgemeinen aus relativ weichem und
einfach bearbeitetem Material gebildet, das dann oberfiächengehärtet wurde. Wegen
der unterschiedlichen Abnutzungsraten in verschiedenen Teilen der Schnecken bringt
eine Segmenthnece dieser Art beim Gebrauch mit schleifenden Materialien besondere
Vorteile darin mit sich, daß jedes abgenutzte Segment oder jede Gruppe abgenutzter
Segmente allein ersetzt werden kann, ohne daß die weniger abgenutzten Segmente von
anderen Teilen der Schnecken ebenfalls ersetzt werden müssen. Wie zuvor ausgeführt
wurde, können die üblichen Materialien, aus denen Segmente gebildet werden, für
den Gebrauch mit schleifenden Polymeren zu weich sein; Segmentschnecken haben auch
den Vorteil, daß die Segmente wegen ihrer viel kleineren Größe mittels Präzisionsgießtechniken
mit ausreichender Genauigkeit gebildet werden können und die Benutzung der Gänge
und anderer polymer-berührender Oberflächen mit nur einem Minimum -wenn überhaupt
- nachfolgender Bearbeitung ermöglichen.
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Demzufolge konnten Materialien mit Vickers-Härten über 450 verwendet
werden. Unglücklichweise übertragen der Keil oder die Keile, die die Drehung des
Segments um den Kern verhindern, sehr große und sich ändernde Lasten; für zufriedenstellendes
Arbeiten muß die Keilnut mit besonders engen Toleranzen gebildet werden, Wegen Schrumpfung
und allgemeiner Verformung beim Gießen können diese engen Toleranzen nicht ohne
nachfolgende BXearrTeitung erreicht werden. Somit werden Segmente, die auf
das
gewünschte Maß gegossen werden, im allgemeinen So stark verformt, um ihr Aufsetzen
auf den Kern zu verhinderne Wird die Gesamtweite der Keilnut ausreichend groß gemacht
9 um das Zusammensetzen zu ermöglichen, kann ein fester Sitz nicht er halten werden,
der dazu ausreicht, eine ausreichende Lastverteilung selbst unter Extrusionsbedingungen
zu ermöglichen. Es wurde nun festgestellt, daß nichtmechanische Bearbeitungstechniken
eine ausreichende Genauigkeit zur genauen Bildung einer Keilnut herbeiführen können
und somit eine Lösung dieses Problems liefern.
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Mit der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zur Bildung einer
axialen Keilnut in der Bohrung eines filr eine Extruderschnecke geeigneten Segments
aus einer metallischen Legierung mit einer Vickers-Eigenhärte von zumindest 450,
bei dem die Keilnut durch elektrochemisches Abtragen oder Abtragen mittels elektrischer
Entladung auf die gewünschten Abmessungen geformt wird.
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Mit elektrochemischem Abtragen ist das gesteuerte Ab tragen eines
anodischen Werkstücks durch elektro chemische Wirkung zwischen einem kathodischen
Metallwerkzeug und dem Werkstück gemeint. In der Praxis wird ein kleiner Spalt in
der Größenordnung von 0,025 bis 0n05 mm zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück
aufrechterhaltent und ei Elektrolyt, beispielsweise eine Säure oder eine Salzlösung
- beispielsweise aus Natriumchlorid oder Natriumnitrat - wird mit einer hohen Geschwindigkeit
durch den Spalt geführt. Durch Anlegen einer niedrigen Gleichspannung zwischen die
Elektroden und durch Vorwärtsbewegen
des Werkzeugs in Richtung
des Werkstücks wird die Form des Werkzeugs dem Werkstück aufgeprägt. Somit kann
dem Werkstück durch Verwendung eines in geeigneter Weise geformten Werkzeugs das
gewünschte Profil gegeben werden.
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Die Abtragung mit elektrischer Entladung ist eine ähnliche Technik,
bei der von einem Werkstück Metall mittels einer Hochfrequenzentladung abgetragen
wird, die zwischen einem Elektrodenwerkzeug und dem Werkstück stattfindet. In diesem
Fall befindet sich ein dielektrisches Material, wie Terpentilöl(-Ersatz) oder Paraffin
zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück, und Hochfrequenzentladungen finden an Punkten
größter Nähe zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück statt.
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Durch die elektrischen Entladungen wird eine örtliche thermische Abtragung
des Werkstücks herbeigeführt, so daß bei Vorwärtsbewegung der Elektrode in Richtung
des Werkstücks dieses eine Form annimmt, die der Form der Elektrode entspricht.
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Einzelheiten dieser Techniken sind in Ingenieur-Richtlinien 2 (Engineering
Outlines 2) (Macmillan, 1968) auf Seite 157 zu finden, Verständlichere Einzelheien
von elektrochemischen Bearbeitungstechniken sind in von der Production Engineering
Re3earnh Association in Großbritannien herausgegebenen PERA-berichten gegeben.
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Es ist erwünscht, daß die Segmente, die einer hochzst abschleifenden
Umgebung ausgesetzt sind, etnu Vjc#er#-fl#rte haben, die zumindest gleich der des
schleifenden Materials ist, das sich in dem durch den Extruder verarbeiteten Polymergemisch
befindet.
Die vorzugsweise gewählten Segmente haben daher eine Vickers-Härte von zumindest
600. Es können Segmente mit einer Vickers-Härte bis zu etwa 1200 verwendet werden;
in diesem Härtebereich zeigen die Segmente jedoch durch Sprödigkeitsbruch eine Ausfalltendenz,
und es ist daher die Verwendung von Segmenten mit einer Vickers-Härte vorzuziehen,
die nicht 1000 überschreitet. Für die Extrusion von glasgefüllten Polyamiden sind
besonders geeignete Materialien für die Schneckensegmente die in der britischen
Patentschrift 809 088 beschriebenen Legierungen, und ein besonders geeignetes Material
ist das sog. "Stellite" - eine Legierung auf Kobalt/ Brom-Basis. Legierungen, die
gegenüber chemischem Angriff besonders widerstandsfähig sind, z. 3. Legierungen
auf Nickelbasis - beispielsweise das sog. "Hastaloy" - sind ebenfalls im allgemeinen
sehr hart, Mit dem erfindungsgemä#en verfahren können solche Materialien-in gleicher
Weise geformt erd@rnv und es kann daher ebenfalls für die Herstellung von schnecken
für korrosive Gemische (Verbindungen) verwender werden.
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Jedes Gußsegment besteht aus einer kurzen Länge der Extruderschnecke
Form einer ringförmigen Buchse mit einer entsprechend ihrer Funktion geformten Außenfläche.
Die vo ständige Schnecke kann dann einfach durch Aufreihen der gewünschen Segmentauswahl
auf einen zentralen Kern (Dorn) zusammengebaut werden, der in den ringförmigen Segmenten
verschiebbar sitzt und nicht nur dazu dient, benachbarte Segmente in Anlageberührung
zu halten, sondern ebenfalls das Fluchten der einzelnen Komponenten der Anordnung
erle¢hterte Die Übertragung
des Drehmoments über die Länge der
Schnecke wird durch Verkeilung von einzelnen Segmenten auf dem zentralen Kern bewirkt.
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Die Herstellung der Schneckensegmente wird durch eine beliebige Präzisionstechnik
durchgeführt, die ein Gußstück mit einer glatten Oberfläche und guter Abmessungsgenauigkeit
hervorbringt. Geeignete Präzisionstechniken sind das Feingießverfahren mit verlorenem
Wachs und das Formmasken-(shell)-Gießverfahren.
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Bei dem zuerst genannten Verfahren wird ein Hauptmuster aus Stahl
oder Messing hergestellt, das eine Nachbildung eines Schneckensegments ist. Unter
Verwendung dieses Musters wird eine mehrteilige Form gewöhnlich aus einer Bleilegierungs
einer Aluminiumlegierung oder einem Epoxyharz hergestellt, und heißes Wachs wird
in die Form gegossen oder unter Druck eingespritzt. Alternativ wird zuerst eine
mehrteilige Negativform in Gestalt eines Segments hergestellt und mit geschmolzenem
Wachs gefüllt. Nach Abkühlung wird das verfestigte Wachsmuster durch Auseinandernehmen
der Form entfernt und mit einem hitzebeständigen Gips beschichtet, den man dann
abbinden läßt. Die Gipsform wird dann zum Schmelzen des Wachses erhitzt und das
geschmolzene Wachs entfernt, und die Form wird zur Herstellung des Gußschneckensegments
verwendet. Ist der Guß erhärtet, wird die Gipsform weggebrochen und das Gußstück
geglättet und dann mit üblichen Techniken, wie Sandstrahlen oder Stahlsandstrahlen,
gereinigt.
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Bei dem Schalen-Verfahren werden zwei oder mehrere Formschalen aus
einem Sand-Harz-Gemisch auf einem Metallmuster
eines Schneckensegments
gebildet und durch Erhitzen gehärtet.
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Dann werden die Schalen zur Bildung der Form zusammengespannt, in
der das Segment gegossen wird.
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Ein Schneckensegment wird auf der zentralen Welle der Extruderschnecke
mittels zumindest einer Längsaussparung oder Keilnut auf der Innenfläche des Segments
zum Eingriff mit einer Lippe oder einem Keil auf der Welle verkeilt. Diese Keilnut
kann jeden beliebigen axialen Querschnitt haben, beispielsweise Quadrat- oder Rechteckquerschnitt;
in der Praxis hat sich jedoch eine Keilnut mit Halbkreisquerschnitt hinsichtlich
Spannungsverteilung als besonders zufriedenstellend erwiesen. Die Keilnut wird in
das Gußsegment durch elektrische Entladung oder elektrochemische Bearbeitung eingegraben;
die zuletzt genannte Technik ist deshalb besonders wertvoll, weil sie eine spannungsfreie
Keilnut erzeugt. Bei dem vorzugsweise gewählten Verfahren zur Bildung der Segmente
werden sie mit einer zylindrischen Bohrung mit etwa den gewünschten Abmessungen
gegossen, die dann im Bedarfsfall in Abhängigkeit von der erzeugten Oberflächenfeinheit
geglättet wird. Die Elektrode wird dann durch das Gußstück hindurchgeführt und trägt
die Bohrung auf ihre Endabmessungen ab,während sie gleichzeitig die Keilnuten bildet;
dabei ist ein Elektrolyt oder ein Dielektrikum entsprechend der gewählten Art vorhanden.
Alternativ kann eine unfertige Keilnut mit annähernd den gewünschten Abmessungen
in dem Segment beim Gießen gebildet werden und dann durch elektrochemische Bearbeitung
oder Bearbeitung mittels elektrischer Entladung auf die gewunschten Abmessungen
vergrößert
werden.
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Die Art des verwendeten Polymeren führt nur geringe Unterschiede
in der Größe des auftretenden Abriebs ein. Mit der Erfindung wird jedoch insbesondere
eine Extruderschnecke zur Verwendung bei Polyamidverbindungen gebildet, insbesondere
Polycaprolactam (Nylon 6) und Polyhexamethylenadipamid (Nylon 66) und Nylon 6/66
Copolymere; dies sind Materialien, die im allgemeinen mit schleifenden Füllstoffen
relativ großer Menge verwendet werden. Die verwendeten Füllstoffe und die Art, in
der sie verwendet werden, können beträchtliche Unterschiede der Größe und der Lage
des Bereichs oder der Bereiche des Abriebs herbeiführen. Zusatzstoffe, die schädlichen
Abrieb hervorrufen, sind Farbstoffe und Füllstoffe, wie Titandioxyd>Siliziumdioxyd,
Silikate und Aluminsilikate, z.B.
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Tone, Carborund, Chrysotil, Asbest, Kohlenstoifasern, pulverförmiges
Glas, Glaskugeln und Glasfasern. Von diesen Materialien sind Glasfasern im allgemeinen
am meisten schleifend und werden gewöhnlich in großen Mengen benutzt und sind besonders
schleifend, wenn sie in Mengen von mehr als 15 Gew.-% des gesamten Gemischs vorliegen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
an einer Extrusionseinrichtung (Schneckenpresse) mit einer nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Segment-Extruderschnecke erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines ventilierten Extruders mit
Segmentschnecke, der zur Extrusion
von glasgefüllten Polyamiden
geeignet ist; Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt eines Kerns mit drei in ihrer Stellung
befindlichen Segmenten; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt der Antriebswelle nach Linie
111-111 in Fig. 2; Fig. 4 zeigt eine Ansicht eines einzelnen ringförmigen Schneckensegments,#
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt des Segments nach Linie V-V in Fig. 4; Fig. 6 zeigt
eine isometrische Darstellung des Segments nach Fig.. 4 und 5; Fig. 7 zeigt einen
Teilschnitt einer Einrichtung für elektrochemische Abtragung eines Segments; und
Fig. 8 zeigt ein Ende einer Elektrode.
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Gemäß Darstellung in den Fig. 1, 2 und 3 besitzt ein Extruder einen
Einfülltrichter 1 und eine Schnecke 2, die in einem Zylinder oder Rohr 3 drehbar
angeordnet ist, das mit einer gehArteten Auskleidung 4 versehen ist und in eine
Düse 5 endet.
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Die Wand des Rohrs 3 ist an einer Stelle mit einer
Damprauotrittsöffnung
6 versehen, die mit einer Unterdruckpumpe (nicht - gezeigt) verbunden ist. Der Dampfaustrittsöffnung
6 ist ein Niederdruckabschnitt 7 benachbart in dem die Tiefe der Schneckengänge
größer als in beiden Hochdruckabschnitten 8 und 9 ist. Zwischen dem Niederdruckabschnitt
7 und dem ersten Hochdruckabschnitt 8 werden die Schneckengänge durch einen festen
zylindrischen Block 10 unterbrochen, der einen ausreichenden Durchmesser zum Schließen
des Innendurchmessers des Rohrs 3 hat, so daß er darin mit einem minimalen Arbeitsspiel
drehbar ist. Die Wand des Rohrs ist mit einer Leitung 11 versehen, die den hochdruckbereich
8 und den Niederdruckbereich 7 verbindet.
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Die Leitung 8 bildet einen Nebenschluß um den zylindrischen Block
10 und kann mittels eines an einer Stelle in ihr vorgesehenen Ventils 12 geöffnet
und geschlossen werden.
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Die Extruderschnecke ist aus einer Anzahl von ringförmigen Segmenten
13 zusammengebaut, die auf einem Kern 14 angeordnet sind, der mit einem Paar diametral
einander gegenüberliegender Keilnuten 15 versehen ist. Das der Düse benachbarte
Ende des Kerns ist mit einem entfernbaren Nasenkonus 16 mit Innengewinde 17 versehen.
Ein Verbindungsorgan 18 besitzt an beiden Enden entgegengesetzt gerichtete Gewinde
(Links-und Rechtsgewinde), damit es gleichzeitig in den Nasenkonus und den Kein
eingreifen kann und diese beiden Elemente aneinander befestigen kann. Zwischen dem
Segmentende und dem Nasenkonus ist eine Scheibe 20 um das Kernende herum angeordnet.
Das gegenüberliegende Ende der Welle ist mit einer Schulter 21 und einer axialen
Gewindeöffnung 22 zur Verbindung mit einem Haltebolzen
(nichtgezeigt)
versehen, damit axiale Bewegungen des Kerns verhindert werden, wenn von einem Antriebsmotor
(nicht gezeigt) ein Drehmoment an diesen angelegt wird.
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Die ringförmigen Segmente 13 sind in den Fig. 4, 5 und 6 in größerem
Maßstab mehr im Detail gezeigt. Die Länge des Segments ist das Doppelte der Steigung
der Schneckengänge 23, und das Segment ist mit einer axialen Bohrung 24 zur Aufnahme
des Kerns versehen. Auf gegenüberliegenden Seiten der Bohrung 24 befindet sich ein
Paar Keilnuten 25 mit Halbkreisquerschnitt.
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Die Schnecke wird zusammengebaut, indem in Jede Keilnut 15 des Kerns
ein Keil angeordnet wird und dann die Segmente längs des. Keils verschoben werden,
wobei die Keile in die Keilnuten 25 ragen. Zum Füllen des Kerns von der Schulter
21 bis zum Düsenende wird eine ausreichende Anzahl von Segmenten zugefügt, so daß
die Segmente und die Scheibe 20 etwas über das Ende des Kerns hinausragen. Der Nasenkonus
wird dann zum Festhalten der Segmente in ihrer Lage fest gegen die Scheibe 20 geschraubt.
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Die in Fig. 5 und 6 gezeigten Segmente bestehen aus einer Legierung
auf Kobalt/Chrom-Basis mit einer Vickers-Härte von etwa 750. Das Segment wurde mit
einer zylindrischen Bohrung durch das Feingießverfahren mit verlorenem Wachs gegossen,
bei dem eine weibliche unterteilte Form in Gestalt des Schneckensegments mit geschmolzenem
Wachs gefüllt wurde. Nach Verfestigung des Wachses
wurde es von
der Form entfernt und mit hitzebeständigem Kunststoff beschichtet. Das Wachs wurde
erwärmt und entfernt und die Form mit der Legierung gefüllt, die man dann erstarren
ließ.
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Die Bohrung war ziemlich rauh, so daß sie vor Beginn der Abtragung
(Erosion) etwas geglättet wurde. Das Gußstück 31 wurde dann in die elektrolytische
Zelle eingesetzt, die einen leitenden unteren Abschnitt 32 und eine isolierende
Kappe 33 besitzt. Durch die Kappe und den Boden der Zelle läuft jeweils ein Einlaßrohr
34 und ein Auslaßrohr 35. Die Zelle ist mit Trägern 35 für das Gußstück 31 versehen.
Durch die Kappe läuft die sich bewegende Kathode 36, die koaxial mit der Bohrung
(gestrichelt gezeigt) des Gußstücks fluchtet.
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Durch den Einlaß 34 wird ein Elektrolyt mit hohem Druck zugeführt;
bei mit einer Energiequelle verbundenen Elektroden wird die Kathode 36 mit einer
vorbestimmten Rate abgesenkt, damit sie durch das Gußstück 31 läuft und die Bohrung
der Kathode abträgt (erodiert).
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Das Ende der Kathode ist in Fig. 8 gezeigt; sie besitzt eine Kupferstange
mit einer Endfläche 40 in der für die Segmentbohrung gewünschten Form, Hinter der
Endfläche -etwa 2 mm - ist der Durchmesser der Stange verringert und mit einer isolierenden
Buchse 41 aus Tufnol bedeckt, die den gleichen Querschnitt einhält, ohne über die
durch die Fläche 40 gegebenen radialen Grenzen hinauszuragen.
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Im Querschnitt hat die Kathode die Form eines Zylinders mit zwei
halbkreisförmigen Wülsten 42, die auf jeder Seite axial verlaufen. Beim Hindurchlaufen
durch das Gußstück graben die Wülste Nuten mit der generell gleichen Form ein.
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Das Gesamtmaß der bearbeiteten Bohrung ist etwas größer als das der
Elektrode - um einen geringen radialen Abstand, z. B.
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von 0,15 bis 0,2 mm -, jedoch kann das tatsächlich erhaltene Spiel
sich beträchtlich durch Unterschiede der verwendeten Materialien und der herrschenden
Bedingungen ändern.
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Ein alternatives Verfahren zur Anordnung der Segmente besteht darin,
daß die Segmente bei übereinstimmenden bzw.
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fluchtenden Keilnuten der Segmente und des Kerns in ihre Lage gebracht
werden. Der oder die Keile werden dann in die Keilnuten eingesetzt. Bei Verwendung
dieses Verfahrens werden vorteilhafterweise Keile mit einer Länge benutzt, die in
der Größenordnung der Länge jedes Segments liegt. Die Keilnut in dem Kern kann im
Bedarfsfall als eine Anzahl von getrennten Aussparungen gebildet sein - vorteilhafterweise
eine Aussparung für jedes Segment.
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Die Erfindung wurde zwar bezüglich einer Schnecke erläutert, bei
der die Segmente abgesehen von der Bildung des Schneckengangs um die Außenfläche
herum ringförmig sind; das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch in gleicher Weise
für die Bildung von axialen Keilnuten in für andere Zwecke geeigneten Segmenten
anwendbar. Beispielsweise können Segmente mit einer Außenfläche im wesentlichen
in Dreieckform mit abgerundeten
Ecken für eine Schnecke erforderlich
sein, die zur Ausübung einer Knetwirkung über einen Teil ihrer Länge benutzt wird.
Knetscheiben dieser allgemeinen Form sind bekannt und werden hauptsächlich in Maschinen
mit mehreren Schnecken verwendet. Diese und andere Formen, die für die Außenfläche
erwünscht sind, beeinträchtigen keineswegs die Möglichkeit oder den Wunsch, eine
oder mehrere axiale Keilnuten in der Oberfläche der Bohrung zu bilden.
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Im Bedarfsfall können zumindest einige der Schnekkensegmente mit
einem axialen Kanal oder Kanälen versehen sein, die den Durchgang eines Kühlmittels
durch die Schnecke ermöglichen, wenn die Schneckensegmente aneinander anliegend
mit fluchtenden Kanälen angeordnet sind. Vorteilhafterweise kann der Schnecke über
einen Haltebolzen Kühlwasser zugeführt werden, der an dem von der Düse fernliegenden
Schneckenende angeordnet ist.
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Für die Extrusion von mechanisch schleifenden Materialien können
einige oder alle Segmente vorteilhafterweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt werden - insbesondere zumindest die Segmente, die in dem Bereich angeordnet
sind, wo der Abrieb der Schnecke am meisten auftritt. Die Lage dieses Bereichs an
der Schnecke hängt von dem verwendeten Gemisch und den herrschenden Bedingungen
und von der Geometrie der Schnecke ab. Wird beispielsweise ein glasgefülltes Nylon
extrudiert oder spritzgegossen, wobei eine Universalschnecke mit drei Bereichen
gleicher Länge verwendet wird, d. h. ein
Zuführbereich, ein Komprimierungs-
und ein Dosierungsbereich hängt der Bereich mit der maximalen Abnutzung für ein
gegebenes Temperaturprofil und Ausstoßrate hauptsächlich von dem verwendeten Gemisch
ab. So führt ein Gemisch aus Nylon und Glasfasern zu einer Abnutzung, die am Beginn
des Zufuhrbereichs beträchtlich größer als in den übrigen Bereichen ist. Ein Gemisch
aus zerhackter Glaslitze und Nylon führt zu einer Abnutzung, die im Dosierungsbereich
etwas größer als im Zuführbereich ist, wobei die geringste Abnutzung am beginn des
Komprimierungsbereichs auftritt. Andererseits führen vorgemischte Massen, wie sie
bei Spritzgießmaschinen allgemein verwendet werden, zu einer Abnutzung, die in Richtung
des Endes des Komprimierungsbereiches etwas größer ist (obwohl festzuhalten ist,
daß durch geeignete Wahl der Geometrie der Schnecke bei dem zuletzt genannten Fall
diese Spitze im Koinprimierungsbereich im wesentlichen beseitigt werden kann).
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Wegen dieser Änderung der Abnutzungsraten für sich ändernde Stellen
längs der Schnecke bei verschiedenen Bedingungen kann es manchmal vorteilhaft sein,
die besonders harten (und im allgemeinen teureren) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Segmente nur an bestimmten gewählten Stellen längs der Schnecke zu
verwenden.
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Werden Gemische, die korrosive Dämpfe entwickeln, in einem ventilierten
Extruder befördert, kann es in gleicher Weise vorteilhaft sein, die harten Segmente
vor der Ventilierungsöffnung und im Entdampfungsabschnitt zu verwenden und die gehärteten
Flußstahlsegmente danach. Werden hochkorrosive
Materialien verwendet,
ist es im allgemeinen jedoch vorzuziehen, daß alle Schneckensegmente durch das erfindungsgemäße
Verfahren hergestellt werden.
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Die Erfindung wurde zwar anhand eines Extruders mit einer einzigen
Schnecke beschrieben; es ist jedoch ebenfalls die Verwendung von zwei oder mehr
Segmentschnecken der im vorhergehenden beschriebenen Art in verschiedenen Maschinenarten
ins Auge gefaßt.
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Zusätzlich zu all den bereits erläuterten Vorteilen für die Verwendung
unter Abnutzungsbedingungen haben die im vorhergehenden beschriebenen besonders
harten Segmentschnecken darin einen weiteren Vorteil, daß bei übermäßiger Abnutzung
des Extruderrohrs dieses verhältnismäßig einfach neu gebohrt werden kann und eine
Ersatzschnecke mit überbemessenen Segmenten eingesetzt werden kann, um den vergrößerten
Innendurchmesser des Extruderrohrs zu kompensieren.
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Mit der Erfindung wird somit ein Verfahren zur Bildung einer axialen
Keilnut in der Bohrung eines für eine Extruderschnecke geeigneten Segments gesehaffen,
wenn dieses Segment aus einer metallischen Legierung mit einer Vickers-Eigenhärte
von zumindest 450 besteht; nach diesem Verfahren wird die Keilnut durch elektrochemische
Abtragung oder durch Abtragung mittels elektrischer Entladung auf die gewünschten
Abmessungen geformt. Dadurch können Materialien, die zu hart sind, um unter Verwendung
konventioneller Maschinenwerkzeuge einfach bearbeitet zu werden, für die Herstellung
von Extruderschnecken
verwendet werden, die für den Gebrauch mit
besonders schleifenden Materialien>- beispielsweise glasgefülltes Nylon, geeignet
sind,