DE3506668A1

DE3506668A1 - Verschleisswiderstandserhoehende beschichtung am zylinder und an der schnecke einer kunststoff-schneckenpresse

Info

Publication number: DE3506668A1
Application number: DE19853506668
Authority: DE
Inventors: Hans 5210 Troisdorf Reifenhäuser; Peter 5202 Hennef Stommel; Stephan 5060 Bergisch Gladbach Weiland
Original assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 1985-02-26
Filing date: 1985-02-26
Publication date: 1986-08-28
Also published as: GB8601555D0; GB2171419B; GB2171419A; IT8619311A0; DE3506668C2; IT8619311A1; IT1188336B; CH669557A5

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Die Erfindung bezieht sich auf Kunststoff-Schneckenpressen mit Zylinder und Schneckenwelle aus einem Grundwerkstoff aus Stahl, und zwar auf Maßnahmen der Verschleißwiderstandserhöhung bei solchen Kunststoff-Schneckenpressen durch Beschichtung mit Titannitrid (TiN) und/oder Titancarbid (TiC). - Sowohl die Zylinder als auch die Schnecken können einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein.

Die Methode der Verschleißwiderstandserhöhung durch Beschichtung mit TiN und/oder TiC ist bekannt (Bild der Wissenschaft, 1984, S. 28). Man arbeitet so hauptsächlich bei Werkzeugen, wie Tief ziehstempeln, Matrizen dazu, Schnittwerkzeugen, Fräsern ,Stanzstempeln oder Hartmetallschneidplatten und bei Spritzgießformen. Man nutzt die Tatsache, daß die sonst bei Werkzeugen störenden Phänomene, wie Aufbauschneide, Kaltverschweißung, Kaltverschleiß, Rißbildung in der Schneide der Werkzeuge, nicht oder sehr reduziert auftreten. Die Aufbringung der Beschichtung erfolgt als Chemical-Vapor-Deposition oder Physical-Vapor-Deposition.

Die Methode der Verschleißwiderstandserhöhung durch Beschichtung mit den vorgenannten Stoffen ist (in der Praxis) auch für Zylinder und für die Schneckenspitzen der Schnecken von Kunststoff-Schneckenpressen vorgeschlagen worden. Dabei hat man die Beschichtung entweder am Zylinder oder an der Schneckenspitze an unterschiedlichen Stellen dort aufgebracht, wo die Verschleißerscheinungen am Zylinder bzw. an der Schneckenspitze auftraten. Der Erfolg war nicht befriedigend. Die Standzeit des Aggregates aus Schnecke und Zylinder sowie damit die Lebensdauer der Maschine insgesamt ließen sich durch diese Maßnahmen nicht ausreichend verbessern. In der Praxis arbeitet man daher zur Erhöhung der Standzeit von Schnecke und Zylinder bei Kunststoff-

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Schneckenpressen anders. Insbes. werden Maßnahmen der Oberflächenhärtung, ζ. B. durch Nitrieren, verwirklicht oder werden in die Zylinder Buchsen aus besonderen Metallen, insbes. Hartmetallen, eingesetzt. Auch kennt man sogenannte Bimetallzylinder, die mit einem entsprechenden Werkstoff ausgeschleudert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie bei einer Kunststoff-Schneckenpresse die Standzeit und damit die Lebensdauer der gesamten Maschine beachtlich verbessert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung die Anwendung der Maßnahmen der Verschleißwiderstandserhöhung durch Beschichtung mit TiN und/oder TiC auf Kunststoff-Schneckenpressen mit Zylinder und Schneckenwelle aus einem Grundwerkstoff aus Stahl mit einer Randschichthärte im Gebrauchszustand von 40 bis 70 HRC nach DIN 50103 mit der Maßgabe, daß sowohl der Zylinder als auch die Schneckenwelle beide zumindest in gegenüberliegenden Abschnitten (oder über die gesamte Länge) die Beschichtung aufweisen, und zwar konturgetreu sowie in den gegenüberliegenden beschichteten Abschnitten mit Passungstoleranzen im Bereich zwischen 0,15 bis 1 % bezogen auf den Nenndurchmesser, und mit der weiteren Maßgabe, daß der Grundwerkstoff vor der Beschichtung eine Oberflächenrauhigkeit von 2 bis 4 um sowie einen Profiltraganteil nach DIN 4765 in 0,25 pm Tiefe im Bereich zwischen 40 bis 80 %, vorzugsweise von etwa 60 %, aufweist. Die Grundkonzeption der Erfindung besteht darin, daß im Rahmen der erfindungsgemäßen Maßgaben sowohl der Zylinder als auch die Schnecke, diese zumindest an den Schneckenstegen, in gegenüberliegenden Bereichen beschichtet sind, und zwar dort, wo ohne eine Beäufiichtung

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der Verschleiß auftreten würde. Das schließt nicht aus, daß auch andere Stellen und nicht nur gegenüberliegende beschichtet werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder und die Schneckenwelle randschichtgehärtet sind= Eine andere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder und die Schneckenwelle durchgehärtet sind. Man kann aber auch beide Maßnahmen kombinieren und z, B. die Schneckenwelle im durchgehärteten Zustand, den Zylinder im randgehärteten Zustand einsetzen - oder umgekehrt. Wird lediglich mit einer Randschichthärtung gearbeitet, so soll die Härtetiefe zwischen 0,3 und 3 mm liegen. Die Beschichtung soll eine Schichtdicke von 2 bis 10 pm, vorzugsweise von etwa 6 pm aufweisen. Sie besteht zweckmäßigerweise aus einer Primärbeschichtung aus TiN und einer Sekundärbeschichtung aus TiC, wobei die Dicke der Primärbeschichtung etwa ein Drittel der Dicke der Beschichtung insgesamt ausmacht. Die Beschichtung kann mit Hilfe einer Chemical-Vapor-Deposition-Technik aufgebracht werden, und zwar auf den durchgehärteten Grundwerkstoff, wobei der Grundwerkstoff danach erneut durchgehärtet wird. Die Beschichtung kann aber auch mit Hilfe einer Physical-Vapor-Deposition-Technik aufgebracht werden und wird dann auf den durchgehärteten Grundwerkstoff aufgebracht, wobei nach dem Aufbringen eine erneute Härtung nicht erforderlich ist,

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß eine überraschende Verbesserung der Standzeit und damit der Lebensdauer der gesamten Kunststoff-Schneckenpresse erreicht wird. Bei sonst gleichen Werkstoffkombinationen erreicht man eine Verbesserung der Standzeit oder Lebensdauei*?jäyOn mehr als 25 % allein durch die Beschichtung= Danach kann die Maschine weiter betrieben werden, weil selbst nach Abtrag der Beschichtung die Bauteile aus dem durchgehärteten Grundwerkstoff noch für längere Zeit einsatzfähig sind.

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Als Grundwerkstoffe für die Schneckenwelle und für den Zylinder können die insoweit üblichen Stahllegierungen eingesetzt werden. Zu besonders guten Ergebnissen kommt man mit den Werkstoffen der in der folgenden Tabelle mit Fundstelle angegebenen Werkstoffnummern:

1-2379 - DIN 17

1-7225 - DIN 1654/17200

1.7707 - DIN 17200

1.2344 - DIN 17350

1 8550 - DIN 17211

1.8515 - DIN 17211

1-7735 - Stahlschlüssel (1983) S, 389, Verlag Stahlschlüssel Wegst

Der Zylinder kann auch aus einem Basiskörper und einer eingesetzten Buchse bestehen; dann beziehen sich insoweit alle Angaben und Maßnahmen auf die Buchse,

Claims

Andrejewski, Honke & Partner Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-Ing. Manfred Honke Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch Anwaltsakte: 62 751/Go- 4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 100254 11= Februar 1985 Patent- und Hilfsgebrauchsmusteranmeldung Reifenhäuser GmbH S Co. Maschinenfabrik Spicher Straße 5210 Troisdorf 15 Verschleißwiderstandserhöhende Beschichtung am Zylinder und an der Schnecke einer Kunststoff-Schneckenpresse Patentansprüche:

1. Anwendung der Maßnahme der Verschleißwiderstandserhöhung durch Beschichtung mit TiN und/oder TiC

auf Kunststoff-Schneckenpressen mit Zylinder und Schneckenwelle aus einem Grundwerkstoff aus Stahl mit einer Randschichthärte im Gebrauchszustand von 40 bis 70 HRC nach DIN 50103

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mit der Maßgabe, daß sowohl der Zylinder als auch die Schneckenwelle beide zumindest in gegenüberliegenden Abschnitten die Beschichtung aufweisen, und zwar konturgetreu sowie in den gegenüberliegenden Abschnitten mit Passungstoleranzen im Bereich zwischen 0,15 bis 1 %, bezogen auf den Nenndurchmesser, und mit der weiteren Maßgabe, daß der Grundwerkstoff vor der Beschichtung eine Oberflächenrauhigkeit von 2 bis 4 pm sowie einen Profiltraganteil nach DIN 4765 in 0,25 pm Tiefe im Bereich zwischen 40 und 80 %, vorzugsweise von etwa 60 % aufweist.

2= Anwendung nach Anspruch 1 mit der weiteren Maßgabe, daß der Zylinder und die Schneckenwelle randschichtgehärtet sind.

3. Anwendung nach Anspruch 1 mit der weiteren Maßgabe, daß der Zylinder und die Schneckenwelle durchgehärtet sind»

4. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit der weiteren Maß^v gäbe, daß die Beschichtung eine Schichtdicke von 2 bis 10 pm, vorzugsweise von etwa 6 pm, aufweist =

5. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit der weiteren Maßgabe, daß die Beschichtung aus einer Primärbeschichtung aus TiN und einer Sekundarbeschichtung aus TiC aufgebaut ist, wobei die Dicke der Primärbeschichtung etwa ein Drittel der Dicke der Beschichtung insgesamt ausmacht =

6. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit der weiteren Maßgabe, daß die Beschichtung mit Hilfe einer Chemical-Vapor-Deposition-Technik auf den durchgehärteten Grundwerkstoff aufgebracht und der Grundwerkstoff danach erneut gehärtet worden ist.

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7. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit der weiteren Maßgabe, daß die Beschichtung mit Hilfe einer Physical-Vapor-Deposition-Technik auf den durchgehärteten Grundwerkstoff aufgebracht ist.