WO2013017586A2 - Verfahren und behandlungselement-rohling zur herstellung eines behandlungselements für eine schneckenmaschine - Google Patents

Verfahren und behandlungselement-rohling zur herstellung eines behandlungselements für eine schneckenmaschine Download PDF

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Karl-Conrad POLZER
Peter MUNKES
Reinhard Wuttke
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    • B29C48/395—Means 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

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a treatment element, in particular a screw and / or kneading element for a screw machine. Furthermore, the invention relates to a treatment element blank for producing a treatment element, in particular a screw and / or kneading element for a screw machine according to the preamble of claim 13.
  • From DE 43 28 160 AI is a method for producing a
  • Worm shaft known by hot isostatic pressing.
  • a steel core and a sleeve made of a corrosion-resistant and wear-resistant material are arranged in a mold in such a way that a gap-shaped annular space with a constant gap thickness is formed between the sleeve and the inside of the mold.
  • a metal powder is then introduced to form a Schneckensteg- end layer and compacted.
  • hot isostatic pressing the Schneckensteg end layer is formed and combined simultaneously with the sleeve and the sleeve combined with the steel core.
  • the blank produced by the hot isostatic pressing has three interconnected and hollow cylindrical layers of constant thickness and is further processed by cooling by cutting shaping such that the screw land and the associated Schneckensteg- end layer is produced. Since the sleeve for the machining is initially relatively soft, the screw element produced after the machining is still subjected to a heat treatment. The disadvantage is that the production method described consuming is. In particular during the heat treatment, attention must be paid to the inherent stress state of the screw element in order to reduce or avoid stress cracks resulting from the heat treatment as far as possible.
  • the invention has for its object to provide a simpler method for producing a treatment element for a screw machine. This object is achieved by a method having the features of claim 1. According to the invention, it has been recognized that the production or new production of a treatment element is substantially simpler if the annular space formed between the capsule wall and the treatment element core is contoured along the central longitudinal axis or in a section plane through the central longitudinal axis and thus to an outer contour of the treatment element to be generated is adjusted. Since the second material serves to form a wear protection layer of the treatment element, this is a highly alloyed and extremely wear-resistant and / or corrosion-resistant material which is correspondingly expensive.
  • a wear protection layer adapted to the outer contour of the treatment element to be generated is already produced during hot isostatic pressing, which on the one hand reduces the required volume of material or the required amount of material for the second material and, on the other hand, reworking of the material produced by the hot isostatic pressing produced treatment element blank is simplified.
  • reworking in particular the machining for producing the outer contour of the treatment element and / or the heat treatment of the wear protection layer provided in accordance with the later use is particularly advantageous. simplified.
  • the treatment element can be designed as a worm and / or kneading element.
  • the treatment element core arranged in the capsule can be formed from a solid material or already with a through-hole.
  • the wear-resistant layer is formed from the sleeve prepared by hot isostatic pressing and the screw-web end layer produced by hot isostatic pressing, on the one hand a considerable material volume of high-alloyed and wear-resistant and / or corrosion-resistant materials is required and on the other hand, the post-processing of the blank to the finished screw element consuming.
  • the post-processing is complicated because a considerable volume of material wear-resistant and / or corrosion-resistant materials must be removed by the machining again. Furthermore, care must be taken during the subsequent heat treatment of the screw element produced by the machining that, due to the greatly varying thickness of the wear protection layer in the heat treatment no stress cracks in the wear protection layer.
  • the contoured wear protection layer of the treatment element blank is adapted to the outer contour of the treatment element, the post-processing is simplified because the material volume to be removed is significantly reduced and / or the wear protection layer along the central longitudinal axis of the treatment element has a substantially constant radial Has thickness, which are avoided during the heat treatment stress cracks.
  • a method according to claim 2 allows in a simple manner that the wear protection layer is formed on a contour facing the treatment element core wear protection layer inside. As a result, the required volume of material for the wear protection layer and thus the required amount of material of the second material is reduced. Furthermore, this makes it possible that the wear protection layer along the central longitudinal axis has a substantially constant thickness, whereby the heat treatment is simplified.
  • a method according to claim 3 ensures in a simple manner a contoured formation of the annular space along the central longitudinal axis or in a sectional plane through the central longitudinal axis.
  • the radial distance of the core outside from the central longitudinal axis varies here between a minimum distance and a maximum distance.
  • a method according to claim 4 ensures in a simple manner a contoured annular space along the central longitudinal axis or in a sectional plane through the central longitudinal axis. Due to the constant radial distance of the capsule wall inner side from the central longitudinal axis and the changing radial distance of the treatment element core from the central longitudinal axis, the annular space is contoured and has a thickness that changes along the central longitudinal axis. The thickness varies between a minimum thickness and a maximum thickness.
  • a method according to claim 5 enables the production of a wear protection layer having a substantially constant thickness along the central longitudinal axis.
  • the radial distance of the wear protection layer outside varies due to the material removal along the central longitudinal axis between a minimum radial distance and a maximum radial distance.
  • a method according to claim 6 allows in a simple manner that the capsule wall facing wear protection layer outside is formed contoured. As a result, on the one hand the required volume of material for the wear protection layer is reduced. On the other hand, the post-processing is thereby substantially simplified, since the outer contour of the treatment element blank or the treatment element is already generated by the hot isostatic pressing. If necessary, the outer contour must still be fine-machined.
  • a method according to claim 7 ensures that the capsule wall facing wear protection layer outside is formed along the central longitudinal axis or in a sectional plane contoured by the central longitudinal axis.
  • a method according to claim 8 ensures easy production of the treatment element.
  • a method according to claim 9 ensures easy provision of the treatment element core.
  • a method according to claim 10 enables the production of a wear protection layer, which is contoured both on the wear protection layer inside and on the wear protection layer outside.
  • the required volume of material is extremely ring, so that with only a small amount of material of the second material, the wear protection layer can be generated.
  • the post-processing is considerably simplified, since the outer contour of the treatment element blank or of the treatment element is already generated during the hot isostatic pressing.
  • the wear protection layer along the central longitudinal axis has a substantially constant radial thickness, whereby the heat treatment is simplified and stress cracks are avoided.
  • a method according to claim 1 1 ensures easy training and removal of the capsule.
  • a method according to claim 12 enables the preparation of a treatment element blank with a through hole.
  • the invention is further based on the object to provide a treatment element blank, which enables the production of a treatment element for a screw machine in a simple manner.
  • This object is achieved by a treatment element blank with the features of claim 13. Due to the fact that the wear protection layer is contoured, the production of a treatment element from the treatment element blank is considerably simplified.
  • the treatment element blank is the composite body produced directly by the hot isostatic pressing without further post-processing.
  • the contoured wear protection layer simplifies the machining of the treatment element blank for producing the outer contour and / or the heat treatment of the treatment element after the outer contour has been produced.
  • the wear protection Layer is formed along the central longitudinal axis or in a sectional plane contoured by the central longitudinal axis.
  • a treatment element blank according to claim 20 enables in a simple manner the manufacture and configuration of different screw machines.
  • the treatment element core is provided on the inside of the core in the usual way with a réellepro filing, so that arranged as required differently shaped treatment elements on a profile shaft and can be variably configured.
  • FIG. 1 shows an axial section through a capsule of a hot isostatic pressing system during the production of a treatment element blank according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows an axial section through the treatment element blank in FIG
  • FIG. 1 shows an axial section through a capsule of a hot isostatic pressing installation during the production of a treatment element blank according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows an axial section through the treatment element blank in FIG
  • FIG 5 shows an axial section through a capsule of a hot isostatic pressing system during the production of a treatment element.
  • FIG. 6 shows an axial section through the treatment element blank in FIG.
  • FIG. 7 shows an axial section through a capsule of a hot isostatic pressing installation during the production of a treatment element blank according to a fourth exemplary embodiment
  • FIG. 8 shows an axial section through a capsule of a hot isostatic pressing installation during the production of a treatment element blank according to a fifth exemplary embodiment
  • FIG. 9 shows an axial section through a capsule of a hot isostatic pressing system during the production of a treatment element blank according to a sixth embodiment
  • 10 shows an axial section through the treatment element blank in FIG
  • a hot isostatic pressing installation 1 which is generally known in construction, has a capsule 2 which cooperates with a pressure unit 3 and a temperature unit 4 for hot isostatic pressing.
  • the capsule 2 has a tubular capsule wall 5, which is closed at a first end with a capsule bottom 6.
  • a capsule lid 7 is arranged at a second end of the capsule wall 5.
  • the capsule wall 5 defines a central longitudinal axis 8 and, together with the capsule bottom 6 and the capsule lid 7, defines an interior 9 of the capsule 2.
  • the capsule lid 7 has a filling nozzle 13 near the capsule wall 5.
  • the temperature T by means of the temperature unit 4 and the pressure p by means of the pressure unit 3 in the interior 9 can be changed.
  • a treatment element core 1 1 made of a first metallic material M t is first arranged such that its central longitudinal axis 12 is substantially congruent with the central longitudinal axis 8.
  • the treatment element core 1 1 is the end face against the capsule bottom 6.
  • the first material M t is tough and ductile.
  • the first material is M t steel.
  • the capsule lid 7 is arranged on the capsule wall 5 and welded thereto.
  • the capsule cover 7 is located on the front side against the treatment element core 1 1.
  • the treatment element core 1 1 has an annular space 14 facing core outer side K A.
  • the core outer side K A is contoured and forms a core outer contour A K.
  • the core outer side K A along the central longitudinal axis 8 and 12 of this has a changing radial distance RKA, which varies between a minimum distance RicAmin and a maximum distance RicAm a x.
  • the capsule wall 5 has a cylindrical capsule wall inside Wi, so that the capsule wall inside Wi of the central longitudinal axis 8 and 12 has a constant radial distance R Wi . Due to the constant radial distance R Wi and the changing distance RKA of the treatment element core 1 1, the annular space 14 is contoured and has a varying along the central longitudinal axis 8 and 12 thickness D R , which between a minimum thickness and a maximum thickness D Rmax varied.
  • the annular space 14 is completely filled via the filling nozzle 13 with a powder 15 made of a second metallic material M 2 and then the filling nozzle 13 is closed.
  • the powder 15 serves to form a treatment element core 1 1 surrounding wear protective layer 16.
  • the second material M 2 is highly alloyed and therefore wear-resistant and / or corrosion resistant.
  • the treatment element blank 10 is subsequently produced by means of the pressing system 1, in which the H Schoisostati- see pressing of the first material Mi and the second material M 2, a composite body is generated.
  • the treatment element blank 10 has due of the constant distance R Wi a cylindrical blank outside R A without outer contour.
  • the wear protection layer 16 of the treatment element blank 10 accordingly has a constant radial distance R v from the central longitudinal axis 12, which corresponds to the distance R Wi .
  • a treatment element 17 is now produced.
  • the treatment element blank 10 is formed by machining such that a specialistssele- ment- outer contour A B is generated.
  • material regions 18 of the wear protection layer 16 of the treatment element blank 10 are removed.
  • the treatment element outer contour A B is formed by the wear protection layer outside V A. Due to the material removal along the central longitudinal axis 12, the radial distance R VA varies between a minimum distance RyAmin and a maximum distance RyAmax.
  • the wear protection layer 16 of the treatment element 17 along the central longitudinal axis 12 has a substantially constant thickness D v .
  • an axial through bore 20 is produced with a réellepro filing 19 for a profiled shaft.
  • the through hole 20 is preferably formed concentric to the central longitudinal axis 12.
  • the treatment element blank 10 is shown with its blank outside R A in Fig. 2 below the central longitudinal axis 12, whereas the finished treatment element 17 is shown in Fig. 2 above the central longitudinal axis 12.
  • the wear protection layer inner side Vi is also contoured so that a comparatively smaller amount of material of the second material M 2 is used to form the wear protection layer 16 is required. Furthermore, the wear protection layer 16 after the material removal in the material regions 18 a uniform thickness D v , whereby the subsequent heat treatment of the treatment element 17 is simplified and stress cracks are avoided.
  • the treatment element core I Ia no core outer contour A K on.
  • the core outer side K A accordingly has along the central longitudinal axis 12 a constant radial distance R KA therefrom.
  • R KA radial distance
  • the capsule wall inner side of the capsule wall Wi to a capsule wall outer contour A w.
  • the capsule wall 5a is formed as a tube, which has been machined on the capsule wall inside Wi to produce the capsule wall outer contour A w .
  • the capsule wall inner side Wi accordingly has a radial distance R W i from the central longitudinal axis 8, which varies between a minimum distance Rwimin and a maximum distance Rwim a x. This results in that the radial thickness D R of the annular space 14a also varies between a minimum radial thickness D R ⁇ and a maximum radial thickness D Rmax along the central longitudinal axis 8.
  • the preparation of the treatment element blank 10a takes place in the manner already described by the treatment element core 1 la in the Capsule 2a of the press line la is arranged and the annular space 14a is completely filled with the powder 15.
  • Hot isostatic pressing produces the treatment element blank 10a.
  • the capsule 2a is removed after the hot iso static pressing by machining. Due to the fact that the capsule wall 5a is contoured, the treatment element outer contour A B is already produced during the production of the treatment element blank 10a.
  • the radial thickness D v of the wear protection layer 16 varies according to the radial thickness D R of the annular space 14 a between a minimum radial thickness D Vm in Uiid a maximum radial thickness D Vma x along the central longitudinal axis 12.
  • the treatment element blank 10a is already with a contoured wear protection layer outside V A formed. For the preparation of the treatment element 17a, only a slight fine machining on the wear protection layer outside V A is required.
  • the treatment element 17a is then provided in the usual way with the through hole 20 and the réellepro filing 19 for the profile shaft and subjected to a heat treatment.
  • 4 shows again the finished treatment element 17a, whereas FIG. 4 shows the treatment element blank 10a below.
  • the pressing system 1b is designed in accordance with the second embodiment and has a capsule 2b with a contoured capsule wall inside Wi.
  • a treatment element core I Ib is arranged according to the first embodiment, so that one along the central longitudinal axis 8 and 12 contoured annular space 14b is formed. Since the core outer contour A K essentially corresponds to the capsule wall outer contour A w , the annular space 14b has a radial thickness D R which is essentially constant along the central longitudinal axis 8 or 12.
  • the annular space 14b is completely filled with the powder 15 in the manner described and then the treatment element blank 10b is produced by hot isostatic pressing and the capsule 2b is removed in the manner described.
  • the treatment element blank 10b is already produced with the treatment element outer contour A B.
  • the treatment element outer contour A B is optionally only finely reworked.
  • the wear protection layer 16 b formed Due to the core outer contour A K , which essentially corresponds to the treatment element outer contour A B , the wear protection layer 16 b formed has a radial thickness D v which is essentially constant. Thereby, the heat treatment of the treatment element 17b is simplified since no stress cracks occur due to the constant thickness D v substantially.
  • FIG. 6 at the top again shows the finished treatment element 17b, whereas FIG. 6 shows the treatment element blank 10b below.
  • the capsule 2c is formed as a profiled sheet and has a Kapselwandinnenseite Wi corresponding contoured Kapselwandau builtseite W A.
  • the produced treatment element blank 10c or the prepared treatment element 17c corresponds to the treatment lungselement blank 10a and the treatment element 17a.
  • the capsule 2d is formed as a profiled sheet and has a capsule wall outer side W A correspondingly contoured on the inside of the capsule wall Wi.
  • the produced treatment element blank 10d or the prepared treatment element 17d corresponds to the treatment element blank 10b or the treatment element 17b.
  • the treatment element blank 10e is already produced with the through-bore 20.
  • the capsule bottom 6e as well as the capsule lid 7e of the pressing system le each have a passage opening 21e, which are arranged corresponding to the through-bore 20 of the treatment element core 1 le.
  • the treatment element core 1 le is welded to the formation of the interior 9 e with the capsule bottom 6 e and the capsule lid 7 e.
  • the annulus 14e is described in the Way filled with the powder 15 and produced by hot isostatic pressing of the composite body. The fact that the pressure p also rests in the through hole 20, there is no deformation of the treatment element core 1 le.
  • the treatment element blank 10e is processed in accordance with the first exemplary embodiment, with only the inner profiling 19 still having to be formed in the throughbore 20.
  • the treatment element blank 10e or the treatment element 17e reference is made to the preceding embodiments.
  • the treatment element blanks 10a to 1 Od can also be produced with the throughbore 20, if the capsules 2a to 2d of the press systems 1a to ld are formed corresponding to the capsule 2e and have through openings corresponding to the through openings 21e.
  • the treatment elements 17, 17a to 17e or the associated treatment element blanks 10, 10a to 10e are designed, in particular, as worm and / or kneading elements and intended for use in screw machines, in particular double-shaft screw machines for plastic processing and processing.
  • materials can be used as the second material M 2 , with which a high wear resistance and / or a high corrosion resistance can be achieved.
  • the first material M t is in particular a tough, ductile material, such as steel, used.
  • the heat treatment is simplified because the wear protection layer 16, 16b, 16d, 16e along the central longitudinal axis 12 has a substantially constant radial thickness D v .
  • the treatment elements 17a, 17b. 17c, 17d simplifies the subsequent machining since the treatment element blank 10a, 10b, 10c, 1 Od is already produced with the treatment element outer contour A B. Overall, the production of treatment elements 17, 17a to 17e can be considerably simplified by the method according to the invention.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Behandlungselements für eine Schneckenmaschine wird ein Behandlungselementkern (11b) aus einem ersten metallischen Material (M1) in einem Innenraum (9b) einer Kapsel (2b) einer heißisostatischen Presseanlage (1b) angeordnet, wodurch zwischen einer Kapselwand (5b) und dem Behandlungselementkern (11b) ein konturierter Ringraum (14b) gebildet wird. Der Ringraum (14b) wird mit einem Pulver (15) aus einem zweiten metallischen Material (M2) zur Ausbildung einer Verschleißschutzschicht befüllt. Anschließend wird der Behandlungselement-Rohling (10b) derart erzeugt, dass aus den Materialien (M1, M2) durch heißisostatisches Pressen ein Verbundkörper erzeugt wird. Der Behandlungselement-Rohling (10b) wird anschließend zu dem Behandlungselement nachbearbeitet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Herstellung von Behandlungselementen vereinfacht, da insbesondere die spanende Nachbearbeitung und/oder die Wärmebehandlung der gebildeten Verschleißschutzschicht vereinfacht werden.

Description

Verfahren und Behandlungselement-Rohling zur Herstellung eines Behandlungselements für eine Schneckenmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Behandlungs- elements, insbesondere eines Schnecken- und/oder Knetelements für eine Schneckenmaschine. Ferner betrifft die Erfindung einen Behandlungselement-Rohling zur Herstellung eines Behandlungselements, insbesondere eines Schnecken- und/oder Knetelements für eine Schneckenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Aus der DE 43 28 160 AI ist ein Verfahren zur Herstellung einer
Schneckenwelle durch heißisostatisches Pressen bekannt. Zur Herstellung der Schneckenwelle bzw. des Schneckenelements wird ein Stahlkern sowie eine um diesen angeordnete Hülse aus einem korrosionsfesten sowie ver- schleißfesten Werkstoff in einer Pressform derart angeordnet, dass sich zwischen der Hülse und der Innenseite der Pressform ein spaltförmiger Ringraum mit einer konstanten Spaltdicke ausbildet. In den Ringraum wird anschließend ein Metallpulver zur Ausbildung einer Schneckensteg- Stirnschicht eingeführt und verdichtet. Durch heißisostatisches Pressen wird die Schneckensteg-Stirnschicht gebildet und gleichzeitig mit der Hülse vereinigt sowie die Hülse mit dem Stahlkern vereinigt. Der durch das heißisostatische Pressen erzeugte Rohling weist drei miteinander verbundene und hohlzylinderförmige Schichten konstanter Dicke auf und wird nach dem Erkalten durch spanende Formgebung derart weiterbearbeitet, dass der Schneckensteg und die damit verbundene Schneckensteg- Stirnschicht hergestellt wird. Da die Hülse für die spanende Bearbeitung zunächst verhältnismäßig weich ist, wird das nach der spanenden Bearbeitung erzeugte Schneckenelement noch einer Wärmebehandlung unterzogen. Nachteilig ist, dass das beschriebene Herstellungsverfahren aufwendig ist. Insbesondere bei der Wärmebehandlung muss auf den Eigenspan- nungszustand des Schneckenelements geachtet werden, um aus der Wärmebehandlung resultierende Spannungsrisse möglichst zu reduzieren bzw. zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Verfahren zur Herstellung eines Behandlungselements für eine Schneckenmaschine zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Herstellung bzw. Neuherstellung eines Behandlungselements wesentlich einfacher ist, wenn der zwischen der Kapselwand und dem Behandlungselementkern gebildete Ringraum entlang der Mittellängsachse bzw. in einer Schnittebe- ne durch die Mittellängsachse konturiert ausgebildet und so an eine zu erzeugende Außenkontur des Behandlungselements angepasst ist. Da das zweite Material zur Ausbildung einer Verschleißschutzschicht des Behandlungselements dient, handelt es sich bei diesem um ein hochlegiertes und äußerst verschleißfestes und/oder korrosionsfestes Material, das entspre- chend teuer ist. Dadurch, dass der Ringraum konturiert ausgebildet ist, wird bereits beim heißisostatischen Pressen eine an die zu erzeugende Außenkontur des Behandlungselements angepasste Verschleißschutzschicht erzeugt, wodurch einerseits das erforderliche Materialvolumen bzw. die erforderliche Materialmenge für das zweite Material reduziert und anderer- seits die Nachbearbeitung des durch das heißisostatische Pressen erzeugten Behandlungselement-Rohlings vereinfacht wird. Bei der Nachbearbeitung wird insbesondere die spanende Bearbeitung zur Erzeugung der Außenkontur des Behandlungselements und/oder die entsprechend der späteren Verwendung vorgesehene Wärmebehandlung der Verschleißschutzschicht ver- einfacht. Das Behandlungselement kann als Schnecken- und/oder Knetelement ausgebildet sein. Der in der Kapsel angeordnete Behandlungselementkern kann aus einem Vollmaterial oder bereits mit einer Durchgangsbohrung ausgebildet sein.
Da bei dem in der DE 43 28 160 AI offenbarten Herstellungsverfahren die Verschleißschutzschicht aus der durch heißisostatisches Pressen vorgefertigten Hülse und der durch heißisostatisches Pressen erzeugten Schneckensteg-Stirnschicht ausgebildet wird, ist einerseits ein erhebliches Material- volumen an hochlegierten und verschleißfesten und/oder korrosionsfesten Materialien erforderlich und andererseits die Nachbearbeitung des Rohlings zu dem fertigen Schneckenelement aufwendig. Dadurch, dass die Hülse durch heißisostatisches Pressen vorgefertigt wird, ist im Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ein zusätzlicher Herstel- lungsschritt erforderlich. Darüber hinaus ist die Nachbearbeitung aufwendig, da ein erhebliches Materialvolumen der verschleißfesten und/oder korrosionsfesten Materialien durch die spanende Bearbeitung wieder abgetragen werden muss. Weiterhin muss bei der anschließenden Wärmebehandlung des durch die spanende Bearbeitung erzeugten Schneckenelements darauf geachtet werden, dass aufgrund der stark variierenden Dicke der Verschleißschutzschicht bei der Wärmebehandlung keine Spannungsrisse in der Verschleißschutzschicht entstehen.
Da demgegenüber bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren die konturierte Verschleißschutzschicht des Behandlungselement-Rohlings an die Außenkontur des Behandlungselements angepasst ist, wird die Nachbearbeitung vereinfacht, da das abzutragende Materialvolumen erheblich reduziert wird und/oder die Verschleißschutzschicht entlang der Mittellängsachse des Behandlungselements eine im Wesentlichen konstante radiale Dicke aufweist, wodurch bei der Wärmebehandlung Spannungsrisse vermieden werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 2 ermöglicht auf einfache Weise, dass die Verschleißschutzschicht an einer dem Behandlungselementkern zugewandten Verschleißschutzschichtinnenseite konturiert ausgebildet ist. Hierdurch wird das erforderliche Materialvolumen für die Verschleißschutzschicht und somit die erforderliche Materialmenge des zweiten Materials reduziert. Weiterhin wird hierdurch ermöglicht, dass die Verschleißschutzschicht ent- lang der Mittellängsachse eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweist, wodurch die Wärmebehandlung vereinfacht wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 3 gewährleistet auf einfache Weise eine kon- turierte Ausbildung des Ringraums entlang der Mittellängsachse bzw. in einer Schnittebene durch die Mittellängsachse. Der radiale Abstand der Kernaußenseite von der Mittellängsachse variiert hierbei zwischen einem minimalen Abstand und einem maximalen Abstand.
Ein Verfahren nach Anspruch 4 gewährleistet auf einfache Weise einen konturierten Ringraum entlang der Mittellängsachse bzw. in einer Schnittebene durch die Mittellängsachse. Aufgrund des konstanten radialen Ab- stands der Kapselwandinnenseite von der Mittellängsachse und des sich ändernden radialen Abstands des Behandlungselementkerns von der Mittellängsachse ist der Ringraum konturiert ausgebildet und weist eine sich ent- lang der Mittellängsachse ändernde Dicke auf. Die Dicke variiert zwischen einer minimalen Dicke und einer maximalen Dicke.
Ein Verfahren nach Anspruch 5 ermöglicht die Herstellung einer Verschleißschutzschicht mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke entlang der Mittellängsachse. Der radiale Abstand der Verschleißschutzschichtaußenseite variiert aufgrund des Materialabtrags entlang der Mittellängsachse zwischen einem minimalen radialen Abstand und einem maximalen radialen Abstand.
Ein Verfahren nach Anspruch 6 ermöglicht auf einfache Weise, dass die der Kapselwand zugewandte Verschleißschutzschichtaußenseite konturiert ausgebildet ist. Hierdurch wird einerseits das erforderliche Materialvolumen für die Verschleißschutzschicht reduziert. Andererseits wird hierdurch die Nachbearbeitung wesentlich vereinfacht, da die Außenkontur des Behandlungselement-Rohlings bzw. des Behandlungselements bereits durch das heißisostatische Pressen erzeugt wird. Die Außenkontur muss gegebenenfalls noch fein bearbeitet werden. Ein Verfahren nach Anspruch 7 gewährleistet, dass die der Kapselwand zugewandte Verschleißschutzschichtaußenseite entlang der Mittellängsachse bzw. in einer Schnittebene durch die Mittellängsachse konturiert ausgebildet ist. Ein Verfahren nach Anspruch 8 gewährleistet eine einfache Herstellung des Behandlungselements.
Ein Verfahren nach Anspruch 9 gewährleistet eine einfache Bereitstellung des Behandlungselementkerns.
Ein Verfahren nach Anspruch 10 ermöglicht die Erzeugung einer Verschleißschutzschicht, die sowohl an der Verschleißschutzschichtinnenseite als auch an der Verschleißschutzschichtaußenseite konturiert ausgebildet ist. Hierdurch ist einerseits das erforderliche Materialvolumen äußerst ge- ring, so dass mit einer nur geringen Materialmenge des zweiten Materials die Verschleißschutzschicht erzeugbar ist. Andererseits wird die Nachbearbeitung erheblich vereinfacht, da die Außenkontur des Behandlungselement-Rohlings bzw. des Behandlungselements bereits beim heißisostati- sehen Pressen erzeugt wird. Darüber hinaus weist die Verschleißschutzschicht entlang der Mittellängsachse eine im Wesentlichen konstante radiale Dicke auf, wodurch die Wärmebehandlung vereinfacht wird und Spannungsrisse vermieden werden. Ein Verfahren nach Anspruch 1 1 gewährleistet eine einfache Ausbildung und Entfernung der Kapsel.
Ein Verfahren nach Anspruch 12 ermöglicht die Herstellung eines Behandlungselement-Rohlings mit einer Durchgangsbohrung.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen Behandlungselement-Rohling zu schaffen, der auf einfache Weise die Herstellung eines Behandlungselements für eine Schneckenmaschine ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch einen Behandlungselement-Rohling mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Dadurch, dass die Verschleißschutzschicht konturiert ausgebildet, wird die Herstellung eines Behandlungselements aus dem Behandlungselement-Rohling erheblich vereinfacht. Als Behandlungselement-Rohling wird der unmittelbar durch das heißisostati- sehe Pressen erzeugte Verbundkörper ohne weitere Nachbearbeitung bezeichnet. Durch die konturierte Verschleißschutzschicht werden die spanende Bearbeitung des Behandlungselement-Rohlings zur Erzeugung der Außenkontur und/oder die Wärmebehandlung des Behandlungselements nach der Erzeugung der Außenkontur vereinfacht. Die Verschleißschutz- schicht ist entlang der Mittellängsachse bzw. in einer Schnittebene durch die Mittellängsachse konturiert ausgebildet. Hinsichtlich der weiteren Vorteile des erfindungsgemäßen Behandlungselement-Rohlings wird auf die bereits beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens verwie- sen.
Weiterhin entsprechen die Vorteile der Behandlungselement-Rohlinge gemäß den Ansprüchen 14 bis 19 den bereits beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß den Ansprüchen 2 bis 1 1.
Ein Behandlungselement-Rohling gemäß Anspruch 20 ermöglicht auf einfache Weise die Herstellung und Konfiguration von unterschiedlichen Schneckenmaschinen. Der Behandlungselementkern wird an der Kerninnenseite in üblicher Weise mit einer Innenpro filierung versehen, so dass je nach Bedarf unterschiedlich ausgebildete Behandlungselemente auf einer Profilwelle angeordnet und variabel konfiguriert werden können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Kapsel einer heißisostatischen Pressanlage während der Herstellung eines Behandlungselement- Rohlings gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 einen Axialschnitt durch den Behandlungselement-Rohling in
Fig. 1 und ein aus dem Behandlungselement-Rohling hergestelltes Behandlungselement, Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine Kapsel einer heißisostatischen Pressanlage während der Herstellung eines Behandlungselement- Rohlings gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 4 einen Axialschnitt durch den Behandlungselement-Rohling in
Fig. 3 und ein aus dem Behandlungselement-Rohling hergestelltes Behandlungselement,
Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine Kapsel einer heißisostatischen Press- anläge während der Herstellung eines Behandlungselement-
Rohlings gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 einen Axialschnitt durch den Behandlungselement-Rohling in
Fig. 5 und ein aus dem Behandlungselement-Rohling hergestelltes Behandlungselement,
Fig. 7 einen Axialschnitt durch eine Kapsel einer heißisostatischen Pressanlage während der Herstellung eines Behandlungselement- Rohlings gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 einen Axialschnitt durch eine Kapsel einer heißisostatischen Pressanlage während der Herstellung eines Behandlungselement- Rohlings gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
Fig. 9 einen Axialschnitt durch eine Kapsel einer heißisostatischen Pressanlage während der Herstellung eines Behandlungselement- Rohlings gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, und Fig. 10 einen Axialschnitt durch den Behandlungselement-Rohling in
Fig. 9 und ein aus dem Behandlungselement-Rohling hergestelltes Behandlungselement. Nachfolgend ist anhand der Fig. 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine grundsätzlich im Aufbau bekannte heißisosta- tische Pressanlage 1 weist eine Kapsel 2 auf, die zum heißisostatischen Pressen mit einer Druckeinheit 3 und einer Temperatureinheit 4 zusammenwirkt. Die Kapsel 2 weist eine rohrförmige Kapselwand 5 auf, die an einem ersten Ende mit einem Kapselboden 6 verschlossen ist. An einem zweiten Ende der Kapselwand 5 ist ein Kapseldeckel 7 angeordnet. Die Kapselwand 5 definiert eine Mittellängsachse 8 und begrenzt zusammen mit dem Kapselboden 6 und dem Kapseldeckel 7 einen Innenraum 9 der Kapsel 2. Zum Befüllen des Innenraums 9 weist der Kapseldeckel 7 nahe der Kapselwand 5 einen Befüllstutzen 13 auf. Zum heißisostatischen Pressen ist die Temperatur T mittels der Temperatureinheit 4 und der Druck p mittels der Druckeinheit 3 in dem Innenraum 9 veränderbar.
Die Herstellung eines Behandlungselement-Rohlings 10 in der Pressanlage 1 erfolgt wie folgt:
In dem Innenraum 9 wird zunächst ein Behandlungselementkern 1 1 aus einem ersten metallischen Material Mt derart angeordnet, dass dessen Mittellängsachse 12 im Wesentlichen deckungsgleich mit der Mittellängsachse 8 ist. Der Behandlungselementkern 1 1 liegt stirnseitig gegen den Kapselboden 6 an. Das erste Material Mt ist zäh und duktil. Vorzugsweise ist das erste Material Mt Stahl. Anschließend wird der Kapseldeckel 7 auf der Kapselwand 5 angeordnet und mit dieser verschweißt. Der Kapseldeckel 7 liegt stirnseitig gegen den Behandlungselementkern 1 1 an. Der Behandlungselementkern 1 1 weist eine einem Ringraum 14 zugewandte Kernaußenseite KA auf. Die Kernaußenseite KA ist konturiert und bildet eine Kern- Außenkontur AK aus. Aufgrund der Kern- Außenkontur AK weist die Kernaußenseite KA entlang der Mittellängsachse 8 bzw. 12 von dieser einen sich ändernden radialen Abstand RKA auf, der zwischen einem minimalen Abstand RicAmin und einem maximalen Abstand RicAmax variiert.
Die Kapselwand 5 weist eine zylinderförmige Kapselwandinnenseite Wi auf, so dass die Kapselwandinnenseite Wi von der Mittellängsachse 8 bzw. 12 einen konstanten radialen Abstand RWi aufweist. Aufgrund des konstanten radialen Abstands RWi und des sich ändernden Abstandes RKA des Behandlungselementkerns 1 1 ist der Ringraum 14 konturiert und weist eine sich entlang der Mittellängsachse 8 bzw. 12 ändernde Dicke DR auf, die zwischen einer minimalen Dicke und einer maximalen Dicke DRmax variiert. Der Ringraum 14 wird über den Befüllstutzen 13 mit einem Pulver 15 aus einem zweiten metallischen Material M2 vollständig gefüllt und anschließend der Befüllstutzen 13 verschlossen. Das Pulver 15 dient zur Ausbildung einer den Behandlungselementkern 1 1 umgebenden Verschleiß- Schutzschicht 16. Hierzu ist das zweite Material M2 hochlegiert und dementsprechend verschleißfest und/oder korrosionsfest.
Durch heißisostatisches Pressen wird anschließend mittels der Pressanlage 1 der Behandlungselement-Rohling 10 erzeugt, in dem beim heißisostati- sehen Pressen aus dem ersten Material Mi und dem zweiten Material M2 ein Verbundkörper erzeugt wird.
Nach dem heißisostatischen Pressen wird die Kapsel 2 durch eine spanende Bearbeitung entfernt. Der Behandlungselement-Rohling 10 weist aufgrund des konstanten Abstandes RWi eine zylinderförmige Rohlingaußenseite RA ohne Außenkontur auf. Die Verschleißschutzschicht 16 des Behandlungselement-Rohlings 10 weist dementsprechend einen konstanten radialen Abstand Rv von der Mittellängsachse 12 auf, der dem Abstand RWi ent- spricht.
Aus dem Behandlungselement-Rohling 10 wird nun ein Behandlungselement 17 hergestellt. Hierzu wird der Behandlungselement-Rohling 10 durch spanende Bearbeitung derart geformt, dass eine Behandlungsele- ment- Außenkontur AB erzeugt wird. Hierzu werden Materialbereiche 18 der Verschleißschutzschicht 16 des Behandlungselement-Rohlings 10 abgetragen. Durch den Materialabtrag wird das Behandlungselement 17 erzeugt. Die Behandlungselement- Außenkontur AB wird von der Verschleißschutzschichtaußenseite VA gebildet. Der radiale Abstand RVA variiert auf- grund des Materialabtrags entlang der Mittellängsachse 12 zwischen einem minimalen Abstand RyAmin und einem maximalen Abstand RyAmax- Dadurch, dass sowohl die Kernaußenseite KA, die der Verschleißschutzschichtinnenseite Vi entspricht, als auch die Verschleißschutzschichtaußenseite VA konturiert ausgebildet sind, weist die Verschleißschutzschicht 16 des Behandlungselements 17 entlang der Mittellängsachse 12 eine im Wesentlichen konstante Dicke Dv auf. Weiterhin wird eine axiale Durchgangsbohrung 20 mit einer Innenpro filierung 19 für eine Profilwelle erzeugt. Die Durchgangsbohrung 20 ist vorzugsweise konzentrisch zu der Mittellängsachse 12 ausgebildet. Der Behandlungselement-Rohling 10 ist mit seiner Rohlingaußenseite RA in Fig. 2 unterhalb der Mittellängsachse 12 dargestellt, wohingegen das fertige Behandlungselement 17 in Fig. 2 oberhalb der Mittellängsachse 12 dargestellt ist. Dadurch, dass der Ringspalt 14 aufgrund der konturierten Kernaußenseite KA einen entlang der Mittellängsachse 12 variierenden radialen Abstand RKA aufweist, wird die Verschleißschutzschichtinnenseite Vi ebenfalls kon- turiert ausgebildet, so dass zur Ausbildung der Verschleißschutzschicht 16 eine vergleichsweise geringere Materialmenge des zweiten Materials M2 erforderlich ist. Weiterhin weist die Verschleißschutzschicht 16 nach dem Materialabtrag in den Materialbereichen 18 eine gleichmäßige Dicke Dv auf, wodurch die nachfolgende Wärmebehandlung des Behandlungselements 17 vereinfacht und Spannungsrisse vermieden werden.
Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist der Behandlungselementkern I Ia keine Kern- Außenkontur AK auf. Die Kernaußenseite KA weist dementsprechend ent- lang der Mittellängsachse 12 einen konstanten radialen Abstand RKA von dieser auf. Zur Ausbildung eines konturierten Ringraums 14a weist die Kapselwandinnenseite Wi der Kapselwand 5a eine Kapselwand- Außenkontur Aw auf. Hierzu ist die Kapselwand 5a als Rohr ausgebildet, das an der Kapselwandinnenseite Wi spanend bearbeitet wurde, um die Kapselwand- Außenkontur Aw zu erzeugen. Die Kapselwandinnenseite Wi weist dementsprechend von der Mittellängsachse 8 einen radialen Abstand RWi auf, der zwischen einem minimalen Abstand Rwimin und einem maximalen Abstand Rwimax variiert. Hierdurch ergibt sich, dass die radiale Dicke DR des Ringraums 14a ebenfalls zwischen einer minimalen radialen Dicke DR^ und einer maximalen radialen Dicke DRmax entlang der Mittellängsachse 8 variiert.
Die Herstellung des Behandlungselement-Rohlings 10a erfolgt in der bereits beschriebenen Weise, indem der Behandlungselementkern 1 la in der Kapsel 2a der Pressanlage la angeordnet wird und der Ringraum 14a mit dem Pulver 15 vollständig gefüllt wird. Durch heißisostatisches Pressen wird der Behandlungselement-Rohling 10a erzeugt. Die Kapsel 2a wird nach dem heißiso statischen Pressen durch spanende Bearbeitung entfernt. Dadurch, dass die Kapselwand 5a konturiert ausgebildet ist, wird bereits die Behandlungselement- Außenkontur AB bei der Herstellung des Behandlungselement-Rohlings 10a erzeugt. Die radiale Dicke Dv der Verschleißschutzschicht 16 variiert entsprechend der radialen Dicke DR des Ringraums 14a zwischen einer minimalen radialen Dicke DVmin Uiid einer ma- ximalen radialen Dicke DVmax entlang der Mittellängsachse 12. Der Behandlungselement-Rohling 10a wird bereits mit einer konturierten Verschleißschutzschichtaußenseite VA ausgebildet. Zur Herstellung des Behandlungselements 17a ist lediglich noch eine geringe Feinbearbeitung an der Verschleißschutzschichtaußenseite VA erforderlich.
Das Behandlungselement 17a wird anschließend in üblicher Weise mit der Durchgangsbohrung 20 und der Innenpro filierung 19 für die Profilwelle versehen und einer Wärmebehandlung unterzogen. Fig. 4 oben zeigt wieder das fertige Behandlungselement 17a, wohingegen Fig. 4 unten den Behand- lungselement-Rohling 10a zeigt. Hinsichtlich der weiteren Herstellung und des weiteren Aufbaus des Behandlungselement-Rohlings 10a bzw. des Behandlungselements 17a wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen.
Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 ein drittes Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Pressanlage lb ist entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet und weist eine Kapsel 2b mit einer konturierten Kapselwandinnenseite Wi auf. In der Kapsel 2b wird ein Behandlungselementkern I Ib entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet, so dass ein entlang der Mittellängsachse 8 bzw. 12 konturierter Ringraum 14b entsteht. Da die Kern- Außenkontur AK im Wesentlichen der Kapselwand- Außenkontur Aw entspricht, weist der Ringraum 14b eine radiale Dicke DR auf, die entlang der Mittellängsachse 8 bzw. 12 im Wesentlichen konstant ist. Der Ringraum 14b wird in der be- schriebenen Weise mit dem Pulver 15 vollständig gefüllt und anschließend durch heißisostatisches Pressen der Behandlungselement-Rohling 10b erzeugt und die Kapsel 2b in der beschriebenen Weise entfernt.
Aufgrund der Kapselwand- Außenkontur Aw wird der Behandlungsele- ment-Rohling 10b bereits mit der Behandlungselement- Außenkontur AB erzeugt. Die Behandlungselement- Außenkontur AB wird gegebenenfalls lediglich noch fein nachbearbeitet. Durch die Kern- Außenkontur AK, die im Wesentlichen der Behandlungselement- Außenkontur AB entspricht, weist die gebildete Verschleißschutzschicht 16b eine radiale Dicke Dv auf, die im Wesentlichen konstant ist. Hierdurch wird die Wärmebehandlung des Behandlungselements 17b vereinfacht, da aufgrund der konstanten Dicke Dv im Wesentlichen keine Spannungsrisse entstehen. Fig. 6 oben zeigt wieder das fertige Behandlungselement 17b, wohingegen Fig. 6 unten den Behandlungselement-Rohling 10b zeigt. Hinsichtlich der weiteren Herstel- lung und des weiteren Aufbaus des Behandlungselement-Rohlings 10b bzw. des Behandlungselements 17b wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die Fig. 7 ein viertes Ausführungs- beispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Kapsel 2c als profiliertes Blech ausgebildet und weist eine der Kapselwandinnenseite Wi entsprechend konturierte Kapselwandaußenseite WA auf. Der hergestellte Behandlungselement-Rohling 10c bzw. das hergestellte Behandlungselement 17c entspricht dem Behand- lungselement-Rohling 10a bzw. dem Behandlungselement 17a. Hinsichtlich der weiteren Herstellung und des weiteren Aufbaus des Behandlungselement-Rohlings 10c bzw. des Behandlungselements 17c wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen. Insbesondere wird hin- sichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise der Pressanlage lc auf das zweite Ausführungsbeispiel verwiesen.
Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die Fig. 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu dem dritten Ausfüh- rungsbeispiel ist die Kapsel 2d als profiliertes Blech ausgebildet und weist eine der Kapselwandinnenseite Wi entsprechend konturierte Kapselwandaußenseite WA auf. Der hergestellte Behandlungselement-Rohling lOd bzw. das hergestellte Behandlungselement 17d entspricht dem Behandlungselement-Rohling 10b bzw. dem Behandlungselement 17b. Hinsicht- lieh der weiteren Herstellung und des weiteren Aufbaus des Behandlungselement-Rohlings lOd bzw. des Behandlungselements 17d wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen. Insbesondere wird hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise der Pressanlage ld auf das dritte Ausführungsbeispiel verwiesen.
Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Behandlungselement-Rohling lOe bereits mit der Durchgangsbohrung 20 erzeugt. Hierzu weist der Kapselboden 6e so- wie der Kapseldeckel 7e der Pressanlage le jeweils eine Durchgangsöff- nung 21e auf, die entsprechend der Durchgangsbohrung 20 des Behandlungselementkerns 1 le angeordnet sind. Der Behandlungselementkern 1 le ist zur Ausbildung des Innenraums 9e mit dem Kapselboden 6e und dem Kapseldeckel 7e verschweißt. Der Ringraum 14e wird in der beschriebenen Weise mit dem Pulver 15 gefüllt und durch heißisostatisches Pressen der Verbundkörper erzeugt. Dadurch, dass der Druck p auch in der Durchgangsbohrung 20 anliegt, kommt es zu keiner Verformung des Behandlungselementkerns 1 le. Nach dem Entfernen der Kapsel 2e wird der Be- handlungselement-Rohling lOe entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel bearbeitet, wobei in der Durchgangsbohrung 20 lediglich noch die Innenprofilierung 19 ausgebildet werden muss. Hinsichtlich der weiteren Herstellung und des weiteren Aufbaus des Behandlungselement-Rohlings lOe bzw. des Behandlungselements 17e wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
Entsprechend dem sechsten Ausführungsbeispiel können auch die Behandlungselement-Rohlinge 10a bis 1 Od bereits mit der Durchgangsbohrung 20 hergestellt werden, wenn die Kapseln 2a bis 2d der Pressanlagen la bis ld entsprechend der Kapsel 2e ausgebildet sind und zu den Durchgangsöffnungen 21e entsprechende Durchgangsöffnungen aufweisen.
Die Behandlungselemente 17, 17a bis 17e bzw. die zugehörigen Behandlungselement-Rohlinge 10, 10a bis lOe sind insbesondere als Schnecken- und/oder Knetelemente ausgebildet und für den Einsatz in Schneckenmaschinen, insbesondere Doppelwellen-Schneckenmaschinen zur Kunststoffaufbereitung- und -Verarbeitung vorgesehen. Als zweites Material M2 können insbesondere Werkstoffe eingesetzt werden, mit denen ein hoher Verschleißwiderstand und/oder ein hoher Korrosionswiderstand erzielbar ist. Als erstes Material Mt ist insbesondere ein zähes, duktiles Material, wie beispielsweise Stahl, einsetzbar. Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren wird die erforderliche Materialmenge für das zweite Material M2 reduziert. Bei den Behandlungselementen 17, 17b, 17d, 17e wird die Wärmebehandlung vereinfacht, da die Verschleißschutzschicht 16, 16b, 16d, 16e entlang der Mittellängsachse 12 eine im Wesentlichen konstante radiale Dicke Dv aufweist. Darüber hinaus wird bei den Behandlungselementen 17a, 17b. 17c, 17d die spanende Nachbearbeitung vereinfacht, da der Behandlungselement-Rohling 10a, 10b, 10c, 1 Od bereits mit der Be- handlungselement- Außenkontur AB erzeugt wird. Insgesamt kann durch das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Behandlungselementen 17, 17a bis 17e erheblich vereinfacht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Behandlungselements für eine Schneckenmaschine, umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen einer Kapsel (2; 2a bis 2e) mit einer Mittellängsachse
(8) und einer einen Innenraum (9; 9a bis 9e) begrenzenden Kapselwand (5; 5a bis 5e),
Anordnen eines Behandlungselementkerns (1 1 ; 1 la bis 1 le) aus einem ersten metallischen Material (M^ in dem Innenraum (9; 9a bis 9e) derart, dass
— zwischen der Kapselwand (5; 5a bis 5e) und dem Behandlungselementkern (1 1 ; I Ia; 1 lb) ein Ringraum (14; 14a bis 14e) gebildet wird und
— der Ringraum (14; 14a bis 14e) entlang der Mittellängsachse (8) konturiert ausgebildet ist,
Befüllen des Ringraums (14; 14a bis 14e) mit einem Pulver (15) aus einem zweiten metallischen Material (M2) zur Ausbildung einer Verschleißschutzschicht (16; 16a bis 16e),
Erzeugen eines Behandlungselement-Rohlings (10; 10a bis lOe) derart, dass aus den Materialien (Ml5 M2) durch heißisostatischen
Pressen ein Verbundkörper erzeugt wird, und
Nachbearbeiten des Behandlungselement-Rohlings (10; 10a bis lOe) zu dem Behandlungselement (17; 17a bis 17e). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungselementkern (1 1 ; 1 lb; 1 ld; 1 le) zur Erzeugung des kontu- rierten Ringraums (14; 14b; 14d; 14e) an einer Kernaußenseite (KA) konturiert ausgebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kernaußenseite (KA) entlang einer Mittelängsachse (12) des Behandlungselementkerns (1 1 ; 1 lb, 1 ld; 1 le) von dieser einen sich ändernden radialen Abstand (RKA) aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kapselwandinnenseite (Wi) der Kapselwand (5; 5e) zylinderförmig ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungselement-Rohling (10; lOe) durch spanende Bearbeitung derart geformt wird, dass eine Behandlungselement-Außenkontur (AB) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselwand (5a; 5b; 5c; 5d) zur Erzeugung des konturier- ten Ringraums (14a; 14b; 14c; 14d) an einer Kapselwandinnenseite (Wi) konturiert ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kapselwandinnenseite (Wi) der Kapselwand (5a; 5b; 5c; 5d) von der Mittellängsachse (8) einen sich ändernden radialen Abstand (Rwi) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Behandlungselement-Rohling (10a, 10b, 10c, lOd) mit einer Behandlungselement-Außenkontur (AB) erzeugt wird und beim Nachbearbeiten eine Verschleißschutzschichtaußenseite (VA) lediglich noch fein bearbeitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kernaußenseite (KA) des Behandlungselementkerns (I Ia; 1 1c) entlang einer Mittellängsachse (12) einen konstanten radia- len Abstand (RKA) von dieser aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des konturierten Ringraums (14b; 14d) die Kapselwand (5b; 5d) an einer Kapselwandinnenseite (Wi) und der Behandlungselementkern (1 lb; 1 ld) an einer Kernaußenseite (KA) konturiert ausgebildet ist.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselwand (5c; 5d) an einer Kapselwan- dinnenseite (Wi) und an einer Kapselwandaußenseite (WA) konturiert ausgebildet ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kapselboden (6e) und ein Kapseldeckel (7e) zur Herstel- lung eines Behandlungselement-Rohlings (lOe) mit einer Durchgangsbohrung (20) konzentrisch zueinander angeordnete Durchgangsöffnun- gen (21e) aufweisen.
13. Behandlungselement-Rohling zur Herstellung eines Behandlungsele- ments für eine Schneckenmaschine, mit
einem Behandlungselementkern (1 1 ; 1 la bis 1 le) aus einem ersten metallischen Material (M^,
einer den Behandlungselementkern (1 1 ; 1 la bis 1 le) umgebenden Verschleißschutzschicht (16; 16a bis 16e) aus einem zweiten me- tallischen Material (M2), wobei das zweite Material (M2) mit dem ersten Material (M^ durch heißisostatisches Pressen zu einem Verbundkörper verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verschleißschutzschicht (16; 16a bis 16e) entlang einer Mittellängsachse (12) konturiert ausgebildet ist.
14. Behandlungselement-Rohling nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungselementkern (1 1 ; 1 lb; 1 ld; 1 le) an einer der Verschleißschutzschicht (16; 16b; 16d; 16e) zugewandten Kernaußenseite (KA) konturiert ausgebildet ist.
15. Behandlungselement-Rohling nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kernaußenseite (KA) entlang einer Mitte - längsachse (12) des Behandlungselementkerns (1 1 ; 1 lb, 1 ld; 1 le) von dieser einen sich ändernden radialen Abstand (RKA) aufweist.
16. Behandlungselement-Rohling nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungselement-Rohling (10; lOe) eine zylinderförmige Rohlingaußenseite (RA) aufweist.
17. Behandlungselement-Rohling nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzschicht (16a; 16b; 16c; 16d) an einer dem Behandlungselementkern (I Ia; 1 lb; 1 1c; 1 ld) abgewandten Verschleißschutzschichtaußenseite (VA) konturiert ausgebildet ist.
18. Behandlungselement-Rohling nach einem der Ansprüche 13 bis 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungselementkern (1 lb; 1 ld) an einer der Verschleißschutzschicht (16b; 16d) zugewandten Kernaußenseite (KA) und die Verschleißschutzschicht (16b; 16d) an einer dem Behandlungselementkern (1 lb; 16d) abgewandten Verschleißschutzschichtaußenseite (VA) konturiert ausgebildet sind.
19. Behandlungselement-Rohling nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzschicht (16a; 16b; 16c; 16d) entlang der Mittellängsachse (12) einen sich ändernden radialen Abstand (RVA) von der Mittellängsachse (12) aufweist.
20. Behandlungselement-Rohling nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungselementkern (1 le) rohrförmig ausgebildet ist.
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