JP2698854B2 - プラスチック成形機用スクリューの製造方法および合金層の形成方法 - Google Patents

プラスチック成形機用スクリューの製造方法および合金層の形成方法

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    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はプラスチック成形機用スクリューの製造方法
および合金層の形成方法にかかわるもので、とくにカプ
セルとしてガラス粉末を溶射することにより、耐摩耗性
および耐腐食性に優れた製品を安価に製造することがで
きるプラスチック成形機用スクリューの製造方法および
合金層の形成方法に関するものである。
[従来の技術] 従来からスクリューその他の製品の耐摩耗性および耐
腐食性を改善するために、その表面にこうした特性に優
れた合金層を形成することが行われている。
一例として特開昭63−162801号に開示されている樹脂
加工機械用スクリューの製造法を第7図にもとづき概説
する。
第7図は上記製造法の一工程を示す断面図で、耐摩耗
性および耐腐食性の合金粉末を冷間静水圧加工処理(CI
P)によりスクリュー形状に形成して円筒状の圧粉体1
を得る。この円筒状の圧粉体1の中に焼結接合用芯金2
を挿入し、熱間静水圧加圧処理(HIP)により円筒状の
圧粉体1の形成、および焼結接合用芯金2との接合を行
う。最後に加工ないし研削により製品形状とする。
しかしながらこの製造方法では冷間静水圧加工処理
(CIP)を必要とするため、コストアップになるという
問題がある。
従来の製造方法の他の例としては、第8図に示すよう
に、耐摩耗性および耐腐食性の合金粉末3をスクリュー
母材4と円筒状のカプセル5との間に充填し、熱間静水
圧加圧処理(HIP)により上記合金粉末3を焼結し、カ
プセル5を除去後、製品形状に加工することも行われて
いる。
この従来の方法では、焼結した状態の合金粉末3が硬
質であるため、HIP成形後スクリュー形状に加工する工
程のコストが高いという他の問題がある。また、こうし
た製品形状に類似する外形を形成するニアネット成形が
必要であるために、このスクリューを含めて三次元的に
複雑な形状を有する製品の場合には、上記カプセル5に
相当するカプセルの製作コストが上昇するという問題も
ある。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は以上のような諸問題にかんがみてなされたも
ので、従来のようにCIP処理を必要とせず、またHIP処理
用の従来からの円筒状のカプセルも使用しないで、耐摩
耗性および耐腐食性のあるスクリュー等の製品を安価に
製造することができるプラスチック成形機用スクリュー
の製造方法および合金層の形成方法を提供することを課
題とする。
[課題を解決するための手段] すなわち第一の発明は、スクリュー母材の表面に耐摩
耗性および耐腐食性の合金層を形成するプラスチック成
形機用スクリューの製造方法であって、上記スクリュー
母材を所定のスクリュー形状に加圧してスクリュー形状
母材を準備する工程と、このスクリュー形状母材の表面
に耐摩耗性および耐腐食性の合金粉末を溶射して合金粉
末溶射層を形成する工程と、この合金粉末溶射層の表面
にガラス粉末を溶射してガラス粉末溶射層を形成し、HI
P用母材を準備する工程と、加熱処理を先行させた熱間
静水圧加圧処理により上記ガラス粉末溶射層を上記スク
リュー形状に合わせて加圧処理してガラス層を形成する
とともに上記合金粉末溶射層を加圧焼結して合金層を形
成する工程と、上記ガラス層を除去する工程と、上記合
金層を上記所定のスクリュー形状に合わせて加工する工
程とを有することを特徴とするプラスチック成形機用ス
クリューの製造方法である。
また第二の発明は、製品母材の表面に耐摩耗性および
耐腐食性の合金層を形成する合金層の形成方法であっ
て、上記製品母材を所定の製品形状に加工して製品形状
母材を準備する工程と、この製品形状母材の表面に耐摩
耗性および耐腐食性の合金粉末を溶射して合金粉末溶射
層を形成する工程と、この合金粉末溶射層の表面にガラ
ス粉末を溶射してガラス粉末溶射層を形成し、HIP用母
材を準備する工程と、加熱処理を先行させた熱間静水圧
加圧処理により上記ガラス粉末溶射層を上記製品形状に
合わせて加圧処理してガラス層を形成するとともに上記
合金粉末溶射層を加圧焼結して合金層を形成する工程
と、上記ガラス層を除去する工程と、上記合金層を上記
所定の製品形状に合わせて加工する工程とを有すること
を特徴とする合金層の形成方法である。
つぎに、第1図ないし第6図にもとづき本発明をより
詳細に説明する。まず第1図に示すような円柱状のスク
リュー母材(製品母材)10をスクリュー形状(製品形
状)に加工することによりスクリュー形状母材(製品形
状母材)11を準備する(第2図)。このスクリュー母材
10の材質としては、Cr−Mo鋼、冷間および熱間工具鋼、
高速度工具鋼などがある。
またスクリュー形状母材11の寸法としては、第3図に
示すように、最終製品(スクリュー)寸法より所定寸法
A(たとえば0.5mm)だけ少なく設定する。
つぎに第4図に示すように、上記スクリュー形状母材
11の表面上に溶射処理により耐摩耗性および耐腐食性の
合金粉末を溶射して合金粉末溶射層12を厚さB(たとえ
ば1mm)に形成する。この合金粉末としてはFe系、Ni系
あるいはCo系のものを採用する。
つぎに、同じく第4図に示すように、上記合金粉末溶
射層12の上にガラス粉末を溶射してガラス溶射粉末層13
を形成することにより、HIP用母材14を形成する。な
お、上記ガラス粉末溶射層13内にはピンホールなどの貫
通孔が残らないようにする。またガラス粉末溶射層13の
材質としては、軟化温度の低い、たとえばパイレックス
ガラスが望ましい。この溶射の厚さはC(たとえば1m
m)とする。
こうした準備の完了後、HIP用母材14をHIP処理するこ
とにより、合金粉末溶射層12を真密度になるように加圧
焼結する。
ここでHIP処理条件としては、加熱処理を先行させる
温度先行タイプとする。すなわち第5図に示すように、
まずガラスの軟化温度以上(パイレックスガラスでは75
0℃)にまでHIP炉内の温度を上げることによりガラスが
破損する恐れがない状態にしたのち、加熱温度をさらに
上昇させるとともに炉内圧力を上昇させ、合金粉末溶射
層12の加圧焼結を図る。
こうした温度先行タイプとした理由は、ガラスの軟化
点以下で加圧処理を開始するとガラスが破損するため、
アルゴン等の圧媒ガスが合金粉末溶射層12内に侵入し、
合金粉末溶射層12の加圧焼結が不可能になるからであ
る。つまりこの温度先行タイプとすることによりガラス
粉末溶射層13がまず軟化し、HIP処理における合金粉末
溶射層12の加圧焼結の収縮によく追随することができる
こととなる。
なおHIP条件としては、加熱温度950℃〜1100℃、加圧
圧力1000Kgf/cm2、処理時間2〜4時間である。
こうしたHIP処理によって合金粉末溶射層12は、収縮
寸法D(第3図)だけ収縮するとともに合金層15とな
り、ガラス粉末溶射層13はガラス層16となる。(第6
図)。
このガラス層16をか性ソーダにより溶出、あるいは機
械加工により除去する。さらに、第3図に示すように上
記合金層15を研磨加工により(研磨寸法E)、スクリュ
ー(最終製品)17に仕上げる。
つまり本発明においては、ガラス軟化以上でHIP処理
を開始することにより上記ガラス粉末溶射層13ないしは
ガラス層16をカプセルとして用いることによって、合金
粉末溶射層12を確実に被覆した上で加圧焼結することが
できる。
なお、本発明はスクリューのみならず、一般の部品に
異種材料のコーティングを施す場合に有効であり、とく
に複雑な外形を有し、HIP用カプセルの製作コストがか
かるもの、たとえば多条ネジ、あるいは混連プロペラな
どの表面に合金層を形成するために好適である。
[作用] 本発明によるプラスチック成形機用スクリューの製造
方法および合金層の形成方法においては、スクリュー等
所定の製品の形状にあらかじめ加工した母材に耐摩耗性
および耐腐食性の合金粉末を溶射するとともに、さらに
その上にガラス溶射層を形成した上でHIP処理すること
としたので、加熱により軟化したガラスが加圧により母
材の外形に追随し内部の合金溶射層の焼結を実現するこ
とができる。このガラスは簡単な処理により除去するこ
とが可能であり、最終製品として加工することも低コス
トでこれを行うことができる。
したがって、耐摩耗性および耐腐食性の合金層を低コ
ストで形成することができるものである。
[実施例] つぎに本発明の一実施例を説明する 第1表に合金粉末の組成の一例を示す。
なお上記合金粉末に、たとえばWC、NbC、VCなどの炭
化物、TiB2、MoBなどのほう化物、あるいはAl2O3、ZrO2
などの酸化物等の硬質粒子を必要に応じて添加すること
により硬度の向上をはかることもできる。
HIP条件としては、既述のように、加熱温度950℃〜11
00℃、加圧圧力1000Kgf/cm2、処理時間2〜4時間であ
る。
かくして、低コストで耐摩耗性および耐腐食性の合金
層15をスクリュー形状母材11表面上に形成することがで
きた。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、従来の粉体焼結方法に
おいて、カプセルの機能を有する被覆体をガラス粉末か
ら構成し、加熱先行によりガラスの破損を防止するとと
もに、合金粉末溶射層の収縮に追随して軟化したガラス
層によりその表面を被覆させたので、従来のような高価
な処理を行うことなく、また加工処理も安価にすみ、低
コストで耐摩耗性および耐腐食性のスクリューを製造
し、あるいは耐摩耗性および耐腐食性の合金層を形成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるプラスチック成形機用スクリュー
の製造方法および合金層の形成方法におけるスクリュー
母材10の正面図、 第2図は同、スクリュー形状母材11の断面図、 第3図は同、成形寸法の断面説明図、 第4図は同、HIP用母材14の断面図、 第5図は同、加熱先行処理のグラフ、 第6図は同、スクリュー(最終製品)17の断面図、 第7図は従来の製造方法の一工程を示す縦断面図、 第8図は、従来の他の製造方法の一工程を示す縦断面図
である。 1……円筒状の圧粉体 2……焼結接合用芯金 3……耐摩耗性および耐腐食性の合金粉末 4……スクリュー母材 5……円筒状のカプセル 10……スクリュー母材(製品母材) 11……スクリュー形状母材(製品形状母材) 12……合金粉末溶射層 13……ガラス粉末溶射層 14……HIP用母材 15……合金層 16……ガラス層 17……スクリュー(最終製品) A……スクリュー(最終製品)17とスクリュー形状母材
11の機械加工寸法との差 B……合金粉末溶射層12の寸法 C……ガラス粉末溶射層13の寸法 D……HIP処理による合金粉末溶射層12の収縮寸法 E……合金層15の研磨加工寸法

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スクリュー母材の表面に耐摩耗性および耐
    腐食性の合金層を形成するプラスチック成形機用スクリ
    ューの製造方法であって、 前記スクリュー母材を所定のスクリュー形状に加工して
    スクリュー形状母材を準備する工程と、 このスクリュー形状母材の表面に耐摩耗性および耐腐食
    性の合金粉末を溶射して合金粉末溶射層を形成する工程
    と、 この合金粉末溶射層の表面にガラス粉末を溶射してガラ
    ス粉末溶射層を形成し、HIP用母材を準備する工程と、 加熱処理を先行させた熱間静水圧加圧処理により前記ガ
    ラス粉末溶射層を前記スクリュー形状に合わせて加圧処
    理してガラス層を形成するとともに前記合金粉末溶射層
    を加圧焼結して合金層を形成する工程と、 前記ガラス層を除去する工程と、 前記合金層を前記所定のスクリュー形状に合わせて加工
    する工程とを有することを特徴とするプラスチック成形
    機用スクリューの製造方法。
  2. 【請求項2】製品母材の表面に耐摩耗性および耐腐食性
    の合金層を形成する合金層の形成方法であって、 前記製品母材を所定の製品形状に加工して製品形状母材
    を準備する工程と、 この製品形状母材の表面に耐摩耗性および耐腐食性の合
    金粉末を溶射して合金粉末溶射層を形成する工程と、 この合金粉末溶射層の表面にガラス粉末を溶射してガラ
    ス粉末溶射層を形成し、HIP用母材を準備する工程と、 加熱処理を先行させた熱間静水圧加圧処理により前記ガ
    ラス粉末溶射層を前記製品形状に合わせて加圧処理して
    ガラス層を形成するとともに前記合金粉末溶射層を加圧
    焼結して合金層を形成する工程と、 前記ガラス層を除去する工程と、 前記合金層を前記所定の製品形状に合わせて加工する工
    程とを有することを特徴とする合金層の形成方法。
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