一种多金属棒料、螺杆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多金属棒料及其制备方法，多金属棒料包括芯轴、耐磨耐腐蚀性外层和传动轴，耐磨耐腐蚀性外层沿轴向包覆在芯轴的表面，耐磨耐腐蚀性外层与芯轴为冶金结合，芯轴和耐磨耐腐蚀性外层的端面与传动轴的端面冶金结合。多金属棒料的制备方法，依次包括：步骤1)：将芯轴与传动轴进行配合；步骤2)：将配合好的芯轴与传动轴装入包套内，之后将耐磨耐腐蚀合金粉末装入芯轴与包套的空隙内；步骤3)：将装有芯轴、传动轴、耐磨耐腐蚀合金粉末的包套进行抽真空脱气；步骤4)：将抽真空脱气后的包套进行热等静压处理。本发明专利技术工作部分外层材料硬度高，耐磨耐腐蚀，内层芯轴材料韧性好，使得螺杆既耐磨耐腐蚀，又不易折断。又不易折断。又不易折断。

【技术实现步骤摘要】
一种多金属棒料、螺杆及其制备方法


[0001]本专利技术属于塑料成型机械零部件
，特别涉及一种多金属棒料、螺杆及其制备方法。

技术介绍

[0002]塑料作为一种很重要的高分子材料，在人类日常生活及工程领域起着很重要的作用。在塑料生产过程中，往往会产生一些强腐蚀性物质，如硫酸、硝酸、盐酸、磷酸等。同时，为了提高塑料制品的强度、韧性、抗破坏性和耐热性，需要向塑料里添加大量增强物添加剂，如陶瓷粉末、玻璃纤维等。因此，随着对塑料制品性能要求的提高，对塑料机械关键零部件的耐热、耐磨、耐腐蚀等性能提出了更高的要求。以前广泛使用的模具钢、不锈钢、表面氮化处理钢等材料已经不能满足使用要求，在这种腐蚀介质以及添加玻璃纤维的环境中，螺杆、料筒等与物料直接接触的零部件很快就失效报废，从而严重影响到注塑生产的正常进行，需要经常更换零部件，生产效率低，成本高，制品的质量差并且不稳定。耐磨耐腐蚀材料是这种塑料机械用螺杆的必然选择。
[0003]如果用整体耐磨耐腐蚀合金棒料来加工螺杆，一方面是由于这种合金材料往往价格高昂，因此成本会很高；另一方面由于这种材料硬度很高，达到HRC 60以上，传动轴部分的外花键的加工就变得非常困难，甚至无法加工，并且由于硬度高、韧性低，在使用过程中容易发生断裂等灾难性事故。如果用普通的双金属棒料，即内层芯轴和传动轴为整体的合金钢，外层材料为耐磨耐腐蚀材料。如果芯轴和传动轴采用弹性模量小、强度较低、塑性好的钢种，则在一些大扭矩的工作场景下，传动轴会发生变形，不能满足使用要求。如果芯轴和传动轴采用弹性模量大、强度高、塑性较差的钢种，则由于在生产过程中芯轴和耐磨层之间的应力太大，容易造成耐磨层开裂。
[0004]专利CN102773991公开了一种金属螺杆及其制作方法，其制作方法为：将螺杆芯棒放入包套中，并在螺杆芯棒和包套的间隙内部填充配比好的原料粉末；将包套整体放入密封容器中并抽真空；在密封容器烧结，再对多元硼化物基金属陶瓷层经精加工制得金属螺杆。这样制备的金属螺杆耐磨耐腐蚀性高，断裂韧性高。但是该专利技术技术的缺点是无法兼顾芯轴材料的刚度、强度和韧性都要好。如果采用弹性模量小、强度较低、塑性好的钢种，则在一些大扭矩的工作场景下，传动部分会发生变形，不能满足使用要求。如果采用弹性模量大、强度高、塑性较差的钢种，则由于在生产过程中芯轴和耐磨层之间的应力太大，容易造成耐磨层开裂。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术存在的不足及缺陷，本专利技术的目的在于提供一种多金属棒料、螺杆及其制备方法。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]一种多金属棒料，所述多金属棒料包括芯轴、耐磨耐腐蚀性外层和传动轴，所述耐
磨耐腐蚀性外层沿轴向包覆在所述芯轴的表面，所述耐磨耐腐蚀性外层与所述芯轴为冶金结合，所述芯轴和所述耐磨耐腐蚀性外层的端面与所述传动轴的端面冶金结合。
[0008]在上述多金属棒料中，作为一种优选实施方式，所述芯轴的材料为具有高韧性和较高强度的合金钢；所述传动轴为硬度和刚度较高、高强度的合金钢。
[0009]在上述多金属棒料中，作为一种优选实施方式，所述耐磨耐腐蚀性外层的材料为铁基合金、镍基合金、钴基合金和金属陶瓷材料中的至少一种；
[0010]在上述多金属棒料中，作为一种优选实施方式，所述芯轴的材料为45#钢、40Cr、35CrMo和42CrMo钢中的至少一种。
[0011]在上述多金属棒料中，作为一种优选实施方式，所述传动轴的材料为M340、M390、CPM10V、Cr12MoV和440C钢中的至少一种。
[0012]在上述多金属棒料中，作为一种优选实施方式，所述传动轴中与所述芯轴冶金结合的端面设置有凹槽，所述芯轴的端部设置在所述传动轴的凹槽内；更优选地，所述凹槽位于所述传动轴的端面的中心。
[0013]在上述多金属棒料中，作为一种优选实施方式，所述凹槽的深度为5～10mm。
[0014]一种多金属棒料的制备方法，依次包括：
[0015]步骤1)：将芯轴与传动轴进行配合；
[0016]步骤2)：将配合好的所述芯轴与传动轴装入包套内，之后将耐磨耐腐蚀合金粉末装入所述芯轴与包套的空隙内；
[0017]步骤3)：将装有所述芯轴、传动轴、耐磨耐腐蚀合金粉末的包套进行抽真空脱气；
[0018]步骤4)：将抽真空脱气后的所述包套进行热等静压处理，得到所述多金属棒料。
[0019]在上述多金属棒料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤1)中，将芯轴材料加工成要求的形状和尺寸，得到所述芯轴；将传动轴材料加工成要求的形状和尺寸，得到所述传动轴。
[0020]在上述多金属棒料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤1)中，所述芯轴材料为低合金钢，优选地，所述芯轴为45#钢、40Cr、35CrMo和42CrMo中的至少一种。
[0021]在上述多金属棒料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤1)中，所述传动轴材料为M340、M390、CPM10V、Cr12MoV和440C合金钢中的至少一种。
[0022]在上述多金属棒料的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述步骤1)具体为：在所述传动轴一端的端面设置有凹槽，将所述芯轴的一端部插入所述凹槽内进行配合，之后将所述芯轴和传动轴点焊住，防止所述芯轴与传动轴分离；优选地，所述凹槽位于所述传动轴的端面的中心；优选地，所述凹槽的深度为5～10mm，凹槽为该深度可以很好地保证芯轴和传动轴的连接强度；优选地，所述点焊为钨极氩弧焊；优选地，所述芯轴的端部侧面与凹槽为间隙配合，更优选地，所述凹槽与芯轴间隙配合时，所述凹槽与芯轴的间隙为0.02～0.1mm。
[0023]在上述多金属棒料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤2)中，所述传动轴与所述包套之间没有空隙。
[0024]在上述多金属棒料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤3)中，所述耐磨耐腐蚀合金粉末为铁基合金粉末、镍基合金粉末、Co基合金粉末和金属陶瓷粉末中的至少一种；所述铁基合金优选为M390或10V；所述镍基合金优选为Ni60或Ni55；所述钴基合
金优选为司太立12、司太立20或司太立6；所述金属陶瓷材料优选为NiWC20或NiWC30。
[0025]在上述多金属棒料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤3)中，所述耐磨耐腐蚀合金粉末为通过气雾化方法制备的粉末；优选地，所述耐磨耐腐蚀合金粉末为球形或近球形；优选地，所述耐磨耐腐蚀合金粉末的粒度为1000微米以下。
[0026]在上述多金属棒料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤3)中，所述抽真空脱气的温度为300～600℃(例如350℃、400℃、450℃、500℃、550℃等)，真空度达到1
×
10
‑2Pa以后保温时间为2～6小时(例如3小时、4小时、5小时等)。
[0027]在上述多金属棒料的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多金属棒料，其特征在于，所述多金属棒料包括芯轴、耐磨耐腐蚀性外层和传动轴，所述耐磨耐腐蚀性外层沿轴向包覆在所述芯轴的表面，所述耐磨耐腐蚀性外层与所述芯轴为冶金结合，所述芯轴和所述耐磨耐腐蚀性外层的端面与所述传动轴的端面冶金结合。2.根据权利要求1所述的多金属棒料，其特征在于，所述耐磨耐腐蚀性外层的材料为铁基合金、镍基合金、钴基合金和金属陶瓷材料中的至少一种；所述铁基合金优选为M390或10V；所述镍基合金优选为Ni60或Ni55；所述钴基合金优选为司太立12、司太立20或司太立6；所述金属陶瓷材料优选为NiWC20或NiWC30；优选地，所述芯轴的材料为45#钢、40Cr、35CrMo和42CrMo钢中的至少一种；优选地，所述传动轴的材料为M340、M390、CPM10V、Cr12MoV和440C钢中的至少一种。3.根据权利要求1所述的多金属棒料，其特征在于，所述传动轴中与所述芯轴冶金结合的端面设置有凹槽，所述芯轴的端部设置在所述传动轴的凹槽内；更优选地，所述凹槽位于所述传动轴的端面的中心；优选地，所述凹槽的深度为5～10mm。4.一种多金属棒料的制备方法，其特征在于，所述制备方法依次包括：步骤1)：将芯轴与传动轴进行配合；步骤2)：将配合好的所述芯轴与传动轴装入包套内，之后将耐磨耐腐蚀合金粉末装入所述芯轴与包套的空隙内；步骤3)：将装有所述芯轴、传动轴、耐磨耐腐蚀合金粉末的包套进行抽真空脱气；步骤4)：将抽真空脱气后的所述包套进行热等静压处理，得到所述多金属棒料。5.根据权利要求4所述的多金属棒料的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，将芯轴材料加工成要求的形状和尺寸，得到所述芯轴；将传动轴材料加工成要求的形状和尺寸，得到所述传动轴。6.根据权利要求4所述的多金属棒料的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述芯轴材料为低合金钢，优选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：林同伟，车洪艳，王铁军，周宁，李航，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：