一种用于双螺杆挤出机的螺纹元件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于双螺杆挤出机的螺纹元件的制备方法，包括：步骤一：准备一螺纹元件基体，先对螺纹元件基体进行回火热处理，随后对螺纹元件基体的两端面之间的90°棱角进行倒圆处理，倒圆半径为0.1‑0.2mm；步骤二：将步骤一中的倒圆处理后的螺纹元件基体的表面喷砂粗化，然后采用超音速火焰喷涂法，通过喷枪将钨镍基合金粉末直接喷涂到螺纹元件基体表面，得到一层钨镍基复合涂层，喷枪在螺纹元件基体表面上方来回重复喷涂，使钨镍基复合涂层层层堆积，每一层钨镍基复合涂层的厚度为50‑100μm，堆积后的钨镍基复合涂层的总厚度为0.8‑1.0mm。本发明专利技术提高其表面硬度、耐磨性和耐蚀性，进而提高用于改性塑料特别是玻纤和碳纤改性塑料的双螺杆挤出机的生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于双螺杆挤出机的螺纹元件的制备方法
本专利技术具体涉及一种用于双螺杆挤出机的螺纹元件的制备方法。
技术介绍
螺杆挤出机是一种广泛应用于塑料、食品和饲料加工等行业的机械生产设备，其工作原理一般是通过螺杆的旋转产生压力与剪切力，使物料经过混合、挤压、剪切等作用后发生物理或化学变化，最后在设备终端挤出成品。随着高分子工业的迅速发展，各种新型的填充、增强、改性及功能性高分子材料不断涌现，广泛地应用在各类高强度增强塑料中。为了减少塑料产品的生产制造成本并能提高其一定的性能，通常在塑料制品中加入各种增强性填充材料，如滑石粉和碳酸钙等强磨损物质。由于助剂的加入，在挤出生产过程中，因各种物理化学的作用，会产生各类腐蚀性介质(如氯化物、溴、硫化物等)。正因上述各类添加剂在塑料加工过程中的填入，使得螺杆受到腐蚀或磨损，或两者兼有之。在生产过程中，挤出机的螺杆处在恶劣的高压高温环境，并且承受着巨大的摩擦力与剪切力，螺杆表面的磨损情况比较严重。螺杆的磨损使其与机筒的间距增加，影响了螺杆对物料的压缩与剪切，从而导致了产品质量的下降。另一方面，频繁更换磨损失效的螺杆既增加了成本，又耽误了生产计划，造成生产效率降低，所以减少螺杆的磨损，延长螺杆的工作寿命将大大降低设备的维护成本，保证产品的质量，给企业带来更高的经济效益。国内外提高机械零部件耐磨性的研究有很多，但挤出机螺杆的工作环境比较特殊，它并不是常见的金属与金属之间的摩擦，而是金属与高分子聚合物，农作物产品之类软磨料的摩擦，并且处在较高的温度与接触应力下，经常还会伴随各种腐蚀介质的腐蚀，这种类型的摩擦磨损机理非常复杂，行业急需开发一种对螺杆表面增强的特殊防护措施。目前，常规的热处理对提高螺杆材料的使用性能意义不大，整体热处理技术使材料得不到充分的利用，而且存在各种缺陷。比如热渗镀，渗碳对材料选择的范围比较窄，且其制备的涂层耐磨损性能不够；使用高强度合金材料整体制造螺纹元件的成本较为高昂，且国内尚无法生产出性能优良的适用于玻纤或碳纤改性塑料生产的螺纹元件。超音速火焰喷涂(HVOF)是利用丙烷、丙烯等碳氢系燃气或氢气与高压氧气在燃烧室内，或在特殊的喷嘴中燃烧产生的高温、高速燃烧焰流。超音速火焰喷涂热输入适中，喷射速度高，涂层不易晶化且结构致密，是制备螺纹元件表面涂层的优选技术。目前，国内仍未见超音速喷涂钨镍基复合涂层在改性塑料生产领域应用的报道，为此本专利技术提出了一种用于改性塑料生产的新型双螺杆挤出机螺纹元件及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种用于双螺杆挤出机的螺纹元件的制备方法，在满足螺纹元件的结构强度要求的同时提高其表面硬度、耐磨性和耐蚀性，进而提高用于改性塑料特别是玻纤和碳纤改性塑料的双螺杆挤出机的生产效率。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术的一种用于双螺杆挤出机的螺纹元件的制备方法，包括：步骤一：准备一螺纹元件基体，该螺纹元件基体采用高速钢，先对螺纹元件基体进行回火热处理，随后对螺纹元件基体的两端面之间的90°棱角进行倒圆处理，倒圆半径为0.1-0.2mm；步骤二：将步骤一中的倒圆处理后的螺纹元件基体的表面喷砂粗化，然后采用超音速火焰喷涂法，通过喷枪将钨镍基合金粉末直接喷涂到螺纹元件基体表面，得到一层钨镍基复合涂层，随后喷枪在螺纹元件基体表面上方来回重复喷涂，使钨镍基复合涂层层层堆积，每一层钨镍基复合涂层的厚度为50-100μm，堆积后的钨镍基复合涂层的总厚度为0.8-1.0mm；在进行超音速火焰喷涂时，超音速火焰喷涂的焰流速度大于2000m/s，喷射颗粒速度为400-500m/s，喷涂时容器外表面温度小于100℃，氧气流量为200-250L/min，送粉率25-35g/min，喷涂时喷枪距离螺纹元件基体表面200-275mm。上述的用于双螺杆挤出机的螺纹元件的制备方法，其中，步骤二中喷涂到螺纹元件基体表面的钨镍基合金粉末的粒度范围为100-150μm。上述的用于双螺杆挤出机的螺纹元件的制备方法，其中，堆积后的钨镍基合金复合涂层的孔隙率小于5％，涂层维氏硬度大于1000HV，涂层与基体结合力大于30MPa。上述的用于双螺杆挤出机的螺纹元件的制备方法，其中，步骤二中喷涂到螺纹元件基体表面的钨镍基合金粉末由碳化钨和镍组成，碳化钨和镍的质量百分含量比为40％-50％﹕50％-60％。本专利技术具有以下有益效果：1.螺纹元件的90°棱角进行了倒圆处理，通过该处理步骤可降低表面应力集中系数和微裂纹的产生，从而大大提高了通过超音速火焰喷涂法喷涂的钨镍基复合涂层在螺纹元件基体的表面的附着力，钨镍基复合涂层与基体的结合力大于30MPa，大大提高了基体表面的硬度、耐磨性和耐蚀性，具有较高的服役寿命；2.本专利技术的钨镍基复合涂层的界面层由细小颗粒的碳化钨相组成，且钨镍基复合涂层与螺纹元件基体呈冶金结合并伴随相互渗透现象，钨镍基复合涂层仅含较少的氧化物杂质和气孔，在受到循环应力的作用时，可有效抵抗局部疲劳断裂和扩展。且钨镍基复合涂层内部致密，缺陷和残余应力较少，韧性较好。具体实施方式下面将结合实施例1和对比例1-6对本专利技术作进一步说明。实施例1按以下步骤进行制备用于双螺杆挤出机的螺纹元件：步骤一：准备一螺纹元件基体，该螺纹元件基体采用高速钢，先对螺纹元件基体进行回火热处理，随后对螺纹元件基体的两端面之间的90°棱角进行倒圆处理，倒圆半径为0.1-0.2mm；步骤二：将步骤一中的倒圆处理后的螺纹元件基体的表面喷砂粗化，然后采用超音速火焰喷涂法，通过喷枪将钨镍基合金粉末直接喷涂到螺纹元件基体表面，得到一层钨镍基复合涂层，随后喷枪在螺纹元件基体表面上方来回重复喷涂，使钨镍基复合涂层层层堆积，每一层钨镍基复合涂层的厚度为50-100μm，堆积后的钨镍基复合涂层的总厚度为0.8-1.0mm；在进行超音速火焰喷涂时，超音速火焰喷涂的焰流速度大于2000m/s，喷射颗粒速度为400-500m/s，喷涂时容器外表面温度小于100℃，氧气流量为200-250L/min，送粉率25-35g/min，喷涂时喷枪距离螺纹元件基体表面200-275mm。步骤二中喷涂到螺纹元件基体表面的钨镍基合金粉末的粒度范围为100-150μm。步骤二中喷涂到螺纹元件基体表面的钨镍基合金粉末由碳化钨和镍组成，碳化钨和镍的质量百分含量比为40％-50％﹕50％-60％。堆积后的钨镍基合金复合涂层的孔隙率为4％，涂层维氏硬度为1086HV，涂层与基体结合力为36MPa。螺纹元件基体材质为牌号为W6Mo5Cr4V2的高速钢。使用实施例1中得到的螺纹元件的双螺杆挤出机加纤PC改性塑料的极限生产能力为160吨。对比例1：按以下步骤进行制备用于双螺杆挤出机的螺纹元件步骤一：准备一螺纹元件基体，该螺纹元件基体采用高速钢，先对螺纹元件基体进行回火热处理，得到螺纹元件；螺纹元件基体材质为牌号为W6Mo5Cr4V2的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于双螺杆挤出机的螺纹元件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：/n步骤一：准备一螺纹元件基体，该螺纹元件基体采用高速钢，先对所述螺纹元件基体进行回火热处理，随后对所述螺纹元件基体的两端面之间的90°棱角进行倒圆处理，倒圆半径为0.1-0.2mm；/n步骤二：将所述步骤一中的倒圆处理后的螺纹元件基体的表面喷砂粗化，然后采用超音速火焰喷涂法，通过喷枪将钨镍基合金粉末直接喷涂到螺纹元件基体表面，得到一层钨镍基复合涂层，随后喷枪在螺纹元件基体表面上方来回重复喷涂，使钨镍基复合涂层层层堆积，每一层钨镍基复合涂层的厚度为50-100μm，堆积后的钨镍基复合涂层的总厚度为0.8-1.0mm；在进行超音速火焰喷涂时，超音速火焰喷涂的焰流速度大于2000m/s，喷射颗粒速度为400-500m/s，喷涂时容器外表面温度小于100℃，氧气流量为200-250L/min，送粉率25-35g/min，喷涂时喷枪距离螺纹元件基体表面200-275mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于双螺杆挤出机的螺纹元件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
步骤一：准备一螺纹元件基体，该螺纹元件基体采用高速钢，先对所述螺纹元件基体进行回火热处理，随后对所述螺纹元件基体的两端面之间的90°棱角进行倒圆处理，倒圆半径为0.1-0.2mm；
步骤二：将所述步骤一中的倒圆处理后的螺纹元件基体的表面喷砂粗化，然后采用超音速火焰喷涂法，通过喷枪将钨镍基合金粉末直接喷涂到螺纹元件基体表面，得到一层钨镍基复合涂层，随后喷枪在螺纹元件基体表面上方来回重复喷涂，使钨镍基复合涂层层层堆积，每一层钨镍基复合涂层的厚度为50-100μm，堆积后的钨镍基复合涂层的总厚度为0.8-1.0mm；在进行超音速火焰喷涂时，超音速火焰喷涂的焰流速度大于2000m/s，喷射颗粒速度为400-500m/s，喷涂时容器外表面温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘文高，李朝明，李运红，
申请(专利权)人：上海离原环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31