EP2043837A1 - Process for production of a screw for an extruder, and screw - Google Patents
Process for production of a screw for an extruder, and screwInfo
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- EP2043837A1 EP2043837A1 EP07765328A EP07765328A EP2043837A1 EP 2043837 A1 EP2043837 A1 EP 2043837A1 EP 07765328 A EP07765328 A EP 07765328A EP 07765328 A EP07765328 A EP 07765328A EP 2043837 A1 EP2043837 A1 EP 2043837A1
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- layer
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Definitions
- the present invention relates to a method for producing a screw for an extruder, wherein the screw is provided at least in a section with a wear protection layer, wherein initially formed in a full bar a bed for the Verschl employsch ⁇ tz Anlagen, in which then the wear protection layer and finally forms the spaces between the screw flights.
- the screw also relates to a method for producing a screw, which is additionally provided in at least one other section with a sliding layer. It also affects such snails.
- EP 1614502 A - It is already known to line the housing of an extruder in those areas which are subject to increased wear, with a particularly wear-resistant material. These areas can be limited both axially and radially.
- EP 1614502 A -. is known, the wear-resistant material only in the compression zone and in the
- the extruder housing consists of the parts 1 and 2, which by means of flanges (not shown) are interconnected. Before connecting the two parts 1 and 2 together, you bring in part 2 from both sides of the wear-resistant material.
- the wear-resistant material is shown in FIG. 1 in the form of sleeve-shaped inserts 3, 4, that is not restricted in the radial direction. However, this does not matter that the wear-resistant material could also be present only in certain radial areas, as shown in FIG. 3 of EP 1614502 A -. is shown.
- Part 1 of the housing is provided for the intake and Vorkompressions- or preheating zone.
- the material is fed via a funnel (not shown).
- the insert 3 is located in the compression zone (where high mechanical wear occurs). Here the material is melted.
- the insert 4 is located in the metering zone (where high chemical wear occurs).
- the screw ensures a constant volume flow, which is then pressed through the extruder die. Between the inserts 3, 4 is in this embodiment, the decompression zone. In the decompression zone, a vacuum is applied so that the gases escape.
- the part 1 is usually made of nitriding steel and is e.g. 1.6 m long.
- the part 2 is e.g. 2.4 m long and is equipped with inserts 3, 4 made of (very hard) powder metallurgical steel.
- the part 2 itself can also consist of nitriding steel.
- Screws are usually coated with molybdenum.
- Molybdenum is a good friction partner for nitriding steel, it acts as a sliding layer, but it wears very fast in the field of powder metallurgical steel inserts.
- tungsten carbide is a good friction partner for the powder metallurgical applications, it acts as a wear protection layer, but it leads to rapid wear of nitriding steel. (Since snails are cheaper than the extruder housings, tungsten carbide is a very poor solution on nitriding steel screws because it often requires replacement of the extruder housings, and it is better if the screws wear out and need replacing more often, and the housings for them last longer.)
- screws are suitable for an extruder housing according to FIG. 1, they must be coated differently in the axial direction, as for example from DE 10161363 A -. is known.
- a helical groove is first milled into a rod.
- a tape with the desired layer is inserted.
- the entire surface of the screw flights is armored by a wear protection layer or with a
- molybdenum as a sliding layer is usually of lesser thickness (eg 0 , 4 mm) applied as tungsten carbide (eg 1 mm) as a wear protection layer.
- This object is achieved by a method of the type mentioned in the present invention, characterized in that the wear protection layer, e.g. made of tungsten carbide, applied by build-up welding and that forms the gaps with a lateral distance to the wear-resistant layer.
- the wear protection layer e.g. made of tungsten carbide
- a high-strength welded joint (a melt bond) is produced.
- the screw land is not fully occupied in the end with the wear protection layer, but the wear protection layer is also on the finished screw in a bed, that is laterally surrounded by material of the main body of the screw. This does not interfere with the use of the screw, but manufacturing technology has the advantage that the wear protection layer, such as tungsten carbide, must not be mechanically machined laterally. Nevertheless, you get a sharp edge.
- the preparation of the spaces is best done by a process which is referred to as "whirling".
- a cutter head is moved around the screw to be produced. This is much cheaper than milling, but this process is extremely difficult to machine extremely hard coatings.
- a wear-resistant layer is often a sliding layer necessary to reduce the wear of the housing in the non-hardened housing sections.
- a sliding layer for example molybdenum
- the base material heats up only moderately (eg to 150 ° C), so there is no danger that the screw will warp.
- thermal spraying in contrast to build-up welding, there is no fusion bond, but the adhesion is nevertheless sufficient.
- the problem is the location where the overlay adjoins the wear protection layer.
- the build-up welding namely, the base material of the screw is mixed with, for example, carbides, whereby the sliding layer does not adhere well at this point and easily breaks off.
- the sliding layer is usually much thinner, e.g. only half the thickness of the wear protection layer.
- a continuous bed, as in DE 10161363 A -. provided, is not optimal for these reasons.
- the screw in the section or in the sections where the overlay, eg made of molybdenum, to be applied to undersize brings, but it provides a lateral distance to the wear protection layer that then applied in the area with undersize the sliding layer and that finally brings the screw to the specified size. It can be seen - in contrast to DE 10161363 A -.
- Screws according to the invention of the type mentioned above are characterized in that the sliding layer, e.g. of molybdenum, a lateral distance to the wear protection layer, e.g. made of tungsten carbide. This lateral distance reduces the risk of the sliding layer breaking out. It is further favorable if the sliding layer in the end region, which faces the wear protection layer, is enclosed in a bed and has a rounded corner.
- FIG. 1 shows a housing of an extruder with different sections
- FIG. 2 shows a main body for a milled-bed screw for a wear protection layer
- FIG. Figure 3 shows this body, wherein in this bed the wear protection layer is applied.
- Fig. 4 shows this main body after the spaces between the screw flights have been formed;
- 5 shows this screw after the screw has been undersized in the area adjacent to the wear-resistant layer;
- Fig. 6 shows the finished screw;
- Fig. 7 shows a variant of Fig. 5; and
- FIG. 8 shows the corresponding variant of FIG. 6.
- the extruder housing of FIG. 1 consists of the parts 1 and 2, by means of
- Flanges (not shown) are interconnected. Before connecting the two parts 1 and 2 together, you bring in part 2 from both sides of the wear-resistant material.
- the wear-resistant material is shown in FIG. 1 in the form of sleeve-shaped inserts 3, 4.
- An associated screw is in the area of the inserts 3 and 4 with a
- Wear protection layer e.g. coated with tungsten carbide, but in the other areas with a sliding layer, for example with molybdenum.
- FIGS. 2-6 The production of such a screw is explained with reference to FIGS. 2-6.
- an axial region of the screw (or the main body of the screw) is shown, where the transition from tungsten carbide to molybdenum is (or should be).
- a wear protection layer 13 is then introduced by build-up welding (see Fig. 3).
- the hardfacing can be carried out manually, for larger series, of course, a welding robot can be used.
- Slip layer should be applied to undersize (e.g., 0.4 mm).
- the undersize should be exactly as large as the desired thickness of the sliding layer. It should be noted that here a lateral distance to the wear protection layer 13 is to be maintained, so that a web 19 stops.
- the sliding layer 18 (see FIG. 6) is brought into this area 17. Again, one again applies more than necessary (e.g., 0.5mm-0.6mm) and then grinds to the desired level (e.g., 0.4mm).
- the grinding to the nominal size is expediently carried out as the last step for the entire screw.
- FIG. 6 it is advantageous that the sliding layer 18 is separated from the wear-resistant layer 13 by a web 19, which consists of the basic material of the screw 11.
- the sliding layer 18 does not come with carbides so that the adhesion can not be affected by the carbides.
- the sliding layer 18 is laterally on the web 19, so that also the adhesion is improved.
- FIGS. 7 and 8 show a variant of FIGS. 5 and 6.
- the corner 20, which has an acute angle could be problematic. Such corners break out easily. Therefore, it is provided according to FIG. 7 that initially (eg over a half screw circumference) a bed 17 'is milled whose base has the desired undersize.
- a lateral web 21 is allowed to stand, and it necessarily follows (due to the radius of the milling cutter) a rounded corner 20 '.
- the sliding layer 18 has a rounded corner 20 '(see Fig. 8), which is bordered by the base material of the screw and is largely protected in this way from breaking.
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Abstract
At least one section of the screw (11) has a wear-protection layer (13) and at least one other section of the screw preferably has an anti-friction layer (18). In a solid rod (11'), a bed (12) for the wear-protection layer (13) is first formed, and in this the wear-protection layer (13) is then applied, and finally the interstices (14) between the screw flights (15) are formed. According to the invention, the wear-protection layer (13), for example composed of tungsten carbide, is applied by build-up welding, and the interstices (14) are formed with lateral separation (16, 16') with respect to the wear-protection layer (13). For production of the anti-friction layer, the dimension of that/those section(s) of the screw (11) where the anti-friction layer, e.g. composed of molybdenum, is to be applied is reduced below specification, while providing lateral separation (19) with respect to the wear-protection layer. The anti-friction layer is then applied in the under-dimensioned region (17). Finally, the screw (11) is brought to the specified dimension.
Description
Beschreibung description
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER SCHNECKE FÜR EINEN EXTRUDER SOWIE SCHNECKEMETHOD FOR PRODUCING A SNAIL FOR AN EXTRUDER AND SNAIL
Technisches GebietTechnical area
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schnecke für einen Extruder, wobei die Schnecke zumindest in einem Abschnitt mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist, wobei man zunächst in einem vollen Stab ein Bett für die Verschleißschαtzschicht ausbildet, in welchem man danach die Verschleißschutzschicht aufbringt und schließlich die Zwischenräume zwischen den Schneckenstegen ausbildet. Sie betrifft insbesondere auch ein Verfahren zur Herstellung einer Schnecke, die zusätzlich in zumindest einem anderen Abschnitt mit einer Gleitschicht versehen ist. Sie betrifft schließlich auch derartige Schnecken.The present invention relates to a method for producing a screw for an extruder, wherein the screw is provided at least in a section with a wear protection layer, wherein initially formed in a full bar a bed for the Verschleißschαtzschicht, in which then the wear protection layer and finally forms the spaces between the screw flights. In particular, it also relates to a method for producing a screw, which is additionally provided in at least one other section with a sliding layer. It also affects such snails.
Stand der TechnikState of the art
[0002] Aus derFrom the
EP 1614502 A -. ist bereits bekannt, das Gehäuse eines Extruders in jenen Bereichen, die einem erhöhten Verschleiß unterliegen, mit besonders verschleißfestem Material auszukleiden. Diese Bereiche kann man sowohl axial als auch radial eingrenzen.EP 1614502 A -. It is already known to line the housing of an extruder in those areas which are subject to increased wear, with a particularly wear-resistant material. These areas can be limited both axially and radially.
Gemäß derAccording to the
EP 1614502 A -. sind bei einem gegenläufigen Doppelschneckenextruder in radialer Hinsicht besonders die Bereiche kritisch, die auf der Uhr 10 Uhr und 2 Uhr entsprechen. [0003] In axialer Hinsicht kann man einen Extruder in eine Einzugszone, eineEP 1614502 A -. For a counter-rotating twin-screw extruder in the radial direction, the areas which correspond to 10 o'clock and 2 o'clock on the clock are particularly critical. In the axial sense, you can an extruder in a feed zone, a
Kompressionszone, eine Dekompressionszone (zum Entgasen, wenn benötigt) und eine Meteringzone aufteilen. Aus Absatz 25 derCompression zone, a decompression zone (for degassing, if needed) and a Meteringzone split. From paragraph 25 of the
EP 1614502 A -. ist bekannt, das verschleißfeste Material nur in der Kompressionszone und in derEP 1614502 A -. is known, the wear-resistant material only in the compression zone and in the
Meteringzone anzubringen. Dies ist am einfachsten dadurch möglich, dass man dasMetering zone to install. This is most easily possible by doing that
Gehäuse zweiteilig ausführt. [0004] In der beiliegenden Fig. 1 ist solch ein Extrudergehäuse im Längsschnitt dargestellt.Housing two-piece executes. In the accompanying Fig. 1, such an extruder housing is shown in longitudinal section.
Der Querschnitt sieht so aus wie in Fig. 7 derThe cross section looks like in Fig. 7 of the
EP 1614502 A -.EP 1614502 A -.
. Das Extrudergehäuse besteht aus den Teilen 1 und 2, die mittels Flanschen (nicht
dargestellt) miteinander verbunden sind. Bevor man die beiden Teile 1 und 2 miteinander verbindet, bringt man in Teil 2 von beiden Seiten her das verschleißfeste Material ein. Das verschleißfeste Material ist in der Fig. 1 in Form von hülsenförmigen Einsätzen 3, 4 dargestellt, also in radialer Richtung nicht eingeschränkt. Darauf kommt es aber nicht an, das verschleißfeste Material könnte auch nur in bestimmten radialen Bereichen vorhanden sein, wie dies in Fig. 3 der EP 1614502 A -. gezeigt ist., The extruder housing consists of the parts 1 and 2, which by means of flanges (not shown) are interconnected. Before connecting the two parts 1 and 2 together, you bring in part 2 from both sides of the wear-resistant material. The wear-resistant material is shown in FIG. 1 in the form of sleeve-shaped inserts 3, 4, that is not restricted in the radial direction. However, this does not matter that the wear-resistant material could also be present only in certain radial areas, as shown in FIG. 3 of EP 1614502 A -. is shown.
[0005] Teil 1 des Gehäuses ist für die Einzugs- und Vorkompressions- bzw. Vorwärmzone vorgesehen. Hier wird das Material über einen (nicht dargestellten) Trichter zugeführt. Der Einsatz 3 liegt in der Kompressionszone (wo hoher mechanischer Verschleiß auftritt). Hier wird das Material aufgeschmolzen. Der Einsatz 4 liegt in der Meteringzone (wo hoher chemischer Verschleiß auftritt). Hier sorgt die Schnecke für einen konstanten Volumenstrom, der dann durch die Extruderdüse gepresst wird. Zwischen den Einsätzen 3, 4 befindet sich bei diesem Ausführungsbeispiel die Dekompressionszone. In der Dekompressionszone wird ein Vakuum angelegt, sodass die Gase entweichen.Part 1 of the housing is provided for the intake and Vorkompressions- or preheating zone. Here, the material is fed via a funnel (not shown). The insert 3 is located in the compression zone (where high mechanical wear occurs). Here the material is melted. The insert 4 is located in the metering zone (where high chemical wear occurs). Here, the screw ensures a constant volume flow, which is then pressed through the extruder die. Between the inserts 3, 4 is in this embodiment, the decompression zone. In the decompression zone, a vacuum is applied so that the gases escape.
[0006] Der Teil 1 besteht üblicherweise aus Nitrierstahl und ist z.B. 1,6 m lang. Der Teil 2 ist z.B. 2,4 m lang und ist mit Einsätzen 3, 4 aus (sehr hartem) pulvermetallurgischem Stahl versehen. Der Teil 2 selbst kann auch aus Nitrierstahl bestehen.The part 1 is usually made of nitriding steel and is e.g. 1.6 m long. The part 2 is e.g. 2.4 m long and is equipped with inserts 3, 4 made of (very hard) powder metallurgical steel. The part 2 itself can also consist of nitriding steel.
[0007] Schnecken sind üblicherweise mit Molybdän beschichtet. Molybdän ist ein guter Reibpartner für Nitrierstahl, es wirkt als Gleitschicht, aber es verschleißt sehr schnell im Bereich der Einsätze aus pulvermetallurgischem Stahl. Wolframcarbid ist anderseits ein guter Reibpartner für die pulvermetallurgischen Einsätze, es wirkt hier als Verschleißschutzschicht, es führt aber zu raschem Verschleiß von Nitrierstahl. (Da Schnecken billiger sind als die Extrudergehäuse, ist Wolframcarbid auf den Schnecken im Bereich von Nitrierstahl eine sehr schlechte Lösung, weil dadurch die Extrudergehäuse häufig getauscht werden müssen. Es ist günstiger, wenn die Schnecken verschleißen und somit öfter getauscht werden müssen und die Gehäuse dafür länger halten.)Screws are usually coated with molybdenum. Molybdenum is a good friction partner for nitriding steel, it acts as a sliding layer, but it wears very fast in the field of powder metallurgical steel inserts. On the other hand tungsten carbide is a good friction partner for the powder metallurgical applications, it acts as a wear protection layer, but it leads to rapid wear of nitriding steel. (Since snails are cheaper than the extruder housings, tungsten carbide is a very poor solution on nitriding steel screws because it often requires replacement of the extruder housings, and it is better if the screws wear out and need replacing more often, and the housings for them last longer.)
[0008] Damit Schnecken für ein Extrudergehäuse gemäß der Fig. 1 geeignet sind, müssen sie in axialer Richtung verschieden beschichtet sein, wie das z.B. aus der DE 10161363 A -. bekannt ist. Gemäß Fig. 2 dieser Schrift wird zunächst in einen Stab eine spiralförmige Nut gefräst. In diese Nut wird ein Band mit der gewünschten Schicht eingelegt. Darauf
erfolgt eine Wärmebehandlung, durch die dieses Band mit dem Grundkörper eine Lötverbindung eingeht. Danach werden die Zwischenräume zwischen den Schneckenstegen ausgebildet. Im Endeffekt ist die gesamte Oberfläche der Schneckenstege durch eine Verschleißschutzschicht gepanzert oder mit einerSo that screws are suitable for an extruder housing according to FIG. 1, they must be coated differently in the axial direction, as for example from DE 10161363 A -. is known. According to FIG. 2 of this document, a helical groove is first milled into a rod. In this groove a tape with the desired layer is inserted. Thereon There is a heat treatment through which this band enters into a solder joint with the base body. Thereafter, the spaces between the screw flights are formed. In the end, the entire surface of the screw flights is armored by a wear protection layer or with a
Gleitschicht versehen (je nach verwendetem Band). [0009] Dieses Verfahren hat mehrere Nachteile. Einerseits ist eine Lötverbindung keine sehr gute Verbindung. Wolframcarbid als Verschleißschutzschicht wird deshalb üblicherweise durch Auftragsschweißen auf die Schnecke aufgebracht, wodurch sich eine wesentlich bessere Verbindung ergibt (Schmelzverbund). Beim Auftragsschweißen ist problematisch, dass sich dabei das Material der Schnecke stark erwärmt, was dazu führt, dass sich diese geringfügig verzieht. (Die Ansprüche an die Rundlaufgenauigkeit sind extrem hoch, weil die Schnecken mehrere Meter lang sind und maximal um 0,1 mm abweichen sollen.) Wenn man nun danach die Zwischenräume zwischen den Schneckenstegen ausbildet, muss man zwangsläufig auch die Schicht aus Wolframcarbid zum Teil entfernen. Wolframcarbid ist aber derart hart, dass dies mit spanabhebender Bearbeitung kaum möglich ist, da werden die Schneidwerkzeuge in kürzester Zeit stumpf.Slip layer provided (depending on the tape used). This method has several disadvantages. On the one hand, a solder joint is not a very good connection. Tungsten carbide as wear protection layer is therefore usually applied by build-up welding on the screw, resulting in a much better connection results (melt bond). In hardfacing, it is problematic that the material of the worm heats up strongly, which causes it to distort slightly. (The demands on the concentricity are extremely high, because the screws are several meters long and should deviate a maximum of 0.1 mm.) If you then form the spaces between the screw flights, you must inevitably remove the layer of tungsten carbide , But tungsten carbide is so hard that this is hardly possible with machining, as the cutting tools are blunt in no time.
[0010] Bei Schnecken, die in verschiedenen Abschnitten verschiedene Beschichtungen aufweisen, ergibt sich weiters bei diesem bekannten Verfahren der Nachteil, dass die Beschichtungen alle gleich dick sein müssen, was auch nicht optimal ist: Molybdän als Gleitschicht wird normalerweise mit geringerer Dicke (z.B. 0,4 mm) aufgebracht als Wolframcarbid (z.B. 1 mm) als Verschleißschutzschicht.With screws, which have different coatings in different sections, further results in this known method, the disadvantage that the coatings must all be the same thickness, which is also not optimal: molybdenum as a sliding layer is usually of lesser thickness (eg 0 , 4 mm) applied as tungsten carbide (eg 1 mm) as a wear protection layer.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
[0011] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Schnecken zu schaffen, das einfach durchzuführen ist und dennoch sehr gut maßhaltige Schnecken schafft. Es soll weiters ein Verfahren geschaffen werden, mit dem diese Schnecken nur teilweise mit einer Verschleißschutzschicht versehen werden und in den übrigen Teilen mit einer Gleitschicht beschichtet werden.It is an object of the present invention to provide a method for producing screws, which is easy to perform and yet creates very good dimensionally stable screws. It should also be provided a method by which these screws are only partially provided with a wear protection layer and coated in the remaining parts with a sliding layer.
[0012] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass man die Verschleißschutzschicht, z.B. aus Wolframcarbid, durch Auftragsschweißen aufbringt und dass man die Zwischenräume mit einem seitlichen Abstand zur Verschleißschutzschicht ausbildet.This object is achieved by a method of the type mentioned in the present invention, characterized in that the wear protection layer, e.g. made of tungsten carbide, applied by build-up welding and that forms the gaps with a lateral distance to the wear-resistant layer.
[0013] Durch das Auftragsschweißen wird eine hochfeste Schweißverbindung (ein Schmelzverbund) hergestellt. Dadurch, dass man bei der Herstellung der
Zwischenräume einen seitlichen Abstand zur Verschleißschutzschicht einhält, ist im Endeffekt der Schneckensteg nicht zur Gänze mit der Verschleißschutzschicht belegt, sondern die Verschleißschutzschicht liegt auch auf der fertigen Schnecke in einem Bett, ist also seitlich von Material des Grundkörpers der Schnecke umgeben. Dies stört bei der Verwendung der Schnecke nicht, hat aber herstellungstechnisch den Vorteil, dass die Verschleißschutzschicht, z.B. aus Wolframcarbid, seitlich nicht mechanisch bearbeitet werden muss. Trotzdem erhält man eine scharfe Kante.By the build-up welding a high-strength welded joint (a melt bond) is produced. By being involved in the production of Interspaces a lateral distance to the wear protection layer complies, the screw land is not fully occupied in the end with the wear protection layer, but the wear protection layer is also on the finished screw in a bed, that is laterally surrounded by material of the main body of the screw. This does not interfere with the use of the screw, but manufacturing technology has the advantage that the wear protection layer, such as tungsten carbide, must not be mechanically machined laterally. Nevertheless, you get a sharp edge.
[0014] Die Herstellung der Zwischenräume erfolgt am besten durch einen Vorgang, den man als "Wirbeln" bezeichnet. Dabei wird ein Messerkopf um die herzustellende Schnecke bewegt. Dies ist wesentlich kostengünstiger als Fräsen, aber mit diesem Vorgang lassen sich extrem harte Beschichtungen nur schlecht bearbeiten.The preparation of the spaces is best done by a process which is referred to as "whirling". In this case, a cutter head is moved around the screw to be produced. This is much cheaper than milling, but this process is extremely difficult to machine extremely hard coatings.
[0015] Wie bereits erwähnt erfordern manche Extrudergehäuse, dass die Schnecke in verschiedenen Abschnitten verschieden beschichtet wird. Neben einer Verschleißschutzschicht ist oft auch eine Gleitschicht notwendig, die in den nicht gehärteten Gehäuseabschnitten den Verschleiß des Gehäuses reduzieren soll. Solch eine Gleitschicht, z.B. Molybdän, wird z.B. durch thermisches Spritzen mit einem Plasmaverfahren aufgebracht. Dabei erwärmt sich der Grundwerkstoff nur mäßig (z.B. auf 1500C), sodass keine Gefahr besteht, dass sich die Schnecke verzieht. Beim thermischen Spritzen entsteht zwar - im Gegensatz zum Auftragsschweißen - kein Schmelzverbund, aber die Haftung ist trotzdem ausreichend.As already mentioned, some extruder housings require the screw to be differently coated in different sections. In addition to a wear-resistant layer is often a sliding layer necessary to reduce the wear of the housing in the non-hardened housing sections. Such a sliding layer, for example molybdenum, is applied, for example, by thermal spraying using a plasma method. The base material heats up only moderately (eg to 150 ° C), so there is no danger that the screw will warp. In thermal spraying, in contrast to build-up welding, there is no fusion bond, but the adhesion is nevertheless sufficient.
[0016] Problematisch ist die Stelle, wo die Gleitschicht an die Verschleißschutzschicht grenzt. Durch das Auftragsschweißen (PTA-Schweißen) wird nämlich das Grundmaterial der Schnecke beispielsweise mit Carbiden aufgemischt, wodurch die Gleitschicht an dieser Stelle nicht gut haftet und leicht wegbricht. Außerdem ist die Gleitschicht in der Regel wesentlich dünner, z.B. nur die Hälfte der Stärke der Verschleißschutzschicht. Ein durchgehendes Bett, wie in der DE 10161363 A -. vorgesehen, ist aus diesen Gründen nicht optimal.The problem is the location where the overlay adjoins the wear protection layer. The build-up welding (PTA welding) namely, the base material of the screw is mixed with, for example, carbides, whereby the sliding layer does not adhere well at this point and easily breaks off. In addition, the sliding layer is usually much thinner, e.g. only half the thickness of the wear protection layer. A continuous bed, as in DE 10161363 A -. provided, is not optimal for these reasons.
[0017] Aus diesem Grunde ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass bei Vorsehen einer Gleitschicht in zumindest einem anderen Abschnitt der Schnecke man nach den Verfahrens schritten des Anspruchs 1 die Schnecke in dem Abschnitt bzw. in den Abschnitten, wo die Gleitschicht, z.B. aus Molybdän, aufgebracht werden soll, auf Untermaß bringt, wobei man dabei aber einen seitlichen Abstand zur Verschleißschutzschicht vorsieht, dass man danach in dem Bereich mit Untermaß die Gleitschicht aufbringt und dass man schließlich die Schnecke auf das Sollmaß bringt.
[0018] Man sieht also - im Gegensatz zur DE 10161363 A -.For this reason, it is provided according to an embodiment of the invention that, when providing a sliding layer in at least one other section of the screw one steps after the process of claim 1, the screw in the section or in the sections where the overlay, eg made of molybdenum, to be applied to undersize brings, but it provides a lateral distance to the wear protection layer that then applied in the area with undersize the sliding layer and that finally brings the screw to the specified size. It can be seen - in contrast to DE 10161363 A -.
- das Bett zunächst nur in dem Bereich vor, in dem die Verschleißschutzschicht aufgebracht werden soll. Nachdem dies geschehen ist und die Zwischenräume zwischen den Schneckenstegen hergestellt wurden, wird die Schnecke in den Bereichen, wo die Gleitschicht aufgebracht werden soll, auf Untermaß gebracht. (Dies kann - wie noch erläutert werden wird - zumindest teilweise wiederum durch Vorsehen eines Bettes erreicht werden, welches aber nicht die gleiche Tiefe haben muss wie das Bett der Verschleißschutzschicht.) Dies macht man aber nicht bis unmittelbar zur Verschleißschutzschicht, sondern nur bis zu einem gewissen Mindestabstand (z.B. 2 mm) zu dieser. In den Bereichen, in denen die Schnecke nun Untermaß hat, bringt man die Gleitschicht auf. Durch den Mindestabstand zur Verschleißschutzschicht kommt die Gleitschicht nicht mit den Carbiden in Berührung, sodass keine Gefahr besteht, dass die Gleitschicht an dieser Stelle wegbricht. Außerdem gibt es am Ende eine saubere Stufe, wo die Gleitschicht seitlich anliegt, was die Haftung zusätzlich verbessert. Nachdem man die Gleitschicht aufgebracht hat, schleift man die gesamte Schnecke auf das Sollmaß.- Initially, the bed only in the area in which the wear protection layer is to be applied. After this has been done and the interspaces between the screw flights have been made, the screw is undersized in the areas where the overlay is to be applied. (This can - as will be explained - at least in part again be achieved by providing a bed, but which need not have the same depth as the bed of the wear protection layer.) But this does not make up directly to the wear protection layer, but only up to one certain minimum distance (eg 2 mm) to this. In the areas in which the screw now has undersize, bring the sliding layer on. Due to the minimum distance to the wear protection layer, the sliding layer does not come into contact with the carbides, so that there is no danger that the sliding layer breaks away at this point. In addition, there is a clean level at the end, where the sliding layer is applied laterally, which additionally improves the adhesion. After the overlay has been applied, the entire screw is dragged to the specified size.
[0019] Es ist zweckmäßig, wenn man nach dem Aufbringen der Verschleißschutzschicht und bevor man die Schnecke für das Aufbringen der Gleitschicht auf Untermaß bringt, die Schnecke nitriert. Dies hat zwei Vorteile: einerseits ist die Nitrierung für die Schneckenflanken und den Schneckengrund erwünscht; anderseits haftet die Gleitschicht auf nitriertem Material schlecht. Dadurch, dass man die Schnecke nach dem Nitrieren auf Untermaß bringt, wird die nitrierte Schicht an diesen Stellen (also auf dem Kopf der Schneckenstege) entfernt, sodass die Gleitschicht hier gut haftet; von den übrigen Bereichen (wo keine Gleitschicht erwünscht ist) lässt sich die Gleitschicht leichter entfernen.It is useful if, after applying the wear protection layer and before bringing the screw for applying the overlay on undersize, the screw nitrided. This has two advantages: on the one hand, nitriding is desirable for the screw flanks and the screw base; On the other hand, the sliding layer adheres poorly to nitrided material. The fact that the screw is brought to undersize after nitriding, the nitrided layer at these points (ie on the head of the screw flights) removed, so that the sliding layer adheres well here; of the remaining areas (where no overlay is desired) the overlay is easier to remove.
[0020] Alternativ zum Nitrieren oder auch zusätzlich ist es möglich, Bereiche derAs an alternative to nitriding or in addition, it is possible to areas of
Schnecke, auf die keine Gleitschicht aufgebracht werden soll, zu maskieren. Auch dadurch wird die Haftung der Gleitschicht am Schneckenwerkstoff verhindert, sodass diese leicht entfernbar ist.To mask a worm on which no sliding layer is to be applied. Again, the adhesion of the sliding layer is prevented on the screw material, so that it is easily removable.
[0021] Bei dem bis jetzt beschriebenen Verfahren hat die Gleitschicht an der Stirnseite, die der Verschleißschutzschicht zugewandt ist, eine Ecke mit spitzem Winkel. Solche Ecken brechen bei höchsten Beanspruchungen der Schnecke unter Umständen weg. Um dies zu vermeiden kann man vorsehen, dass man für die Gleitschicht zumindest in dem Bereich, der an den Abschnitt mit der Verschleißschutzschicht anschließt, ein Bett
mit seitlichem Steg fräst, sodass der Grund des Bettes das Untermaß hat. Auf diese Weise hat man in diesem kritischen Bereich ein Bett mit abgerundeter Ecke (die Abrundung entspricht dem Radius des Fräsers), und außerdem ist die Ecke derIn the method described so far has the sliding layer on the front side, which faces the wear protection layer, a corner with an acute angle. Such corners may break away under the highest loads of the screw under certain circumstances. In order to avoid this, it is possible to provide a bed for the sliding layer, at least in the area adjoining the section with the wear protection layer Milling with lateral bridge, so that the bottom of the bed has the undersize. In this way you have in this critical area a bed with a rounded corner (the rounding corresponds to the radius of the router), and also is the corner of the
Gleitschicht auf beiden Seiten vom Grundmaterial der Schnecke eingefasst. [0022] Erfindungsgemäße Schnecken der eingangs genannten Art sind dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht, z.B. aus Molybdän, einen seitlichen Abstand zur Verschleißschutzschicht, z.B. aus Wolframcarbid, hat. Durch diesen seitlichen Abstand wird die Gefahr, dass die Gleitschicht ausbricht, reduziert. Dabei ist es weiters günstig, wenn die Gleitschicht im Endbereich, der der Verschleißschutzschicht zugewandt ist, in einem Bett eingefasst ist und eine abgerundete Ecke hat.Slip layer bordered on both sides by the basic material of the screw. Screws according to the invention of the type mentioned above are characterized in that the sliding layer, e.g. of molybdenum, a lateral distance to the wear protection layer, e.g. made of tungsten carbide. This lateral distance reduces the risk of the sliding layer breaking out. It is further favorable if the sliding layer in the end region, which faces the wear protection layer, is enclosed in a bed and has a rounded corner.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
[0023] Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 ein Gehäuse eines Extruders mit unterschiedlichen Abschnitten; Fig. 2 einen Grundkörper für eine Schnecke mit eingefrästem Bett für eine Verschleißschutzschicht; Fig. 3 diesen Grundkörper, wobei in diesem Bett die Verschleißschutzschicht aufgebracht ist; Fig. 4 zeigt diesen Grundkörper, nachdem die Zwischenräume zwischen den Schneckenstegen ausgebildet wurden; Fig. 5 zeigt diese Schnecke, nachdem in dem an die Verschleißschutzschicht anschließenden Bereich die Schnecke auf Untermaß gebracht wurde; Fig. 6 zeigt die fertige Schnecke; Fig. 7 zeigt eine Variante zu Fig. 5; und Fig. 8 zeigt die entsprechende Variante zu Fig. 6.Reference to the accompanying drawings, the invention is explained in detail. 1 shows a housing of an extruder with different sections; FIG. 2 shows a main body for a milled-bed screw for a wear protection layer; FIG. Figure 3 shows this body, wherein in this bed the wear protection layer is applied. Fig. 4 shows this main body after the spaces between the screw flights have been formed; 5 shows this screw after the screw has been undersized in the area adjacent to the wear-resistant layer; Fig. 6 shows the finished screw; Fig. 7 shows a variant of Fig. 5; and FIG. 8 shows the corresponding variant of FIG. 6.
Bester Weg zur Ausführung der ErfindungBest way to carry out the invention
[0024] Das Extrudergehäuse gemäß Fig. 1 besteht aus den Teilen 1 und 2, die mittelsThe extruder housing of FIG. 1 consists of the parts 1 and 2, by means of
Flanschen (nicht dargestellt) miteinander verbunden sind. Bevor man die beiden Teile 1 und 2 miteinander verbindet, bringt man in Teil 2 von beiden Seiten her das verschleißfeste Material ein. Das verschleißfeste Material ist in der Fig. 1 in Form von hülsenförmigen Einsätzen 3, 4 dargestellt.Flanges (not shown) are interconnected. Before connecting the two parts 1 and 2 together, you bring in part 2 from both sides of the wear-resistant material. The wear-resistant material is shown in FIG. 1 in the form of sleeve-shaped inserts 3, 4.
[0025] Eine zugehörige Schnecke soll im Bereich der Einsätze 3 und 4 mit einerAn associated screw is in the area of the inserts 3 and 4 with a
Verschleißschutzschicht, z.B. mit Wolframcarbid, beschichtet sein, in den übrigen Bereichen jedoch mit einer Gleitschicht, zum Beispiel mit Molybdän.Wear protection layer, e.g. coated with tungsten carbide, but in the other areas with a sliding layer, for example with molybdenum.
[0026] Anhand der Fig. 2-6 wird die Herstellung solch einer Schnecke erläutert. In diesen Figuren ist jeweils ein axialer Bereich der Schnecke (bzw. des Grundkörpers der Schnecke) dargestellt, wo der Übergang von Wolframcarbid zu Molybdän liegt (bzw. liegen soll).The production of such a screw is explained with reference to FIGS. 2-6. In these figures, an axial region of the screw (or the main body of the screw) is shown, where the transition from tungsten carbide to molybdenum is (or should be).
[0027] Zunächst wird in den zylindrischen Grundkörper 11' der Schnecke ein Bett 12
gefräst, und zwar nur in dem Bereich, wo später die Verschleißschutzschicht aufgebracht werden soll. In dieses Bett 12 wird dann durch Auftragsschweißen eine Verschleißschutzschicht 13 eingebracht (siehe Fig. 3). Das Auftragsschweißen kann händisch durchgeführt werden, bei größeren Serien kann natürlich auch ein Schweißroboter eingesetzt werden.First, in the cylindrical base body 11 'of the screw, a bed 12th milled, and only in the area where the wear protection layer is to be applied later. In this bed 12, a wear protection layer 13 is then introduced by build-up welding (see Fig. 3). The hardfacing can be carried out manually, for larger series, of course, a welding robot can be used.
[0028] Da sich beim Auftragsschweißen keine glatte Oberfläche ergibt, bringt man zunächst etwas mehr Verschleißschutzschicht auf als notwendig und schleift diese später auf das Sollmaß ab. Z.B. bringt man 1,5 mm Wolframcarbid auf und schleift dieses auf 1 mm ab.Since there is no smooth surface during build-up welding, you bring first a little more wear protection layer than necessary and later grinds them off to the nominal size. For example, Apply 1.5 mm tungsten carbide and sand it down to 1 mm.
[0029] Damit dies leicht möglich ist, ist es zweckmäßig, den gesamten Grundkörper 11' der Schnecke 11 zunächst mit entsprechendem Übermaß (also z.B. +0,5 mm für den Radius) auszuführen und auch das Bett entsprechend tiefer auszuführen, also z.B. 1,5 mm. Dann kann man beim Auftragsschweißen das gesamte Bett ausfüllen.For this to be easily possible, it is expedient first to carry out the entire main body 11 'of the worm 11 with a corresponding excess (that is, for example, +0.5 mm for the radius) and also to make the bed correspondingly deeper, e.g. 1.5 mm. Then you can fill the entire bed during build-up welding.
[0030] (Anmerkung: die Tiefe des Bettes 12 ist in der Fig. 2 nicht maßstabsgetreu, sondern stark übertrieben dargestellt, um die Zeichnung deutlicher zu machen.)(Note: the depth of the bed 12 is not drawn to scale in Fig. 2, but greatly exaggerated to make the drawing more apparent.)
[0031] Als nächstes bildet man die Aussparungen 14 (siehe Fig. 4) zwischen denNext, one forms the recesses 14 (see Fig. 4) between the
Schneckenstegen 15 aus. Es entsteht dadurch aus dem Grundkörper 11' eine Schnecke 11. Dabei ist zu beachten, dass zwischen den Aussparungen 14 und der Verschleißschutzschicht 13 ein Abstand bleiben soll, sodass ein schmaler Streifen 16, 16' des Grundmaterials der Schnecke zu beiden Seiten der Verschleißschutzschicht 13 stehen bleibt. Dies ist verfahrenstechnisch von Vorteil, weil ein Abtragen der Verschleißschutzschicht zu starkem Verschleiß des Werkzeugs führen würde.Schneckenstegen 15 off. It is thereby to be noted that between the recesses 14 and the wear protection layer 13 should remain a distance, so that a narrow strip 16, 16 'of the base material of the screw stand on both sides of the wear protection layer 13 remains. This is procedurally advantageous because a removal of the wear protection layer would lead to severe wear of the tool.
[0032] Nun schleift man die Schnecke 11 in dem Bereich 17 (siehe Fig. 5), wo dieNow you grind the screw 11 in the area 17 (see Fig. 5), where the
Gleitschicht aufgebracht werden soll, auf Untermaß (z.B. 0,4 mm). Das Untermaß soll genau so groß sein wie die gewünschte Dicke der Gleitschicht. Dabei ist zu beachten, dass hier ein seitlicher Abstand zur Verschleißschutzschicht 13 eingehalten werden soll, sodass ein Steg 19 stehen bleibt.Slip layer should be applied to undersize (e.g., 0.4 mm). The undersize should be exactly as large as the desired thickness of the sliding layer. It should be noted that here a lateral distance to the wear protection layer 13 is to be maintained, so that a web 19 stops.
[0033] Schließlich bringt man die Gleitschicht 18 (siehe Fig. 6) in diesem Bereich 17 auf. Auch hier trägt man wiederum mehr auf als notwendig (z.B. 0,5 mm - 0,6 mm) und schleift dann auf das gewünschte Maß (z.B. 0,4 mm) ab.Finally, the sliding layer 18 (see FIG. 6) is brought into this area 17. Again, one again applies more than necessary (e.g., 0.5mm-0.6mm) and then grinds to the desired level (e.g., 0.4mm).
[0034] Das Abschleifen auf das Sollmaß erfolgt zweckmäßigerweise als letzter Schritt für die gesamte Schnecke.The grinding to the nominal size is expediently carried out as the last step for the entire screw.
[0035] Bei der Schnecke gemäß Fig. 6 ist vorteilhaft, dass die Gleitschicht 18 von der Verschleißschutzschicht 13 durch einen Steg 19, der aus dem Grundmaterial der Schnecke 11 besteht, getrennt ist. Damit kommt die Gleitschicht 18 nicht mit Carbiden
in Berührung, sodass die Haftung nicht durch die Carbide beeinträchtigt werden kann. Außerdem liegt die Gleitschicht 18 seitlich an dem Steg 19 an, sodass auch dadurch die Haftung verbessert wird. Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Variante der Fig. 5 und 6. Bei der Schnecke nach Fig. 6 könnte die Ecke 20, die einen spitzen Winkel hat, problematisch sein. Solche Ecken brechen leicht aus. Daher ist gemäß der Fig. 7 vorgesehen, dass zunächst (z.B. über einen halben Schneckenumfang) ein Bett 17' gefräst wird, dessen Grund das gewünschte Untermaß hat. Dabei lässt man einen seitlichen Steg 21 stehen, und es ergibt sich zwangsläufig (durch den Radius des Fräsers) eine abgerundete Ecke 20'. Damit hat dann auch die Gleitschicht 18 eine abgerundete Ecke 20' (siehe Fig. 8), die durch das Grundmaterial der Schnecke eingefasst ist und auf diese Weise weitestgehend vor Ausbrechen geschützt ist.
In the screw according to FIG. 6, it is advantageous that the sliding layer 18 is separated from the wear-resistant layer 13 by a web 19, which consists of the basic material of the screw 11. Thus, the sliding layer 18 does not come with carbides so that the adhesion can not be affected by the carbides. In addition, the sliding layer 18 is laterally on the web 19, so that also the adhesion is improved. FIGS. 7 and 8 show a variant of FIGS. 5 and 6. In the worm according to FIG. 6, the corner 20, which has an acute angle, could be problematic. Such corners break out easily. Therefore, it is provided according to FIG. 7 that initially (eg over a half screw circumference) a bed 17 'is milled whose base has the desired undersize. In doing so, a lateral web 21 is allowed to stand, and it necessarily follows (due to the radius of the milling cutter) a rounded corner 20 '. Thus, then also the sliding layer 18 has a rounded corner 20 '(see Fig. 8), which is bordered by the base material of the screw and is largely protected in this way from breaking.
Claims
Ansprücheclaims
[0001] Verfahren zur Herstellung einer Schnecke (11) für einen Extruder, wobei dieMethod for producing a screw (11) for an extruder, wherein the
Schnecke (11) zumindest in einem Abschnitt mit einer Verschleißschutzschicht (13) versehen ist, wobei man zunächst in einem volen Stab (H') ein Bett (12) für die Verschleißschutzschicht (13) ausbildet, in welchem man danach die Verschleißschutzschicht (13) aufbringt und schließlich die Zwischenräume (14) zwischen den Schneckenstegen (15) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verschleißschutzschicht (13), z.B. aus Wolframcarbid, durch Auftragsschweißen aufbringt und dass man die Zwischenräume (14) mit einem seitlichen Abstand (16, 16') zur Verschleißschutzschicht (13) ausbildet.Worm (11) is provided at least in one section with a wear protection layer (13), wherein first in a volen rod (H ') a bed (12) for the wear protection layer (13) is formed, in which then the wear protection layer (13) and finally forms the intermediate spaces (14) between the screw flights (15), characterized in that the wear protection layer (13), eg made of tungsten carbide, applied by build-up welding and that the intermediate spaces (14) with a lateral distance (16, 16 ') to the wear protection layer (13) is formed.
[0002] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorsehen einerA method according to claim 1, characterized in that when providing a
Gleitschicht (18) in zumindest einem anderen Abschnitt der Schnecke (11) man nach den Verfahrensschritten des Anspruchs 1 die Schnecke (11) in dem Abschnitt bzw. in den Abschnitten, wo die Gleitschicht, z.B. aus Molybdän, aufgebracht werden sol, auf Untermaß bringt, wobei man dabei aber einen seitlichen Abstand (19) zur Verschleißschutzschicht vorsieht, dass man danach in dem Bereich (17) mit Untermaß die Gleitschicht aufbringt und dass man schließlich die Schnecke (11) auf das Solmaß bringt.Sliding layer (18) in at least one other section of the screw (11) according to the method steps of claim 1, the screw (11) in the section or sections where the sliding layer, e.g. made of molybdenum, sol is brought to undersize, but it provides a lateral distance (19) for wear protection layer provides that then in the area (17) with undersize the sliding layer applies and that finally the screw (11) on the Solmaß brings.
[0003] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zwischen denA method according to claim 2, characterized in that between the
Verfahrens schritten von Anspruch 1 und 2 die Schnecke nitriert.Process steps of claim 1 and 2, the screw nitrided.
[0004] Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass man vor denA method according to claim 2 or 3, characterized in that before the
Verfahrens schritten des Anspruchs 2 Bereiche der Schnecke, auf die keine Gleitschicht aufgebracht werden sol, maskiert.Process steps of claim 2 areas of the screw on which no sliding layer to be applied, masked.
[0005] Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man für die Gleitschicht (18) zumindest in dem Bereich, der an den Abschnitt mit der Verschleißschutzschicht (13) anschließt, ein Bett (17') mit seitlichem Steg (21) fräst, sodass der Grund des Bettes (17') das Untermaß hat.Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that for the sliding layer (18) at least in the region which adjoins the portion with the wear protection layer (13), a bed (17 ') with lateral web ( 21), so that the bottom of the bed (17 ') is undersized.
[0006] Schnecke für einen Extruder, wobei die Schnecke (11) zumindest in einemScrew for an extruder, wherein the screw (11) at least in one
Abschnitt mit einer Verschleißschutzschicht (13) versehen ist und in zumindest einem anderen Abschnitt mit einer Gleitschicht (18) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (18), z.B. aus Molybdän, einen seitlichen Abstand (19) zur Verschleißschutzschicht (13), z.B. aus Wolframcarbid, hat.Section is provided with a wear protection layer (13) and is provided in at least one other section with a sliding layer (18), characterized in that the sliding layer (18), e.g. of molybdenum, a lateral distance (19) to the wear protection layer (13), e.g. made of tungsten carbide.
[0007] Schnecke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (18) im Endbereich, der der Verschleißschutzschicht (13) zugewandt ist, in einem
Bett (17') eingefasst ist und eine abgerundete Ecke (20') hat.
Screw according to claim 6, characterized in that the sliding layer (18) in the end region, which faces the wear protection layer (13), in one Bed (17 ') is bordered and has a rounded corner (20').
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