JP2014524514A - スクリューマシンの処理要素の製造のための方法及び処理要素の半加工品 - Google Patents

Abstract

スクリューマシンのための処理要素の製造方法において、第１金属材料（Ｍ_１）でできた処理要素中核部（１１ｂ）は、熱間等静圧圧縮成形装置（１ｂ）の容器（２ｂ）の内部空間（９ｂ）内に配置され、容器壁（５ｂ）と処理要素コア（１１ｂ）の間に輪郭が形成された内部空間（１４ｂ）が形成される。その内部空間（１４ｂ）は、第２金属材料でできた粉末（１５）で満たされ、耐摩耗層を生成する。次に、両材料（Ｍ_１、Ｍ_２）が熱間等静圧圧縮成形により複合体を形成するために結合されて、処理要素の半加工品が生成される。そして、処理要素の半加工品（１０ｂ）は、処理要素を形成するために後加工される。本発明に係る方法は処理要素の製造を簡略化し、特に後の機械加工及び／又はこのように生成された耐摩耗層の熱処理を簡略化する。

Description

本発明は処理要素の製造方法に関し、特にスクリューマシンのためのスクリュー及び／又は混練要素の製造方法に関する。本発明はさらに、処理要素の製造に用いる処理要素の半加工品に関し、特に請求項１３のプリアンブル部に記載されているスクリューマシンのためのスクリュー及び／又は混練要素に関する。

熱間等静圧圧縮成形によるスクリューシャフトの製造方法は、特許文献１から公知である。スクリューシャフト又はスクリュー要素を製造するために、鋼製の中核部（ｓｔｅｅｌ ｃｏｒｅ）と当該鋼製の中核部の周りに配置された耐腐食性及び耐摩耗性のあるスリーブは、プレス金型内に配置され、一定のスロット厚さを有するスロット状の環状空間が、スリーブとプレス金型内部の間に形成される。次に、金属粉末が環状間隙内に導き入れられ、そして圧縮されてスクリューのねじ山の前面層を形成する。スクリューのねじ山の前面層は熱間等静圧圧縮成形により形成され、そのスクリューのねじ山の前面層はスリーブと一体になり、スリーブは鋼製の中核部と一体になる。熱間等静圧圧縮成形により生成された半加工品は、一定厚さの中空円筒形状の相互に接続された３層を有し、冷却後に機械加工されて、スクリューのねじ山とそこに接続されたスクリューのねじ山の前面層が生成される。そのスリーブは当初、機械加工のために比較的軟質であるため、機械加工後の生成されたスクリュー要素はさらに熱処理が施される。この方法の欠点は、上述の製造方法は多大な労力を必要とすることである。特に、熱処理が行われる際には、熱処理後の応力亀裂の形成を軽減又は回避するために、スクリュー要素内の内部応力に対して注意を払わなくてはならない。

ＤＥ ４３ ２８ １６０ Ａ１

本発明の目的は、スクリューマシンのための処理要素のより簡略な製造方法を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の特徴を有する方法により達成される。本発明に関して、次のことが見出されている。もし、容器壁と処理要素中核部の間に形成された環状空間に、形成される処理要素の外郭に適合するように、輪郭が長手方向中心軸に沿って又は長手方向中心軸を通って延びる断面に形成されれば、処理要素の生産又は再生産ははるかに簡略化する。第２材料は、処理要素の耐摩耗層を形成するのに用いられるので、当該材料は高合金であり、極めて耐摩耗性及び／又は耐腐食材料であり、したがって高価である。環状空間の輪郭設計のために、処理要素外郭に適合し、形成される耐摩耗層は、熱間等静圧圧縮成形時に既に生成され、第２材料に必要な材料の体積と量の両方を削減し、熱間等静圧圧縮成形により生成された処理要素の半加工品の後加工を簡略化する。特に、処理要素の外郭を生成するための機械加工処理及び／又は後の用途に応じて必要とされる耐摩耗層の熱処理を容易なものにする。容器内に配置された処理要素中核部は、固体材料から形成されてもよいし、貫通穴を備えてもよい。

特許文献１に開示された製造方法による耐摩耗層は、熱間等静圧圧縮成形により作成済みのスリーブと、熱間等静圧圧縮成形により生成されたスクリューのねじ山の前面層とから生成される。そのため、多量の材料体積の高合金と、耐摩耗性及び／又は耐腐食性材料が必要とされる一方、完成したスクリュー要素を形成するために、半加工品の後加工に必要となる労力が大量となってしまう。スリーブが熱間等静圧圧縮成形により前もって生成されるので、本発明に係る製造方法と比べて従来技術の方法は、付加的な製造工程を必要とする。また、耐摩耗及び／又は耐腐食材料の多量の材料体積は、機械加工により除去される必要があり、そのことが後加工をより複雑なものにしている。さらに、機械加工で生成されたスクリュー要素にその後熱処理が施された時には、耐摩耗層の大きく変動する厚さの結果として、熱処理時の耐摩耗層に形成される応力亀裂を防ぐ注意を払わなくてはならない。

本発明に係る製造方法において、処理要素の半加工品の輪郭が形成された耐摩耗層は、処理要素の外郭に適合する。そのことは、除去される材料体積が大幅に低減され、及び／又は耐摩耗層が処理要素の長手方向中心軸に沿って実質的に一定の半径方向厚さを有し、熱処理時の応力亀裂の形成を防止するので、後加工を簡略化する。

請求項２に記載の方法は、処理要素中核部に面する耐摩耗層内側に、輪郭を設ける簡略な方法を提供する。この方法は、耐摩耗層に必要な材料体積を低減し、したがって第２材料に必要な材料の量を低減する。さらにこの方法は、耐摩耗層が長手方向中心軸に沿って実質的に一定の厚さを有し、それが熱処理を簡略化することを保証する。

請求項３に記載の方法は、長手方向中心軸に沿った、又は長手方向中心軸を通って延びる断面に、輪郭が形成された環状間隙を形成する簡略な方法を提供する。中核部外側と長手方向中心軸間の半径方向距離は、最小距離と最大距離の間で変化する。

請求項４に記載の方法は、長手方向中心軸に沿った、又は長手方向中心軸を通って延びる断面に、輪郭が形成された環状空間を形成する簡略な方法を提供する。容器壁内側と長手方向中心軸間の一定の半径方向距離と、長手方向中心軸から処理要素中核部までの変化する半径方向距離は、長手方向中心軸に沿って変化する厚さを有する輪郭が形成された環状空間をもたらす。その厚さは、最小厚さと最大厚さとの間で変化する。

請求項５に記載の方法は、長手方向中心軸に沿ってほぼ一定の厚さを有する耐摩耗層を生成することができる。材料を除去した後、耐摩耗層外側の半径方向距離は、最小半径方向距離と最大半径方向距離の間で変化する。

請求項６に記載の方法は、容器壁に面する輪郭が形成された耐摩耗層外側を形成する簡略な方法を提供する。一方で、この方法は、耐摩耗層に必要な材料の体積を減少する。他方、この方法は、処理要素の半加工品又は処理要素の外郭がすでに熱間等静圧圧縮成形により生成されているので、大幅に後加工を簡略化する。必要であれば、その外郭は微細加工される。

請求項７に記載の方法は、容器壁に面する耐摩耗層外側は、長手方向中心軸に沿った、又は長手方向中心軸を通って延びる断面に輪郭を備えていることを保証する。

請求項８に記載の方法は、処理要素の簡略な製造を保証する。

請求項９に記載の方法は、処理要素中核部の簡略な供給を保証する。

請求項１０に記載の方法は、耐摩耗層内側及び耐摩耗層外側の両側に輪郭を備える耐摩耗層を生成することを可能にする。その結果、必要な材料体積は、一方で大幅に減少され、少量の第２材料から耐摩耗層を生成することができる。他方、処理要素の半加工品又は処理要素の外郭が、熱間等静圧圧縮成形時に既に生成されるので、後加工は大幅に簡略化される。さらに、耐摩耗層は長手方向中心軸に沿ってほぼ一定の半径方向厚さを有しており、そのことが熱処理を簡略化し、応力亀裂の形成を防止する。

請求項１１に記載の方法は、容器の形成と除去の簡略な方法を提供する。

請求項１２に記載の方法は、貫通穴を備えた処理要素の半加工品を生成する。

本発明の別の目的は、スクリューマシンのための処理要素を製造する簡略な方法を提供する、処理要素の半加工品を提供することである。

この目的は、請求項１３の特徴を有する処理要素の半加工品により達成される。耐摩耗層は輪郭を備えるので、処理要素の半加工品からの処理要素の製造は非常に簡略化される。処理要素の半加工品は熱間等静圧圧縮成形により、それ以上の後加工なしで直接生成された複合体である。輪郭が形成された耐摩耗層は、処理要素の半加工品に外郭を形成するための機械加工、及び／又は外郭形成後の処理要素の熱処理を簡略化する。耐摩耗層は、長手方向中心軸に沿って、又は長手方向の中心軸を通って延びる断面に輪郭が形成される。本発明に係る処理要素の半加工品の他の利点は、既に上述した本発明に係る方法の利点と同様である。

また、請求項１４〜１９に記載の処理要素の半加工品の利点は、既に上述した請求項２〜１１に記載の本発明の方法の利点に対応する。

請求項２０に記載の処理要素の半加工品は、異なるスクリューマシンの製造及び設定の簡略な方法を提供する。処理要素中核部の内側は、通常の方法で内側輪郭を備え、可変的な方法で設定される形作られたシャフトに異なる設計の処理要素を配置できる。

本発明のさらなる利点、特徴及び詳細は、以下の幾つかの例示的な実施形態の説明から明らかになるであろう。

図１は、第１の実施形態に係る、処理要素の半加工品を製造中の熱間等静圧圧縮成形装置の容器の軸方向断面を示している。 図２は、図１の処理要素の半加工品と、処理要素の半加工品から作られた処理要素との軸方向断面を示している。 図３は、第２の実施形態に係る、処理要素の半加工品を製造中の熱間等静圧圧縮成形装置の容器の軸方向断面を示している。 図４は、図３の処理要素の半加工品と、処理要素の半加工品から作られた処理要素との軸方向断面を示している。 図５は、第３の実施形態に係る、処理要素の半加工品を製造中の熱間等静圧圧縮成形装置の容器の軸方向断面を示している。 図６は、図５の処理要素の半加工品と、処理要素の半加工品から作られた処理要素との軸方向断面を示している。 図７は、第４の実施形態に係る、処理要素の半加工品を製造中の熱間等静圧圧縮成形装置の容器の軸方向断面を示している。 図８は、第５の実施形態に係る、処理要素の半加工品を製造中の熱間等静圧圧縮成形装置の容器の軸方向断面を示している。 図９は、第６の実施形態に係る、処理要素の半加工品を製造中の熱間等静圧圧縮成形装置の容器の軸方向断面を示している。 図１０は、図９の処理要素の半加工品と、処理要素の半加工品から作られた処理要素との軸方向断面を示している。

以下は、図１と図２に示される本発明の第１の実施形態の説明である。構造が一般に知られている熱間等静圧圧縮成形装置１は、圧力ユニット３や温度ユニット４と協働する熱間等静圧圧縮成形のための容器（ｃａｐｓｕｌｅ）２を有する。容器２は、第１端部が容器底部６によって閉じられた管状の容器壁５を有している。容器壁５の第２端部に容器カバー７が配置されている。容器壁５は長手方向中心軸８を画定し、容器２の内部空間９の形状を定めるために容器底部６や容器カバー７と協働する。容器壁５の近傍において、容器カバー７は内部空間９を充填するための充填口１３を備えている。熱間等静圧圧縮成形のために、内部空間９の温度Ｔは温度ユニット４により可変であり、内部空間９の気圧ｐは圧力ユニット３により可変である。

圧縮成形装置１での処理要素の半加工品１０の製造は、以下のように実施される：

第１の工程において、まず、第１金属材料Ｍ_１からなる処理要素の中核部１１は、その長手方向中心軸１２が長手方向中心軸８と実質的に完全一致するように、内部空間９に配置される。処理要素の中核部１１の前側は、容器底部６に当接する。第１材料Ｍ_１は、高い粘度と延性を示す。好ましくは、第１材料Ｍ_１は、鋼である。次に、容器カバー７は容器壁５の上に配置され、容器壁５に溶接される。容器カバー７の前側は、処理要素の中核部１１に当接する。

処理要素の中核部１１は、環状空間１４に面している中核部外側Ｋ_Ａを有する。中核部外側Ｋ_Ａは、中核部外郭Ａ_Ｋを形成するような輪郭となっている。中核部外郭Ａ_Ｋにより、中核部外側Ｋ_Ａは、長手方向中心軸８又は１２を起点として、かつそれらに沿って変化する半径方向距離Ｒ_ＫＡを有し、その際、当該半径方向距離Ｒ_ＫＡは、最小距離Ｒ_{ＫＡｍｉｎ}と最大距離Ｒ_{ＫＡｍａｘ}の間で変化する。

容器壁５は、円筒形状の容器壁内側Ｗ_Ｉを有し、容器壁内側Ｗ_Ｉは、長手方向中心軸８又は１２から一定の半径方向距離Ｒ_ＷＩを有する。処理要素の中核部１１の一定の半径方向距離Ｒ_ＷＩと変化する距離Ｒ_ＫＡにより、環状空間１４には、長手方向中心軸８又は１２に沿って最小厚さＤ_Ｒｍｉｎと最大厚さＤ_Ｒｍａｘの間で変化する厚さＤ_Ｒを有する輪郭が形成される。環状空間１４は、充填口１３を介して第２金属材料Ｍ_２の粉末で完全に充填され；その後、充填口１３が閉じられる。その粉末１５は、処理要素の中核部１１を囲む耐摩耗層１６を形成するために必要とされる。この目的のために、第２金属材料Ｍ_２は高合金材料であり、それゆえ高い耐摩耗性及び／又は耐腐食性である。

次いで、処理要素の半加工品１０は、第１金属材料Ｍ_１と第２金属材料Ｍ_２の複合体を形成するように、熱間等静圧圧縮成形により圧縮成形装置１内で成形される。

熱間等静圧圧縮成形の後、その容器２は、機械加工により除去される。一定距離Ｒ_ＷＩのために、処理要素の半加工品１０は、輪郭が形成されていない円筒形状の半加工品外側Ｒ_Ａを有する。同様に、処理要素の半加工品１０の耐摩耗層１６は、距離Ｒ_ＷＩに対応する、長手方向中心軸１２から一定の半径方向距離Ｒ_Ｖを有する。

次のステップにおいて、処理要素の半加工品１０は、処理要素１７を形成するために処理される。この目的のために、処理要素の半加工品１０は、処理要素外郭Ａ_Ｂが生成されるように機械加工により形成される。この目的のために、処理要素の半加工品１０の耐摩耗層１６の材料領域１８が除去される。処理要素１７は、こうして当該材料の除去により形成される。処理要素外郭Ａ_Ｂは、耐摩耗層外側Ｖ_Ａにより形成される。材料を除去した後、半径方向距離Ｒ_ＶＡは、長手方向中心軸１２に沿って、最小距離Ｒ_{ＶＡｍｉｎ}と最大距離Ｒ_{ＶＡｍａｘ}の間で変化する。耐摩耗層内側Ｖ_Ｉに対応する中核部外側Ｋ_Ａだけでなく、耐摩耗層外側Ｖ_Ａも輪郭を備えているので、処理要素１７の耐摩耗層１６は、長手方向中心軸１２に沿ってほぼ一定の厚さＤ_Ｖを有する。さらに、形作られたシャフトのための内側輪郭１９を備える、軸方向の貫通穴２０が生成される。貫通穴２０は、好ましくは、長手方向中心軸１２と同軸である。処理要素の半加工品１０の半加工品外側Ｒ_Ａは、図２の長手方向中心軸１２の下方に示される一方、完成した処理要素１７は、図２の長手方向中心軸１２の上方に示されている。

環状空間１４は、輪郭が形成された中核部外側Ｋ_Ａのために、長手方向中心軸１２に沿って変化する半径方向距離Ｒ_ＫＡを有するので、耐摩耗層内側Ｖ_Ｉもまた、耐摩耗層１６の形成に必要な第２材料Ｍ_２の量が相対的に減少することになる輪郭を備える。材料を除去した後、耐摩耗層１６はまた、応力亀裂の形成を防止しつつ、処理要素１４のその後の熱処理を簡略化する、材料領域１８に一定の厚さＤ_Ｖを有する。

以下は、図３及び図４に示される本発明の第２の実施形態についての説明である。第１の実施形態と対照的に、処理要素の中核部１１ａは中核部外郭Ａ_Ｋを有しない。それゆえ、中核部外側Ｋ_Ａは、長手方向中心軸１２を起点として、当該長手方向中心軸１２に沿って一定の半径方向距離Ｒ_ＫＡを有する。輪郭が形成された環状空間１４ａを形成するために、容器壁５ａの容器壁内側Ｗ_Ｉは、容器壁外郭Ａ_Ｗを有する。この目的のために、容器壁５ａは、容器壁外郭Ａ_Ｗを形成するために機械加工された容器壁内側Ｗ_Ｉを有する管として構成されている。それに対応して、容器壁内側Ｗ_Ｉは、長手方向中心軸８を起点として、最小距離Ｒ_{ＷＩｍｉｎ}と最大距離Ｒ_{ＷＩｍａｘ}間で変化する半径方向距離Ｒ_ＷＩを有する。その結果、環状空間１４ａの半径方向の厚さＤ_Ｒも、長手方向中心軸８を起点とし、最小距離Ｒ_{ＷＩｍｉｎ}と最大距離Ｒ_{ＷＩｍａｘ}の間で同様に変化する。

処理要素の半加工品１０ａは、既に上述したように、圧縮成形装置１ａの容器２ａ内に処理要素の中核部１１ａを配置し、環状空間１４ａを粉末１５で充填することにより製造される。処理要素の半加工品１０ａは、熱間等静圧圧縮によって成形される。熱間等静圧圧縮成形の後、容器２ａは機械加工により除去される。容器壁５ａは輪郭を備えているので、処理要素外郭Ａ_Ｂは、処理要素の半加工品１０ａの製造中にすでに形成される。環状空間１４ａの半径方向の厚さＤ_Ｒに対応して、耐摩耗層１６の半径方向の厚さＤ_Ｖは、長手方向中心軸１２に沿って、最小半径方向の厚さＤ_Ｖｍｉｎと最大半径方向の厚さＤ_Ｖｍａｘの間で変化する。処理要素の半加工品１０ａは、すでに輪郭が形成された耐摩耗層外側Ｖ_Ａを備える。処理要素１７ａを製造するために、耐摩耗層外側Ｖ_Ａには僅かな微細加工のみが必要となる。

次に、処理要素１７ａには、通常のように、形作られたシャフト用の貫通穴２０と内側輪郭１９が設けられ、熱処理が施される。完成した処理要素１７を、再度、図４の上部に示す一方、処理要素の半加工品１０ａを図４の下部に示す。処理要素の半加工品１０ａと処理要素１７ａのさらなる製造と構造に関する詳細は、第１の実施形態の説明の中で述べられている。

以下は、図５と図６に示される本発明の第３の実施形態についての説明である。圧縮成形装置１ｂは、第２の実施形態に対応するように設計され、輪郭が形成された容器壁内側Ｗ_Ｉを有する容器２ｂを備える。長手方向中心軸８又は１２に沿う輪郭を備える環状空間１４ｂが形成されるように、第１の実施形態に対応する処理要素の中核部１１ｂは容器２ｂに配置される。中核部外郭Ａ_Ｋは、実質的に容器壁外郭Ａ_Ｗに対応するので、環状空間１４ｂは、長手方向中心軸８又は１２に沿ってほぼ一定の半径方向の厚みＤ_Ｒを有する。環状空間１４ｂは、上述したように、完全に粉末１５で充填され、処理要素の半加工品１０ｂが熱間等静圧圧縮により成形された後、容器２ｂは、上述したように、除去される。

処理要素の半加工品１０には製造中に処理要素外郭Ａ_Ｂが既に形成されることを、容器壁外郭Ａ_Ｗは保証する。必要に応じて、処理要素外郭Ａ_Ｂには、精密機械加工が施される。処理要素外郭Ａ_Ｂに実質的に対応する中核部外郭Ａ_Ｋは、このように形成された耐摩耗層１６が、ほぼ一定の半径方向の厚みＤ_Ｖを有することを保証する。一定の厚さＤ_Ｖは、応力亀裂の形成を実質的に防止するので、処理要素１７ｂの熱処理は簡略化される。完成した処理要素１７ｂを、再度、図６の上部に示す一方、処理要素の半加工品１０ｂを図６の下部に示す。処理要素の半加工品１０ｂと処理要素１７ｂのさらなる製造と構造に関する詳細は、前の各実施形態の説明において述べられている。

以下は、図７に示される本発明の第４の実施形態についての説明である。第２の実施形態と対照的に、容器２ｃは、形作られた金属板の形状であり、輪郭が容器壁内側Ｗ_Ｉに対応する容器壁外側Ｗ_Ａを有する。製造された処理要素の半加工品１０ｃと製造された処理要素１７ｃは、それぞれ処理要素の半加工品１０ａと処理要素１７ａに対応している。処理要素の半加工品１０ｃと処理要素１７ｃのさらなる製造と構造に関する詳細は、前の各実施形態の説明において述べられている。圧縮成形装置１ｃの構造と機能に関する詳細は、特に、第２の実施形態の説明において述べられている。

以下は、図８に示される本発明の第５の実施形態についての説明である。第３の実施形態と対照的に、容器２ｄは、形作られた金属板の形状であって、輪郭が容器壁内側Ｗ_Ｉに対応する容器壁外側Ｗ_Ａを有する。製造された処理要素の半加工品１０ｄと製造された処理要素１７ｄは、それぞれ処理要素の半加工品１０ｂと処理要素１７ｂに対応している。処理要素の半加工品１０ｄと処理要素１７ｄのさらなる製造と構造に関する詳細は、前の各実施形態の説明において述べられている。圧縮成形装置１ｄの構造と機能に関する詳細は、特に、第２の実施形態の説明において述べられている。

以下は、図９と図１０に示される本発明の第６の実施形態についての説明である。第１の実施形態と対照的に、処理要素の半加工品１０ｅは、貫通穴２０を備えるように既に製造される。この目的のために、圧縮成形装置１ｅの容器底部６ｅと容器カバー７ｅの各々は、処理要素の中核部１１ｅの貫通穴２０に対応して配置される貫通開口部２１ｅを備える。内部空間９ｅを形成するように、処理要素の中核部１１ｅは、容器底部６ｅと容器カバー７ｅに溶接される。環状空間１４ｅは、上述したように、粉末１５で充填され、複合体が熱間等静圧圧縮により成形される。貫通穴２０にも加えられる圧力ｐは、処理要素の中核部１１ｅの変形を防止する。容器２ｅを除去すれば、第１の実施形態に対応して処理要素の半加工品１０ｅは機械加工される。唯一の違いは、貫通穴２０に内側輪郭１９を設ける必要があることである。処理要素の半加工品１０ｅと処理要素１７ｅのさらなる製造と構造に関する詳細は、前の各実施形態の説明において述べられている。

第６の実施形態にしたがって、圧縮成形装置１ａ〜１ｄの容器２ａ〜２ｄが容器２ｅと対応する構成であり、貫通開口部２１ｅに対応する開口部を設けるならば、処理要素の半加工品１０ａ〜１０ｄは、製造中に既に貫通穴２０を設けてもよい。

処理要素１７、１７ａ〜１７ｅと、対応する処理要素の半加工品１０、１０ａ〜１０ｅは特に、ねじ及び／又は混練要素として構成され、スクリューマシンでの使用、特にプラスチック材料の処理及び加工のための２軸スクリューマシンでの使用を意図されている。第２材料Ｍ_２に適する材料は特に、高度な耐摩耗性及び／又は耐腐食性を達成できる材料である。適切な第１材料Ｍ_１は特に、鋼のような高粘度で延性の材料である。本発明に係る製造方法は、第２材料Ｍ_２に必要な材料の量を減少する。耐摩耗層１６、１６ｂ、１６ｄ、１６ｅは、長手方向中心軸１２に沿ってほぼ一定の半径方向の厚みＤ_Ｖを有するので、処理要素１７、１７ｂ、１７ｄ、１７ｅの熱処理は簡略化される。さらに、処理要素の半加工品１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは処理要素外郭Ａ_Ｂを備えるように既に製造されているので、処理要素１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの後加工は簡略化される。概して言えば、本発明に係る方法は、処理要素１７、１７ａ〜１７ｅの製造を大幅に簡略化することができる。

１ 熱間等静圧圧縮成形装置（圧縮成形装置）
２ 容器
３ 圧力ユニット
４ 温度ユニット
５ 容器壁
６ 容器底部
７ 容器カバー
８ 長手方向中心軸
９ 内部空間
１０ 処理要素の半加工品
１１ 処理要素の中核部
１２ 長手方向中心軸
１３ 充填口
１４ 環状空間
１５ 粉末
１６ 耐摩耗層
１７ 処理要素
１８ 材料領域
１９ 内側輪郭
２０ 貫通穴
２１ｅ 貫通開口部
Ａ_Ｋ 中核部外郭
Ａ_Ｂ 処理要素外郭
Ａ_Ｗ 容器壁外郭
Ｋ_Ａ 中核部外側
Ｗ_Ｉ 容器壁内側
Ｒ_Ａ 半加工品外側
Ｖ_Ａ 耐摩耗層外側
Ｖ_Ｉ 耐摩耗層内側
Ｗ_Ａ 容器壁外側

Claims (20)

1. スクリューマシンのための処理要素を製造する方法であって、
   長手方向中心軸（８）と、内部空間（９；９ａ〜９ｅ）を画定する容器壁（５；５ａ〜５ｅ）とを有する容器（２；２ａ〜２ｅ）を備える工程と、
   前記内部空間（９；９ａ〜９ｅ）内に第１金属材料（Ｍ_１）からなる処理要素の中核部（１１；１１ａ〜１１ｅ）を配置して、前記容器壁（５；５ａ〜５ｅ）と前記処理要素の中核部（１１；１１ａ〜１１ｂ）との間に、前記長手方向中心軸（８）に沿って輪郭を備える環状空間（１４；１４ａ〜１４ｅ）を形成する工程と、
   前記環状空間（１４；１４ａ〜１４ｅ）を第２金属材料（Ｍ_２）の粉末（１５）で充填して、耐摩耗層（１６；１６ａ〜１６ｅ）を形成する工程と、
   熱間等静圧圧縮成形により前記両材料（Ｍ_１、Ｍ_２）から複合体を成形するように、処理要素の半加工品（１０；１０ａ〜１０ｅ）を製造する工程と、
   前記処理要素の半加工品（１０；１０ａ〜１０ｅ）を後加工して、前記処理要素（１７；１７ａ〜１７ｅ）を得る工程と
   を有する、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、輪郭のある前記環状空間（１４；１４ｂ；１４ｄ；１４ｅ）を形成するために、前記処理要素の中核部（１１；１１ｂ；１１ｄ；１１ｅ）は、中核部外側（Ｋ_Ａ）に輪郭を備えることを特徴とする方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法において、前記長手方向中心軸（１２）に沿って値が変化する、前記処理要素の中核部（１１；１１ｂ、１１ｄ；１１ｅ）の長手方向中心軸（１２）からの半径方向距離（Ｒ_ＫＡ）を中核部外側（Ｋ_Ａ）が有することを特徴とする方法。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の方法において、前記容器壁（５；５ａ）の容器壁内側（Ｗ_Ｉ）は、円筒形状であることを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法において、前記処理要素の半加工品（１０；１０ｅ）が、機械加工により形成されて、処理要素外郭（Ａ_Ｂ）が生成されることを特徴とする方法。
6. 請求項１〜３の何れか一項に記載の方法において、前記容器壁（５ａ；５ｂ；５ｃ；５ｄ）の容器壁内側（Ｗ_Ｉ）は、輪郭のある前記内部空間（１４ａ；１４ｂ；１４ｃ；１４ｄ）を生成するための輪郭を備えることを特徴とする方法。
7. 請求項１〜３及び６の何れか一項に記載の方法において、前記容器壁（５ａ；５ｂ；５ｃ；５ｄ）の容器壁内側（Ｗ_Ｉ）は、前記長手方向中心軸（８）を起点として変化する半径方向距離（Ｒ_ＷＩ）を有することを特徴とする方法。
8. 請求項６又は７に記載の方法において、前記処理要素の半加工品（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）は処理要素外郭（Ａ_Ｂ）を備えて生成され、耐摩耗層外側（Ｖ_Ａ）のみが後加工の際に精密機械加工されることを特徴とする方法。
9. 請求項６〜８の何れか一項に記載の方法において、前記処理要素中核部（１１ａ；１１ｃ）の中核部外側（Ｋ_Ａ）は、長手方向中心軸（１２）に沿って、当該長手方向中心軸（１２）を起点として一定の半径方向距離（Ｒ_ＫＡ）を有することを特徴とする方法。
10. 請求項１〜３及び６〜８の何れか一項に記載の方法において、輪郭が形成された前記内部空間（１４ｂ；１４ｄ）を生成するために、前記容器壁（５ｂ；５ｄ）の容器壁内側（Ｗ_Ｉ）と、前記処理要素中核部（１１ｂ；１１ｄ）の中核部外側（Ｋ_Ａ）は輪郭を備えることを特徴とする方法。
11. 請求項１〜３及び６〜１０の何れか一項に記載の方法において、前記容器壁（５ｃ；５ｄ）の容器壁内側（Ｗ_Ｉ）と容器壁外側（Ｗ_Ａ）は、輪郭を備えることを特徴とする方法。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法において、貫通穴（２０）を有する処理要素の半加工品（１０ｅ）を生成するために、容器底部（６ｅ）と容器カバー（７ｅ）は、互いに同軸上に配置される貫通開口部（２１ｅ）を備えることを特徴とする方法。
13. スクリューマシンのための処理要素の製造に用いる処理要素の半加工品であって、
    第１金属材料（Ｍ_１）からなる処理要素中核部（１１；１１ａ〜１１ｅ）と；
    前記処理要素中核部（１１；１１ａ〜１１ｅ）を取り囲む、第２金属材料（Ｍ_２）からなる耐摩耗層（１６；１６ａ〜１６ｅ）とを有し、
    前記第２金属材料（Ｍ_２）は前記第１金属材料（Ｍ_１）と熱間等静圧圧縮成形により結合されて、複合体を形成する処理要素の半加工品において、
    前記耐摩耗層（１６；１６ａ〜１６ｅ）は、長手方向中心軸（１２）に沿って輪郭を備えることを特徴とする処理要素の半加工品。
14. 請求項１３に記載の処理要素の半加工品において、前記耐摩耗層（１６；１６ｂ；１６ｄ；１６ｅ）に面する、前記処理要素の中核部（１１，１１ｂ；１１ｄ；１１ｅ）の中核部外側（Ｋ_Ａ）は、輪郭を備えることを特徴とする処理要素の半加工品。
15. 請求項１３又は１４に記載の処理要素の半加工品において、前記処理要素中核部（１１；１１ｂ；１１ｄ；１１ｅ）の長手方向中心軸（１２）を起点とし、前記長手方向中心軸（１２）に沿って値が変化する半径方向距離（Ｒ_ＫＡ）を中核部外側（Ｋ_Ａ）が有することを特徴とする処理要素の半加工品。
16. 請求項１３〜１５の何れか一項に記載の処理要素の半加工品において、前記処理要素の半加工品（１０；１０ｅ）は、円筒形状の半加工品外側（Ｒ_Ａ）を有することを特徴とする処理要素の半加工品。
17. 請求項１３〜１５の何れか一項に記載の処理要素の半加工品において、前記処理要素中核部（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ；１１ｄ）に面していない、前記耐摩耗層（１６ａ；１６ｂ；１６ｃ；１６ｄ）の耐摩耗層外側（Ｖ_Ａ）は、輪郭を備えることを特徴とする処理要素の半加工品。
18. 請求項１３〜１５及び１７の何れか一項に記載の処理要素の半加工品において、前記耐摩耗層（１６ｂ；１６ｄ）に面する、前記処理要素中核部（１１ｂ；１１ｄ）の中核部外側（Ｋ_Ａ）と前記処理要素中核部（１１ｂ；１１ｄ）に面しない、前記耐摩耗層（１６ｂ；１６ｄ）の耐摩耗層外側（Ｖ_Ａ）とは、輪郭を備えることを特徴とする処理要素の半加工品。
19. 請求項１７又は１８に記載の処理要素の半加工品において、前記耐摩耗層（１６ａ；１６ｂ；１６ｃ；１６ｄ）は、前記長手方向中心軸（１２）を起点とし、前記長手方向中心軸（１２）に沿って値が変化する半径方向距離（Ｒ_ＶＡ）を有することを特徴とする処理要素の半加工品。
20. 請求項１３〜１９の何れか一項に記載の処理要素の半加工品において、前記処理要素の中核部（１１ｅ）は、管状であることを特徴とする処理要素の半加工品。

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