DE3506726C2

DE3506726C2 -

Info

Publication number: DE3506726C2
Application number: DE3506726A
Authority: DE
Inventors: Peter 5202 Hennef De Stommel; Stephan 5060 Bergisch Gladbach De Weilandt; Hans 5210 Troisdorf De Reifenhauser
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: 1987-12-10
Also published as: GB2171418A; IT1188333B; IT8619312A1; GB2171418B; DE3506726A1; GB8601241D0; IT8619312A0; CH669555A5

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf Kunststoff-Schnecken pressen mit Zylinder und Schnecke und betrifft Maßnahmen zur Ver schleißwiderstandserhöhung bei solchen Kunststoff-Schneckenpressen durch Beschichtung mit Wolframcarbid. - Sowohl die Zylinder als auch die Schnecken können einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein.

Aus Plast-Verarbeiter 26 (1975), 8, Seiten 422 bis 428 ist es bekannt, Stege von Schnecken für Kunststoff-Schneckenpressen mit wolfram carbidhaltigen Legierungen aufzupanzern. Die bekannten Maßnahmen beschränken sich auf die Beschichtung der Spitzen der Schnecken. Die bekannte Aufpanzerung weist eine 2 bis 4 mm starke Schicht auf und besitzt einen großen Anteil an Kobaltbinder, der erforderlich ist, um der Verschleißschicht die erforderliche Warmfestigkeit und Tem peraturwechselbeständigkeit zu verleihen. Die erreichbare Härte ist nicht sonderlich hoch und beträgt 43 bis 48 HRC. Um auch den ge ringer belasteten Schneckengrund gegen Verschleiß zu schützen, ist es bekannt, die gesamte Schneckenoberfläche einschließlich der ge panzerten Stege nachträglich zu ionitrieren. Durch diese zusätzliche Maßnahme soll verhindert werden, daß der die Panzerschicht tragende metallische Werkstoff ausgewaschen wird. Zum Stand der Technik ge hört es fernerhin, daß die steggepanzerten Schnecken in Zylindern eingesetzt sind, deren Oberfläche ebenfalls eine mehrere Millimeter dicke Panzerschicht aus einer Kobalt/Chrom/Wolframcarbid-Legierung aufweist. Die Härte der Verschleißschicht ist verbesserungsbedürftig. Das Aufbringen von mehrere Millimeter starken Verschleißschichten durch Auftragsschweißen hat zudem den Nachteil, daß sich die Bau teile während der Beschichtung verziehen können und eine ent sprechende Nachbearbeitung erforderlich ist. Es ist fernerhin vorge schlagen worden (vgl. DE-OS 23 27 684, Beschreibungseinleitung), verschleißfeste Schichten durch Spritzverfahren, z. B. mittels des Plasmaverfahrens, auf der Innenwand von Zylindern für Kunststoff- Schneckenpressen aufzutragen. Auch diese Maßnahmen haben jedoch nicht zu einer wesentlichen Verbesserung der Standzeit des Aggregates aus Schnecke und Zylinder beigetragen.

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

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung die Anwendung von Wolframcarbid bei einem Plasma-Spritzverfahren oder einem Detonations- Spritzverfahren zum konturgetreuen Beschichten von sowohl des Zylinders als auch der Schnecke von Kunststoff-Schneckenpressen in gegenüberliegenden Abschnitten mit Passungstoleranzen im Bereich zwischen 0,15 und 1%, bezogen auf den Nenndurchmesser, wobei der Zylinder und die Schnecke aus einem Grundwerkstoff aus Stahl bestehen, der eine Randschichthärte im Gebrauchszustand von 40 bis 70 HRC nach DIN 50 103 sowie vor der Beschichtung eine Oberflächen rauhigkeit von 2 bis 4 µm sowie einen Profiltraganteil nach DIN 4765 in 0,25µm Tiefe im Bereich zwischen 40 und 80%, vorzugsweise von etwa 60%, aufweist. - Plasma-Spritzverfahren und Detonations- Spritzverfahren sind an sich bekannte Beschichtungsverfahren (Fir mendruckschrift UCAR "Metall + Keramik Coatings" der Union Carbide Deutschland GmbH, 77.09.06 CS-G). Beim Plasma-Spritzverfahren kontrolliert ein Plasmabrenner einen Hochtemperatur-Inertgasstrahl von z.B. 20 000°C bei extrem hohen Geschwindigkeiten. Dabei findet keine Verbrennung statt. Vielmehr gibt ein nicht übertragener elek trischer Lichtbogen von hoher Energiedichte sein Wärmepotential an den durchströmenden, dissoziierenden Inertgasstrom ab. In diesem Heißgasstrom schmilzt das pulverisierte Spritzgut. Es erfährt gleich zeitig eine hohe Beschleunigung, bevor es auf die zu beschichtende Oberfläche des jeweiligen Werkstückes geschleudert wird. Die auf treffenden Materialpartikel formen eine äußerst dichte, in sich haftende und auf der Oberfläche des vorbehandelten Grundwerkstoffes sicher haftende Beschichtung. Beim Detonations-Spritzverfahren wird mit einer Detonationskanone gearbeitet. Die Detonationskanone besteht im wesentlichen aus einer rohrförmig verlängerten Reaktionskammer, die geschützähnlich aus einem Steuerblock für Gase, Werkstoffpulver und Elektronik ragt. Während genau dosierte Mengen an Sauerstoff, Azetylen und pulverisiertem Spritzwerkstoff in die Reaktionskammer gelangen, wird durch einen elektrischen Zündfunken die Detonation dieses Gemisches ausgelöst. Der so erzeugte heiße Gasstrahl schmilzt die Materialpartikel leicht an und beschleunigt sie in der rohrför migen, langen Austrittsöffnung auf ein Mehrfaches der Schallgeschwin digkeit. Die mit dieser Geschwindigkeit in die Oberfläche des Werk stückes einschlagenden Partikel verschweißen mit der Oberfläche im Sinne einer Mikroverschweißung zu einer zähen Verbindung mit dem Grundwerkstoff. Durch schnell aufeinanderfolgende Detonationsinter valle können auf der zumeist automatisch bewegten und kontrollierten Werkstückoberfläche die Schichtdicken von 0,03 mm bis 0,5 mm erzeugt werden, je nach Einsatzfall. Sowohl beim Plasma-Spritzverfahren als auch beim Detonations-Spritzverfahren bleibt die Temperatur der Werkstückoberfläche, bis auf eine dünne Übergangsschicht, bei 150°C und darunter. Das Werkstück erfährt keinen störenden Ver zug. Die Beschichtungsverfahren werden im Rahmen der bekannten Maßnahmen angewendet bei Werkzeugen, wie Tiefziehstempeln, Matrizen dazu, Schnittwerkzeugen, Fräsern, Stanzstempeln oder Hart metallschneidplatten und bei Spritzgießformen. Man nutzt die Tat sache, daß die sonst bei Werkzeugen störenden Phänomene, wie Auf bauschneide, Kaltverschweißung, Kaltverschleiß, Rißbildung in der Schneide der Werkzeuge, nicht oder sehr reduziert auftreten. Zur Verbesserung des Verschleißschutzes in Kunststoff-Schneckenpressen haben die bekannten Verfahren jedoch nicht beigetragen.

Die Grundkonzeption der Erfindung besteht darin, daß sowohl der Zylinder als auch die Schnecke, diese zumindest an den Schnecken stegen, in gegenüberliegenden Abschnitten konturgetreu mit Wolfram carbid beschichtet werden, und zwar dort, wo ohne eine Beschich tung 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 Schnecke randschichtge härtet sind. Eine andere Ausführungsform ist dadurch gekennzeich net, daß der Zylinder und die Schnecke durchgehärtet sind. Man kann auch beide Maßnahmen kombinieren und z.B. die Schnecken welle im durchgehärteten Zustand, den Zylinder im randschichtge härteten Zustand einsetzen - oder umgekehrt. Wird lediglich mit einer Randschichthärtung gearbeitet, so soll die Härtetiefe zwischen 0,3 und 3 mm liegen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Beschichtung bis zu einer Schichtdicke von etwa 0,1 mm mit einer Rauhtiefe von etwa 10 µm vorgenommen wird.

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 Werk stoffkombinationen erreicht man eine Verbesserung der Standzeit oder Lebensdauer von mehr als 25 % allein durch die Beschichtung. lnsbes. dann, wenn der Zylinder und die Schnecke aus einem durch gehärteten Grundwerkstoff aus Stahl bestehen, kann die Maschine danach noch weiter betrieben werden, weil selbst nach Abtrag der Beschichtung die Bauteile aus dem durchgehärteten Grundwerkstoff noch für längere Zeit einsatzfähig sind.

Als Grundwerkstoff 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 17350 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 einge setzten Buchse bestehen; dann beziehen sich insoweit alle Angaben und Maßnahmen auf die Buchse.

Claims

1. Anwendung von Wolframcarbid bei einem Plasma-Spritzverfahren oder einem Detonations-Spritzverfahren zum konturgetreuen Beschichten von sowohl des Zylinders als auch der Schnecke von Kunststoff- Schneckenpressen in gegenüberliegenden Abschnitten mit Passungs toleranzen im Bereich zwischen 0,15 und 1%, bezogen auf den Nenndurchmesser, wobei der Zylinder und die Schnecke aus einem Grundwerkstoff aus Stahl bestehen, der eine Randschichthärte im Gebrauchszustand von 40 bis 70 HRC nach DIN 50 103 sowie vor der Beschichtung eine Oberflächenrauhigkeit von 2 bis 4 µm sowie einen Profiltraganteil nach DIN 4765 in 0,25 µm Tiefe im Bereich zwischen 40 und 80%, vorzugsweise von etwa 60%, aufweist.

2. Anwendung von Wolframcarbid nach Anspruch 1, wobei der Zylin der und die Schnecke randschichtgehärtet werden.

3. Anwendung von Wolframcarbid nach Anspruch 1, wobei der Zylin der und die Schnecke durchgehärtet werden.

4. Anwendung von Wolframcarbid nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beschichtung bis zu einer Schichtdicke von etwa 0,1 mm mit einer Rauhtiefe von etwa 10 µm vorgenommen wird.