JPH01301838A - 高温成形用耐食耐摩スクリュー - Google Patents

高温成形用耐食耐摩スクリュー

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JPH01301838A
JPH01301838A JP63132062A JP13206288A JPH01301838A JP H01301838 A JPH01301838 A JP H01301838A JP 63132062 A JP63132062 A JP 63132062A JP 13206288 A JP13206288 A JP 13206288A JP H01301838 A JPH01301838 A JP H01301838A
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JP
Japan
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resistant
resistance
corrosion
wear
screw
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JP63132062A
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English (en)
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Shigeaki Sato
重明 佐藤
Atsushi Kumagai
敦 熊谷
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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    • B29C45/58Details
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スーパーエンプラ(エンジニアリングプラス
チックス)など、350℃以上の温度で成形される射出
成形機または押出成形機に使用する耐食性、耐摩耗性、
高温強度に優れたスクリューに関するものである。
〔従来の技術〕
プラスチックスなどの射出成形機や押出成形機用スクリ
ューは、従来、アルミ窒化鋼や構造用合金鋼に硬質クロ
ムメツキを施行したものが使用されてきた。しかし、難
燃性樹脂、ガラスファイバー入り等の強化樹脂等におい
ては、それぞれ塩素ガス等強腐食性熱分解ガス、強化材
料等により腐食と摩耗が促進され、短時間で寿命に至っ
ていた。
このため最近では、例えば高C1高Cr系冷間ダイス鋼
や高Cステンレス鋼が使用されてきた。
しかし、近年、鉱物質、金属粉末その他の充填材を多量
に添加し、被成形材の耐熱性を高めた、いわゆるスーパ
ーエンプラが開発され、実用に供されつつある。
これらスーパーエンプラの射出成形や押出成形において
は、従来のプラスチックスと比較し、350℃以上、場
合によっては500℃を越える成形温度が要求されるた
め、従来のスクリューでは、成形温度による高温軟化が
生じ、強度低下や耐食耐摩耗性が低下し、短時間で寿命
に至ってしまうという問題があった。
なお、フッ素樹脂の成形においては、400℃近辺の温
度で成形されているが、従来からこれに使用されるスク
リューには、ハステロイ系の材料が採用されてきた。こ
のハステロイ系のスクリューは、主にフッ素ガスに対す
る耐食性を目的としたものであり、強化材料が含有され
た場合は、耐摩耗性が劣るため、実用に供されていない
〔発明が解決しようとする課題〕
以上説明したように、耐熱樹脂等のスーパーエンプラの
成形においては、使用中に高温軟化が生じ、耐食、耐摩
耗性、強度などの不足により、要求される高寿命が得ら
れないという問題点があり、実用化までに至っていない
本発明は、高温焼もどし軟化抵抗、高温強度、および耐
摩耗性に優れた高温成形用スクリューを提供することを
目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、重量%でCO,a〜1.65%、Si2.囲
以下、Mn1.5%以下、Cr 4.0〜10.0%、
MOとWの1種または2種をMo+ 1/2W テ1.
5〜6.0%、VとNbの1種または2種をV+Nbで
1.5〜5.0%、Co 2.0〜10.0%、残部実
質的にFeの合金棒材に機械加工を施し、さらに所定の
硬さに焼入れ、焼もどしを施してなる高温焼もどし軟化
抵抗、耐食性、耐摩耗性に優れたことを特徴とする高温
成形用耐食耐摩スクリューである。
また上述の成分、およびNi0.5〜3.0%、CuO
13〜3.0%の1種または2種を含み、残部実質的に
Feの合金棒材に機械加工を施し、さらに所定の硬さに
焼入れ、焼もどしを施してなる高温焼もどし軟化抵抗、
耐食性、耐摩耗性に優れたことを特徴とする高温成形用
耐食耐摩スクリューである。
さらにスクリューの使用面表層部に、必要に応じテT 
i N 、 T i C、V C、V Cなどの硬質物
質を被覆し、表層部の耐摩耗性向上をはかるものである
また合金棒材が上述の合金の粉末を熱間静水圧プレスに
よる圧密化と熱間加工を施してなることを特徴とするも
のである。
〔作用〕
本発明のスクリューは、高温焼もどし軟化抵抗、高温強
度および耐食、耐摩耗性が最も有効に発揮されるように
炭化物の組成、粒度、面積率を調整している。炭化物の
晶出形態は1合金元素間のバランスによって大きく変化
してくるので、成分決定はこの点を考慮して決められね
ばならない。
各成分の範囲とその限定理由は次に述べる通りである。
CはCr、Mo、W、V、Nb等と結合して炭化物を形
成せしめ、残りは基地を強化するが、0.80%未満で
は、炭化物の量が少ないために耐摩耗性が不足し1゜6
5%を越えると逆に炭化物の量が少ないために耐摩耗性
が多くなりすぎ、機械的性質が劣化するので0.80〜
1.65%とする。
Siは脱酸剤として用いられると同時に耐酸化性向上に
も効果があるが、2.0%を越えると熱間冷間での加工
性が劣化するので2.0%以下とする。
MnはSLと同じく脱酸剤として用いられると同時に焼
入性向上にも効果があるが、2.0%を越えると変態温
度も下げて焼なまし硬さが下がりにくくなり、熱間加工
性も低下するので上限を2.0%とした。
Crは基地に固溶して耐食性と焼入性を増大させると共
に高温焼もどし軟化抵抗を上げ、残部は炭化物を形成し
て耐摩耗性向上に寄与する。Cr系炭化物は凝集し易い
ので、高温長時間使用の際に硬さ低下を招くため、軟化
抵抗の点から10%を上限とした。一方で耐食性に不可
欠の元素であり、また、Mo、W、V、Nbを炭化物の
主体とした場合は、焼入温度が高速度工具鋼なみに高く
なるので、これを防止するためCrは最低4.0%は必
要であり、下限を4.0%とした。
MOとWは、熱処理を施すことにより、MCやM2C型
炭化物として微細に析出するため、耐熱性ならびに軟化
抵抗向上に大きく寄与する。MOとWはそれぞれ単独ま
たは複合で添加することができ、Mo+1/2Wが1.
5%未満では、この効果はほとんどなく、6.Olを越
えると熱間加工性が低下するのでMo+1/2Wは1.
5〜6.0%とした。
VとNbはそれぞれ単独または複合で添加することがで
き、凝固時に極めて硬質の炭化物を形成し耐摩耗性向上
に大きく寄与する。C量および他の炭化物生成元素との
バランスから下限を1種または2種以上で1.5%とし
、上限を錦とした。
Coは基地に固溶して、耐熱性向上および軟化抵抗向上
に寄与する。さらに硫酸系に対する耐食性向上にも寄与
する。COが2.0%未満ではこの効果があまり期待で
きないため下限を2.0%とした。
また、10%を越えると焼入れ、焼もどし時の硬さが得
られなくなるため上限を10.0%とした。
Cuは基地に固溶して耐食性向上に寄与するが、0.3
%未満ではその効果がほとんどなく、また3、0%を越
えると焼入、焼もどし時の硬さが低下するため、0.3
〜3.01とした。
NiはCuとともに基地に固溶して耐食性向上に寄与す
るが、0.5%未満では、その効果はほとんどないため
下限を0.5%とした。また3、0%を越えると焼入、
焼もどし時の硬さが得られなくなるため上限を3.0%
とする。
〔実施例〕
次に実施例に基づいて5本発明の詳細な説明する。第1
表に示す組成のスクリュー材を製造し、高温焼もどし軟
化抵抗、耐摩耗性および耐食性のテストを行ない、さら
にスクリューを製造して実際に成形機に組み込んで寿命
テストを実施した。
第2表に本発明におけるスクリュー材の硬、さ。
常温および500℃でのアルミナ粉末に対する耐摩耗性
、各種酸に対する耐食性を従来の5KDIIと比較した
結果を示す。これらの諸性質は5KD11のレベルを1
00として指数で示したが、第2表から本発明のスクリ
ュー材は5KDIIに比べ、常温および500℃におい
て、ともに格段に優れた耐摩耗性を示している。また耐
食性についても、本発明のスクリュー材は5KDIIに
比べ数段に優れている。
第1図に本発明におけるスクリュー材の高温焼もどし軟
化抵抗を従来の5KDIIと比較した結果を示す。ここ
で横軸の焼もどしパラメーターPは。
P = T (20+ logt) X 10〜3の式
で表わされ、式においてT:テストピースの加熱温度(
K)、 t :前記加熱温度で保持された時間(Hr)
によって求められるパラメーターである。なお、わかり
やすくするために、横軸に500℃の加熱温度と保持時
間の関係も合わせて記載した。第1図から、500℃×
10.0OOHrの状態で、本発明のスクリュー材はい
ずれも硬さがHRC50以上であるのに対し、従来材の
5KDIIは、同じ時点でHRC40であり、本発明の
スクリュー材が、従来材の5KDIIに比べ格段の高温
焼もどし軟化抵抗を有していることがわかる。
第3表にスクリューを製作し成形機に組み込んで寿命テ
ストを行なった結果を示す。ここで寿命は、従来材の5
KDLLを同じ成形条件で使用した時の寿命を100と
した指数で示す。
第3表 第3表から、従来材である5KDIIに比べ、本発明の
スクリューはいずれも格段に長寿命であることがわかる
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明の高温成形用耐食、耐摩スク
リューは、高温焼もどし軟化抵抗、耐摩耗性、耐食性を
高めた材料であり、大幅な工具寿命の向上が達成でき、
その工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量%でC0.8〜1.65%、Si2.0%以下
    、Mn1.5%以下、Cr4.0〜10.0%、Moと
    Wの1種または2種をMo+1/2Wで1.5〜6.0
    %、VとNbの1種または2種をV+Nbで1.5〜5
    .0%、Co2.0〜10.0%、残部実質的にFeの
    合金棒材に機械加工を施し、さらに所定の硬さに焼入れ
    、焼もどしを施してなる高温焼もどし軟化抵抗、耐食性
    、耐摩耗性に優れたことを特徴とする高温成形用耐食耐
    摩スクリュー。 2 重量%でC0.8〜1.65%、Si2.0%以下
    、Mn1.5%以下、Cr4.0〜10.0%、Moと
    Wの1種または2種をMo+1/2Wで1.5〜6.0
    %、VとNbの1種または2種をV+Nbで1.5〜5
    .0%、Co2.0〜10.0%およびNi0.5〜3
    .0%、Cu0.3〜3.0%の1種または2種を含み
    、残部実質的にFeの合金棒材に機械加工を施し、さら
    に所定の硬さに焼入れ、焼もどしを施してなる高温焼も
    どし軟化抵抗、耐食性、耐摩耗性に優れたことを特徴と
    する高温成形用耐食耐摩スクリュー。 3 使用面表層部にTiN、TiC、VC、WCなどの
    硬質物質を被覆したことを特徴とする請求項1または2
    に記載の高温成形用耐食耐摩スクリュー。 4 合金棒材が、前記合金の粉末を熱間静水圧プレスに
    よる圧密化と、熱間加工を施してなることを特徴とする
    請求項1ないし3のいずれかに記載の高温成形用耐食耐
    摩スクリュー。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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