一种双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法与流程

本发明属于热等静压技术领域，具体涉及一种双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法。

背景技术：

随着塑胶行业、食品行业、医药行业、建材行业的飞速发展，这些行业对双螺杆挤出机的螺纹元件的耐磨、耐蚀和抗高温氧化性能要求越来越高。目前国内的螺纹元件主要由高速钢加工制造而成，当原料中含有玻纤、尼龙、碳酸钙等高磨损物或含有腐蚀性的添加物时，高速钢螺纹元件使用寿命大大缩短，不能满足使用要求。与高速钢相比，高温合金具有更高的硬度，更优异的耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性，能够有效的抵抗磨料的磨损，同时兼具优良的耐腐蚀性能。

采用热等静压法制备的高温合金具有组织均匀、晶粒细小、氧含量低、致密度高等优异的特性，目前，国内尚未有关于高温合金螺纹元件的研究报道。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法，克服传统螺纹元件的使用性能不足问题，提高螺纹元件的耐磨损、耐腐蚀和抗高温氧化性能，延长螺纹元件的使用寿命。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法，应用于高温合金螺纹元件的制备：

(1)包套结构设计及焊接

包套结构包括包套上盖、导气管、包套内芯、外包套和包套底盖；采用氩弧焊接方式焊接包套；

(2)原料粉末选择

选用氧含量小于150ppm，粒度区间为100～300目的高温合金粉末，高温合金粉末的烧结活性和流动性根据工艺需要选择；

(3)粉末装填及封焊

装粉前擦拭包套，装粉过程中控制装粉密度，装粉完成后封焊包套，采用熔焊及加焊方式确保热等静压过程中焊缝区强度符合工艺要求；

(4)真空脱气

包套的真空脱气在加热炉中进行，脱气过程中伴随加热，脱气温度为300℃～500℃，最终真空度小于等于2×10^-3Pa，保温时间为6小时；

真空脱气通过导气管完成，真空脱气完成后将导气管封焊；

(5)热等静压烧结致密化

将真空脱气后的包套放入热等静压炉内进行烧结致密化；

(6)加工成螺纹元件

将完成的热等静压致密化的包套进行机械加工，去除外包套、导气管、包套上盖和包套底盖，通过线切割成和磨削加工获得设定尺寸的螺纹元件。

进一步的，如上所述的一种双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法，包套中各部件的尺寸根据螺纹元件产品的形状和尺寸、高温合金粉末装粉密度和收缩率确定。

进一步的，如上所述的一种双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法，包套内芯选用中碳钢，包套上盖、包套内芯、外包套和包套底盖采用软钢材质。

进一步的，如上所述的一种双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法，包套内芯的上、下端头各车加工长度为8mm的凹槽，凹槽壁厚为2mm。

进一步的，如上所述的一种双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法，步骤(3)粉末装填及封焊中，装粉前用丙酮、酒精中的一种擦拭包套，去除包套表面的灰尘、油污和汗渍。

进一步的，如上所述的一种双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法，步骤(3)粉末装填及封焊中，装粉过程中控制装粉密度具体为：通过敲击外包套，提高装粉密度至60％以上。

进一步的，如上所述的一种双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法，步骤(5)热等静压烧结致密化中，热等静压的工艺是温度为1000℃，压力120MPa，保温时间为5h。

本发明技术方案的有益效果在于：

采用热等静压法制备高温合金螺纹元件既是螺纹元件材料选择的首例，也是螺纹元件成型技术的创新，与传统的螺纹元件相比，本发明方法大大提高了螺纹元件的使用寿命，具有广阔的市场前景。该方法制备的螺纹元件具有内部组织均匀，氧含量低于150ppm，致密度达99％以上，具有高硬度、高耐磨性以及优越的耐蚀性和抗高温氧化性等优点，质量稳定可靠，与传统的螺纹元件相比，使用寿命提高了3～5倍。

附图说明

图1为双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法中包套结构示意图；

图2为双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法流程图。

图中：1上下框架，2蛇形架，3支撑架，4侧挡架，5条带。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施例对本发明技术方案进行进一步详细说明。

本发明公开了一种双螺杆挤出机螺纹元件的热等静压制备方法，以制造一种尺寸为φ65×φ37×56mm的热等静压双螺杆挤出机螺纹元件为例，说明本方法的具体实施方式。

(1)包套结构设计及焊接

如图1所示，包套结构包括包套上盖、导气管、包套内芯、外包套和包套底盖；采用氩弧焊接方式焊接包套。

包套中各部件的尺寸根据螺纹元件产品的形状和尺寸、高温合金粉末装粉密度和收缩率确定。

为保证包套内芯具有良好的综合机械性能，包套内芯选用中碳钢，为防止热等静压过程中包套内芯和外包套收缩不同导致的包套拉裂现象发生，包套内芯上、下端头各车加工长度为8mm的凹槽，凹槽壁厚为2mm，综合材料成本和焊接性能考虑，包套上、下端盖和外包套采用软钢材质。采用氩弧焊接方式焊接包套。

(2)原料粉末选择

选用氧含量小于150ppm，粒度区间为100～300目的高温合金粉末，确保粉末具有较高的烧结活性和良好的流动性。高温合金粉末的烧结活性和流动性根据工艺需要选择。

(3)粉末装填及封焊

装粉前用丙酮或酒精擦拭包套，去除包套表面的灰尘、油污和汗渍，确保粉末不被污染，装粉过程中敲击包套外壁，提高装粉密度至60％以上，装粉完成后封焊包套，采用熔焊及加焊方式确保热等静压过程中焊缝区具有足够的强度。

(4)真空脱气

包套的真空脱气在加热炉中进行，脱气过程中伴随加热，脱气温度为300℃～500℃，最终真空度小于等于2×10^-3Pa，保温时间为6小时，真空脱气通过导气管完成，真空脱气完成后将导气管封焊。

(5)热等静压烧结致密化

将真空脱气后的包套放入热等静压炉内进行烧结致密化。本例中的热等静压的工艺为温度1000℃，压力120MPa，保温时间5h。

(6)加工成螺纹元件

将完成的热等静压致密化的包套进行机械加工，去除外包套、除气导管、包套端盖，线切割成56mm长度，通过磨削加工获得尺寸为φ65×φ37×56mm的螺纹元件。

该方法制备的螺纹元件具有内部组织均匀，氧含量低于150ppm，致密度达99％以上，具有高硬度、高耐磨性以及优越的耐蚀性和抗高温氧化性等优点，质量稳定可靠，与传统的螺纹元件相比，使用寿命提高了3～5倍。