DE2752002C3 - Verfahren zur Erzeugung einer verschleißfesten Schicht auf der inneren Oberfläche des Gehäuses eines Doppelschneckenextruders - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung einer verschleißfesten Schicht auf der inneren Oberfläche des Gehäuses eines Doppelschnekkenextruders, bei welchem die Bohrung zur Aufnahme der Doppelschnecke im Querschnitt eine etwa 8förmige Kontur aufweist.

Extruder oder auch Spritzmaschinen werden auf allen Gebieten der Technik zur Herstellung von Formkörpern aus Kunststoff oder auch aus Gummi verwendet. Es gibt dabei Extruder mit nur einer Förderschnecke (Schnecke) und auch solche, bei denen zwei Schnecken gemeinsam den zu verspritzenden Kunststoff fördern. Eine Doppelschnecke hat gegenüber einer Einfachschnecke den Vorteil, daß das Material gleichmäßiger ausgetragen wird. Das Gehäuse einer solchen Doppel- bo schnecke ist so gestaltet, daß die Bohrung in demselben die Form einer offenen »8« hat, d. h. also, die beiden Gehäuseteile für die Schnecken sind an der Berührungsstelle zueinander offen.

Bei Doppelschneckenextrudern gibt es nun noch solche, die mit zylindrischen Gehäusebohrungen versehen sind, und außerdem Extruder, bei denen die Bohrungen und damit auch die Schnecken konisch verlaufen. Bei dieser konischen Ausbildung von Schnecken und Gehäuse läßt sich der erforderliche Druck beim Austragen des Materials leichter erzeugen. Da die Schnecken sich in dem Gehäuse des Extruders drehen und der Spalt zwischen der Schnecke und dem Gehäuse sehr klein sein muß, damit der erforderliche Druck aufgebaut werden kann, ist die innere Oberfläche der Bohrung des Gehäuses einem ständigen Verschleiß ausgesetzt so daß diese Oberfläche besonders verschleißfest sein muß. Zur Herstellung einer verschleißfesten Oberfläche im Gehäuse von Extrudern sind schon Verfahren bekannt geworden.

Es ist beispielsweise prinzipiell möglich, das ganze Gehäuse eines Extruders aus einem Material zu fertigen, das besonders verschleißfest ist. Ein solches Material ist beispielsweise ein hoch veredelter Stahl. Der Aufwand an sehr teurem Material wäre dann jedoch so erheblich, daß ein solcher Extruder zwar herstellbar, aus wirtschaftlichen Gründen aber nicht verkäuflich wäre. Es wird daher für das Gehäuse des Extruders in der Regel ein wesentlich weniger festes Material verwendet und auf dessen Oberfläche eine verschleißfeste Schicht erzeugt.

Hierzu ist es beispielsweise bekannt, die innere Oberfläche im Gehäuse eines Extruders auszuhärten bzw. zu nitrieren. Das sogenannte Nitrieren wird bei relativ niedrigen Temperaturen von etwa 500°C durchgeführt und ergibt Schichtdicken von maximal 0,7 mm, die für viele Anwendungsfälle nicht ausreichend sind. »Venn beim Aushärten größere Schichtdicken für die verschleißfeste Schicht gewünscht werden, müssen höhere Temperaturen angewendet werden, die leicht zu Verformungen des Gehäuses führen können, so daß das Gehäuse nicht mehr geradlinig sondern gebogen ist. Ein solches Gehäuse muß dann nachträglich wieder gerichtet werden, wobei in das Gehäuse mechanische Spannungen mit eingearbeitet werden, die während des Betriebes des Extruders wieder frei werden können und dann wieder zu einem verformten Gehäuse führen. Ein solcher Extruder könnte dann nicht mehr betrieben werden. Ein weiterer Nachteil des Aushärtens besteht darin, daß die für die verschleißfeste Schicht erzielbaren Härtegrade in vielen Fällen nicht ausreichend sind.

Zur Erzielung von verschleißfesten Schichten mit höheren Härtegraden ist es weiterhin bekannt, auf der inneren Oberfläche eines Extrudergehäuses eine Schicht durch Ausschleudern aufzutragen. Dieser Arbeitsgang erfolgt bei Temperaturen von etwa 13OC⁰C. Bei dieser Arbeitsweise ist eine Nachbearbeitung der erzeugten Schicht unvermeidlich, da auf deren Oberfläche Verunreinigungen vorhanden sind. Für dieses Nachbearbeiten wird in der Regel das Schleifen mit anschließendem Höhnen eingesetzt, was nicht nur zeitraubend sondern auch teuer ist. Außerdem treten in der durch Ausschleudern aufgetragenen Schicht oft Lunker auf, die zum Ausschuß für das gesamte Gehäuse führen. Durch die hohen Temperaturen, die für das Aufbringen der verschleißfesten Schicht auf diesem Wege erforderlich sind, kann das nicht so feste Material des Gehäuses ausgeglüht werden, so daß es weiter an Festigkeit verliert. Außerdem ist auch hier das oben beschriebene nachträgliche Richten des Gehäuses erforderlich.

Obwohl diese zur Erzeugung einer verschleißfesten Schicht bei Extrudern eingesetzten Verfahren die geschilderten Nachteile haben, werden diese Techniken angewendet, da sie insbesondere bei Extrudern mit zylindrischer, also völlig gleichmäßiger Bohrung be-

herrscht werden. Der hohe Aufwand und die damit verbundenen Nachteile werden in Kauf genommen.

Noch ungünstiger sind die geschilderten Techniken zur Erzeugung verschleißfester Schichten, wenn dieselben bei Doppelschneckenextrudern angewendet werden sollen. Da der Hohlraum (Bohrung) eines solchen Extruders, im Gegensatz zum einfachen Extruder, keine gleichförmige sondern eine ungleichförmige Querschnittsumrandung in Form einer offenen »8« aufweist, scheidet ein direktes Ausschleudern des Extrudergehäuses aus. Es bleibt hier somit nur die Möglichkeit, bei einem Doppelschneckenextruder eine verschleißfeste Schicht durch Aushärten bzw. Nitrieren direkt oder durch Ausschleudern mit einer aufwendigen Vorfertigung herzustellen. Hine solche Vorfertigung besteht darin, daß zunächst zylindrische Rohre (Büchsen) ausgeschleudert und nachbearbeitet werden, bei denen dann ein in Achsrichtung verlaufender, seitlicher Teil weggenommen wird, so daß sich ein seitlich durchgehend offenes Rohr ergibt. Wenn zwei solche aufgeschnittenen Rohre zusammengefügt werden, ergeben sie zusammen die Form einer offenen »8«. Die beiden vorgefertigten, offenen Rohre werden in den Hohlraum im Gehäuse eines Doppelschneckenextruders eingeschoben und dort festgelegt. Sie stoßen dabei an den >■-, Berührungsstellen lediglich aneinander, wobei durch die in Achsrichtung verlaufenden Berührungsflächen Spalte gebildet werden, in die der von der Schnecke geförderte Kunststoff eindringen kann, was zu erheblichen Schwierigkeiten bei der kontinuierlichen Förderung so führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, das Gehäuse eines Doppelschneckenextruders, egal ob dessen Bohrungen zylindrisch oder konisch ausgebildet j> sind, auf einfache Weise mit einer verschleißfesten Schicht auszukleiden.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwei auf die erforderlichen Maße zugeschnittene und vorgeformte Bleche aus dem verschleißfesten Material so in die Bohrungen eingebracht werden, daß sie über ihre gesamte Länge an beiden Kanten dicht aneinander liegen, und daß die Bleche anschließend in an sich bekannter Weise durch Zündung von innerhalb des von den Blechen umschlossenen Raums angeordnetem Spreng- oder Explosivmaterial auf die innere Oberfläche der Bohrungen aufplattiert werden.

Durch den Einsatz des an sich aus vielen Gebieten der w Technik bekannten Explosionsplattieren ist es auf einfache Weise möglich, die relativ kompliziert gestalteten Bohrungen eines Doppelschneckenextruders auf einfache Weise mit einer Schicht aus einem verschleißfesten Material zu versehen. Für die Oberfläche der Bohrungen ergibt sich durch den Einsatz dieses Verfahrens keinerlei Nacharbeit mehr und Ausschuß kann ausgeschlossen werden. Besonders vorteilhaft wird das Verfahren nach der Erfindung bei einem Doppelschneckenextruder mit konischen Bohrungen bo bzw. konischen Doppelschnecken eingesetzt, da auch diese relativ kompliziert ;·:.">..steten Bohrungen auf einfache Weise und ohne großen Aufwand mit der verschleißfesten Schicht versehen werden können.

Mit diesem Verfahren wird erstmals von den μ herkömmlichen Techniken der Extruderherstellung abgewichen, wodurch sich große technische Vorteile ergeben. Zur Erzeugung der verschleißfesten Schicht sind keine Vorfertigung und kein nachträgliches Einpassen und Festlegen irgend welcher Teile mehr erforderlich. Es wird vielmehr eine zusammenhängende, verschleißfeste Schicht ohne Spalte in einem einzigen Arbeitsgang erzeugt die bei ausreichender Dicke und Härte in ihrer Oberflächengüte so einwandfrei ist, dab eine Nachbearbeitung weitestgehend entfallen kann.

Das Explosionsplattieren ist beispielsweise für glatte zylindrische Rohre aus der AT-PS 2 32 354 und der DE-PS 15 27 903 bekannt Aus beiden Druckschriften geht lediglich hervor, daß mit speziellen Verfahren Einzelrohre an der inneren Oberfläche mit einem anderen, aus einem Teil bestehenden Material plattiert werden können. Solche Einzelrohre stellen für das Plattieren Gehäuse mit einer stetigen — nämlich kreisrunden — Kontur dar, in welche eine ebenfalls stetige und kreisrunde Schicht einplattiert werden kann. Beiden Druckschriften ist keinerlei Hinweis in der Richtung zu entnehmen, daß mittels des Explosionsverfahrens auch Oberflächen beschichtet werden können, die von der Kreisform abweichen und insbesondere Unstetigkeitsstellen aufweisen, wie sie beim Gehäuse eines Doppelschneckenextruders auftreten. Auch der Einsatz zweier Bleche in zwei Räumen zur gemeinsamen Plattierung der beiden Bohrungen eines Doppelschneckenextruders ist durch diese Druckschriften nicht angedeutet.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. In

Fig. 1 ist in schematischer Darstellung ein Schnitt durch das Gehäuse eines Doppelschneckenextruders dargestellt, und

F i g. 2 gibt einen Schnitt durch F i g. 1 längs der Linie 11-11 wieder. In

F i g. 3 ist ein Querschnitt durch einen Doppelschnekkenextruder mit konisch verlaufendem Gehäuse gezeigt, und

Fig.4 zeigt ebenfalls in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Verformung des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Blechs.

Mit 1 ist das Gehäuse eines Doppelschneckenextruders bezeichnet, das in den Fig. 1 und 3 nur ganz schematisch angedeutet sein soll. Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist der Doppelschneckenextruder mit zwei zylindrischen Bohrungen versehen, die entsprechend der Darstellung in Fig. 2 zusammen die Querschnittsform einer offenen »8« haben. Die beiden Bohrungen 2 und 3, in welchen jeweils eine Schnecke zur Förderung von Spritzmaterial laufen soll, sind also an ihrer Berührungsfläche durchgehend offen und daher miteinander verbunden. Das Gehäuse 1 eines solchen Extruders besteht beispielsweise aus Stahl und muß an der inneren Oberfläche seiner Bohrungen 2 und 3 mit einer verschleißfesten Schicht versehen werden, da die Schnecken, welche sich in den Bohrungen 2 und 3 befinden, dicht an dieser Oberfläche anliegen und dieselbe somit ständig einem Verschleiß unterziehen.

Zur Erzeugung der verschleißfesten Schicht auf der Oberfläche der Bohrungen 2 und 3 wird mit dem Verfahren nach der Erfindung beispielsweise wie folgt vorgegangen:

Zunächst werden zwei Bleche 5 und 6 aus dem verschleißfesten Material, bei welchem es sich beispielsweise um einen hochlegierten Stahl handeln kann, so zugeschnitten, daß sie in die aus den Bohrungen 2 und 3 bestehende Durchgangsöffnung 4 eingebracht werden können. Hierbei wird das eine Blech 5 in die Bohrung 2 eingesetzt, während das zweite Blech 6 in die Bohrung 3

eingebracht wird. Diese Bleche sind vorher nicht nur genau auf Maß zugeschnitten, sondern möglichst auch schon vorgeformt worden, damit sie in der aus F i g. 2 ersichtlichen Form in die Bohrungen 2 und 3 eingesetzt werden können. Die Bleche 5 und 6 werden an ihren über das Gehäuse 1 hinausragenden Seiten so an dem Gehäuse 1 gefestigt, daß sich ein schmaler Spalt zwischen den Blechen und der inneren Oberfläche der Bohrungen 2 und 3 ergibt. Weiterhin werden die Bleche 5 und 6 so eingesetzt, daß sie sich an ihren beiden Berührungskanten 7 und 8 gerade berühren, so daß der von beiden Blechen umschlossene Raum auf diese Weise vollkommen geschlossen ist.

Nach dem Einbringen der Bleche 5 und 6 in die Durchgangsöffnung 4 wird in den von den beiden Blechen umschlossenen Raum Expiosivmaieriai eingebracht, bei dessen Zündung die Bleche 5 und 6 aus dem verschleißfesten Material auf die innere Oberfläche der Bohrungen 2 und 3 aufplattiert werden. Dieses Explosivmaterial kann gemäß der DE-AS 15 27 903 eine geballte langgestreckte Ladung sein, welche beispielsweise entsprechend der Darstellung in F i g. 3 über die gesamte Länge des Gehäuses 1 bzw. der Bleche 5 und 6 verläuft und von einem Ende her gezündet wird. Es ist jedoch genausogut möglich, die Bleche 5 und 6 bereits vor ihrer Einbringung in das Gehäuse des Doppelschneckenextruders mit einer Explosionsfolie (DE-PS 12 67 519) zu beschichten, die dann ebenfalls von einem Ende her gezündet wird, so daß in beiden Fällen die Bleche 5 und 6 nach und nach auf die innere Oberfläche der Bohrungen 2 und 3 aufplattiert werden.

Das gleiche Verfahren wie für die zylindrischen Bohrungen 2 und 3 gemäß der Darstellung in den F i g. 1 und 2, läßt sich auch für einen Doppelschneckenextruder anwenden, der mit konischen Bohrungen 9 bzw. konisch verlaufenden Schnecken ausgerüstet ist. Auch hier werden die Bleche 5 und 6 vorher genau auf die innere Kontur der Bohrungen 9 zugeschnitten, bevor si in diese eingesetzt werden. Nach dem Einsetze! entsprechend der Beschreibung der F i g. 2. könnei dann die beiden Ladungen 10 und 11 gezündet werde: 5 oder es wird eine auf den Blechen angebracht! Explosionsfolie gezündet. Auch hier ist nach den Aufplattieren der Bleche 5 und 6 keine Nachbearbeitunj der inneren Oberfläche des Extrudergehäuses 1 meh erforderlich, sondern es müssen nur die überstehender

ίο Reste der Bleche und alle für das Abdichten de Explosionsraums erforderlichen Teile wieder entfern werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfah rens nach der Erfindung, welche insbesondere be konischem Verlauf der Bohrungen im Gehäuse 1 de Doppeischneckenexiruders eingesetzt werden kann werden die beiden Bleche 5 und 6 vor dem Einsetzen ii das Gehäuse 1 schon fest miteinander verbunden Hierzu kann eine Vorrichtung gemäß F i g. 4 verwende werden, die wie folgt arbeitet:

Die Vorrichtung 12 besteht aus einem Gehäuse welches eine Bohrung 13 aufweist, die bei eine zylindrischen Düppelschnecke ebenfalls zylindriscl verläuft und bei einer konischen Doppelschneck« konisch ausgebildet ist. In diese Bohrung 13 werden di beiden Bleche 5 und 6 nach einer Vorformunj eingesetzt und dann an ihren Berührungskanten 7 und 1 miteinander verschweißt, so daß sich ein zusammenhän gender Blechkörper für die aufzuplattierende Schich ergibt, der dann als zusammenhängendes Bauteil in di< Bohrungen 2 und 3 bzw. 9 des Extrudergehäuses
eingesetzt werden kann. Die Kanten 7 und 8 sind übe öffnungen 14 und 15 in der Vorrichtung 12 zugänglicl und können so mit üblichen Verfahren problemlo verschweißt werden. Als besonders geeignet hat siel hier das Verschweißen mittels Elektronenstrahls her ausgestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   "i. Verfahren zur Erzeugung einer verschleißfesten Schicht auf der inneren Oberfläche des Gehäuses eines Doppelschnecken-Extruders, bei welchem die ί Bohrungen zur Aufnahme der Doppelschnecke im Querschnitt eine etwa 8förmige Kontur aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf die erforderlichen Maße zugeschnittene und vorgeformte Bleche (5, 6) aus einem verschleißfesten Material so in die Bohrungen (4, 9) eingebracht werden, daß sie über ihre gesamte Länge an beiden Kanten (7,8) dicht aneinander liegen, und daß die Bleche anschließend in an sich bekannter Weise durch Zündung von innerhalb des von den Blechen umschlossenen Raums angeordnetem Spreng- oder Explosivmaterial auf die innere Oberfläche der Bohrungen aufplattiert werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (5, 6) auf ihrer inneren Oberfläche mit einer Explosionsfolie beschichtet werden, die nach Einbringung der Bleche in die Bohrungen (4, 9) von einem Ende derselben her gezündet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 2^r, zeichnet, daß in die Bohrungen (4, 9) nach Anbringung der Bleche (5, 6) eine geballte, langgestreckte Sprengladung (10, U) eingesetzt wird, die von einem Ende her gezündet wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, «1 dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bleche (5, 6) zunächst vorgeformt sowie an ihren Berührungskanten (7, 8) miteinander verschweißt und erst dann in die Bohrungen (4,9) eingesetzt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- r. zeichnet, daß die Verschweißung der beiden Bleche (5,6) mittels Elektronenstrahls durchgeführt wird.
6. 6. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Auskleidung der konisch ausgeführten Bohrungen (9} eines Doppelschnekken-Extruders.