[发明专利]一种双螺杆挤出机的耐磨螺杆及其加工工艺

说明书

随着挤出物料中填料的增多，双螺杆挤出机螺杆的磨损日益严重，其中捏合块作为物料剪切和挤压的主要元件，磨损问题的解决非常的迫切。本发明提供了一种双螺杆挤出机耐磨螺杆，所述螺杆的捏合块包括钢质基体、氮化硅陶瓷棒和合金涂层，所述钢质基体平行于所述螺杆轴线方向的外表面均布有凹坑，所述氮化硅陶瓷棒在长度方向上的一半处于所述凹坑中，所述氮化硅陶瓷棒在长度方向上的的另一半露在所述钢质基体表面之外，所述合金涂层将所述钢质基体表面全部覆盖，所述氮化硅陶瓷棒顶端露在所述合金涂层以外。本发明的耐磨螺杆可以有效解决双螺杆挤出机螺杆的磨损问题。

技术领域

本发明涉及双螺杆挤出机设备，更具体涉及一种双螺杆挤出机的耐磨螺杆及其加工工艺。

背景技术

螺杆是双螺杆挤出机中的重要部件，而磨损是其失效的主要原因之一。在物料挤出过程中，物料会与螺杆表面发生摩擦磨损导致螺杆和机筒之间的间隙增大，增大被挤物料前进时的漏流量，影响双螺杆挤出机的正常工作，甚至由于螺杆元件表面严重磨损导致螺杆无法使用。

目前常用的螺杆合金材料包括45钢、40Cr钢、38CrMoAlA等，并采用渗氮处理来提高其耐磨性，但为了改善物料的挤出性能，往往需要添加很多填充料，如碳酸钙、玻璃纤维和滑石粉，由于其高硬度会导致螺杆出现快速磨损，有的螺杆6个月左右就发生失效，而更换螺杆的成本很高，采用含有Cr、W、Co、B等元素的硬质合金涂层进行喷涂和堆焊修复处理可以使螺杆重新用来挤出加工。但现场经验表明修复后的螺杆使用寿命有待进一步提高，一旦其它部位出现新的磨损则螺杆就会需要再次更换，并影响生产的正常进行。而捏合块作为螺杆上直接接触、剪切和挤压有机物物料及硬质填料的主要螺杆元件，其磨损性能的优劣直接关系着整个螺杆的服役寿命。因此如何有效解决双螺杆挤出机中螺杆的磨损问题非常的紧迫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种具有优异耐磨性能的捏合块的双螺杆挤出机螺杆，以满足苛刻条件下含有填料的有机物物料的挤出加工。

按照本发明提供的一种双螺杆挤出机的耐磨螺杆，其采用的主要技术方案为：所述螺杆的捏合块包括钢质基体、氮化硅陶瓷棒和合金涂层，所述钢质基体上平行于所述螺杆轴线方向的外表面均布有凹坑，所述氮化硅陶瓷棒在长度方向上的一半处于所述凹坑中，所述氮化硅陶瓷棒在长度方向上的另一半露在所述基体表面之外，所述合金涂层将所述基体表面全部覆盖，所述氮化硅陶瓷棒顶端露在所述合金涂层以外。通过在钢质基体表面引入硬度极高的氮化硅陶瓷组分可以显著提高捏合块的耐磨性能，特别是氮化硅陶瓷棒以分散均布分方式覆盖整个捏合块外表面，承担了捏合块与物料之间的主要磨损，对捏合块整体形成有效保护。

所述基体表面的所述凹坑的横截面为圆形，其深度范围为0.3到0.5厘米，所述圆形凹坑直径为0.1到0.5厘米，凹坑的直径和深度兼顾了氮化硅陶瓷棒的稳定固定、耐磨性能的充分体现和分散均布的设计，所述基体表面的粗糙度不低于1微米，较高的表面粗糙度可以为后期合金涂层粉末的喷涂提供高的结合力。

所述氮化硅陶瓷棒为细直圆棒，长度范围为0.5到2厘米，直径比所述圆形凹坑直径小0.05到0.1毫米，所述氮化硅陶瓷棒的上下表面均垂直于其轴线，该设计可以使氮化硅陶瓷棒与基体凹坑之间形成匹配且易于安装，并未后续小粒度NiCrBSi自熔合金粉末的填充提供了可能。

所述合金涂层为自熔合金，所述合金涂层的表面粗糙度不高于0.2微米。

所述合金涂层为NiCrBSi自熔合金粉末采用喷涂和重熔的两步法制备而成，所述NiCrBSi自熔合金粉末的粒度为40到100微米，所述NiCrBSi自熔合金涂层的硬度范围为40-50 HRC，所述NiCrBSi自熔合金粉末中Ni的质量百分含量不低于80%。通过对NiCrBSi自熔合金粉末Ni含量的确定，并后期获得的合金涂层的硬度范围限定在40-50 HRC，而不是60 HRC甚至更高的硬度，主要基于NiCrBSi合金涂层的目的是固定氮化硅陶瓷棒，而不是作为硬质耐磨组分，并且在兼顾了与传统钢质基体渗氮后相当的硬度后，使得本发明螺杆的后续加工难度显著降低。