本發明屬于熱等靜壓技術領域，具體涉及一種雙螺桿擠出機螺紋元件的熱等靜壓制備方法。

背景技術：

隨著塑膠行業、食品行業、醫藥行業、建材行業的飛速發展，這些行業對雙螺桿擠出機的螺紋元件的耐磨、耐蝕和抗高溫氧化性能要求越來越高。目前國內的螺紋元件主要由高速鋼加工制造而成，當原料中含有玻纖、尼龍、碳酸鈣等高磨損物或含有腐蝕性的添加物時，高速鋼螺紋元件使用壽命大大縮短，不能滿足使用要求。與高速鋼相比，高溫合金具有更高的硬度，更優異的耐磨性、耐蝕性和抗高溫氧化性，能夠有效的抵抗磨料的磨損，同時兼具優良的耐腐蝕性能。

采用熱等靜壓法制備的高溫合金具有組織均勻、晶粒細小、氧含量低、致密度高等優異的特性，目前，國內尚未有關于高溫合金螺紋元件的研究報道。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種雙螺桿擠出機螺紋元件的熱等靜壓制備方法，克服傳統螺紋元件的使用性能不足問題，提高螺紋元件的耐磨損、耐腐蝕和抗高溫氧化性能，延長螺紋元件的使用壽命。

為了實現這一目的，本發明采取的技術方案是：

一種雙螺桿擠出機螺紋元件的熱等靜壓制備方法，應用于高溫合金螺紋元件的制備：

(1)包套結構設計及焊接

包套結構包括包套上蓋、導氣管、包套內芯、外包套和包套底蓋；采用氬弧焊接方式焊接包套；

(2)原料粉末選擇

選用氧含量小于150ppm，粒度區間為100～300目的高溫合金粉末，高溫合金粉末的燒結活性和流動性根據工藝需要選擇；

(3)粉末裝填及封焊

裝粉前擦拭包套，裝粉過程中控制裝粉密度，裝粉完成后封焊包套，采用熔焊及加焊方式確保熱等靜壓過程中焊縫區強度符合工藝要求；

(4)真空脫氣

包套的真空脫氣在加熱爐中進行，脫氣過程中伴隨加熱，脫氣溫度為300℃～500℃，最終真空度小于等于2×10^-3Pa，保溫時間為6小時；

真空脫氣通過導氣管完成，真空脫氣完成后將導氣管封焊；

(5)熱等靜壓燒結致密化

將真空脫氣后的包套放入熱等靜壓爐內進行燒結致密化；

(6)加工成螺紋元件

將完成的熱等靜壓致密化的包套進行機械加工，去除外包套、導氣管、包套上蓋和包套底蓋，通過線切割成和磨削加工獲得設定尺寸的螺紋元件。

進一步的，如上所述的一種雙螺桿擠出機螺紋元件的熱等靜壓制備方法，包套中各部件的尺寸根據螺紋元件產品的形狀和尺寸、高溫合金粉末裝粉密度和收縮率確定。

進一步的，如上所述的一種雙螺桿擠出機螺紋元件的熱等靜壓制備方法，包套內芯選用中碳鋼，包套上蓋、包套內芯、外包套和包套底蓋采用軟鋼材質。

進一步的，如上所述的一種雙螺桿擠出機螺紋元件的熱等靜壓制備方法，包套內芯的上、下端頭各車加工長度為8mm的凹槽，凹槽壁厚為2mm。

進一步的，如上所述的一種雙螺桿擠出機螺紋元件的熱等靜壓制備方法，步驟(3)粉末裝填及封焊中，裝粉前用丙酮、酒精中的一種擦拭包套，去除包套表面的灰塵、油污和汗漬。

進一步的，如上所述的一種雙螺桿擠出機螺紋元件的熱等靜壓制備方法，步驟(3)粉末裝填及封焊中，裝粉過程中控制裝粉密度具體為：通過敲擊外包套，提高裝粉密度至60％以上。

進一步的，如上所述的一種雙螺桿擠出機螺紋元件的熱等靜壓制備方法，步驟(5)熱等靜壓燒結致密化中，熱等靜壓的工藝是溫度為1000℃，壓力120MPa，保溫時間為5h。

本發明技術方案的有益效果在于：

采用熱等靜壓法制備高溫合金螺紋元件既是螺紋元件材料選擇的首例，也是螺紋元件成型技術的創新，與傳統的螺紋元件相比，本發明方法大大提高了螺紋元件的使用壽命，具有廣闊的市場前景。該方法制備的螺紋元件具有內部組織均勻，氧含量低于150ppm，致密度達99％以上，具有高硬度、高耐磨性以及優越的耐蝕性和抗高溫氧化性等優點，質量穩定可靠，與傳統的螺紋元件相比，使用壽命提高了3～5倍。

附圖說明

圖1為雙螺桿擠出機螺紋元件的熱等靜壓制備方法中包套結構示意圖；

圖2為雙螺桿擠出機螺紋元件的熱等靜壓制備方法流程圖。

圖中：1上下框架，2蛇形架，3支撐架，4側擋架，5條帶。

具體實施方式

下面通過附圖和具體實施例對本發明技術方案進行進一步詳細說明。

本發明公開了一種雙螺桿擠出機螺紋元件的熱等靜壓制備方法，以制造一種尺寸為φ65×φ37×56mm的熱等靜壓雙螺桿擠出機螺紋元件為例，說明本方法的具體實施方式。

(1)包套結構設計及焊接

如圖1所示，包套結構包括包套上蓋、導氣管、包套內芯、外包套和包套底蓋；采用氬弧焊接方式焊接包套。

包套中各部件的尺寸根據螺紋元件產品的形狀和尺寸、高溫合金粉末裝粉密度和收縮率確定。

為保證包套內芯具有良好的綜合機械性能，包套內芯選用中碳鋼，為防止熱等靜壓過程中包套內芯和外包套收縮不同導致的包套拉裂現象發生，包套內芯上、下端頭各車加工長度為8mm的凹槽，凹槽壁厚為2mm，綜合材料成本和焊接性能考慮，包套上、下端蓋和外包套采用軟鋼材質。采用氬弧焊接方式焊接包套。

(2)原料粉末選擇

選用氧含量小于150ppm，粒度區間為100～300目的高溫合金粉末，確保粉末具有較高的燒結活性和良好的流動性。高溫合金粉末的燒結活性和流動性根據工藝需要選擇。

(3)粉末裝填及封焊

裝粉前用丙酮或酒精擦拭包套，去除包套表面的灰塵、油污和汗漬，確保粉末不被污染，裝粉過程中敲擊包套外壁，提高裝粉密度至60％以上，裝粉完成后封焊包套，采用熔焊及加焊方式確保熱等靜壓過程中焊縫區具有足夠的強度。

(4)真空脫氣

包套的真空脫氣在加熱爐中進行，脫氣過程中伴隨加熱，脫氣溫度為300℃～500℃，最終真空度小于等于2×10^-3Pa，保溫時間為6小時，真空脫氣通過導氣管完成，真空脫氣完成后將導氣管封焊。

(5)熱等靜壓燒結致密化

將真空脫氣后的包套放入熱等靜壓爐內進行燒結致密化。本例中的熱等靜壓的工藝為溫度1000℃，壓力120MPa，保溫時間5h。

(6)加工成螺紋元件

將完成的熱等靜壓致密化的包套進行機械加工，去除外包套、除氣導管、包套端蓋，線切割成56mm長度，通過磨削加工獲得尺寸為φ65×φ37×56mm的螺紋元件。

該方法制備的螺紋元件具有內部組織均勻，氧含量低于150ppm，致密度達99％以上，具有高硬度、高耐磨性以及優越的耐蝕性和抗高溫氧化性等優點，質量穩定可靠，與傳統的螺紋元件相比，使用壽命提高了3～5倍。