[发明专利]双螺杆机用高耐磨性能的硼化铁合金螺杆元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及双螺杆挤出(造粒)机用硼化铁合金螺杆元件；尤其涉及一种运用机械加工和表面材料改质技术制作的双螺杆机用高耐磨性能的硼化铁合金螺杆元件及其制造方法。

背景技术

随着我国塑胶行业、LED行业、线缆行业、食品行业、饲料行业、建材行业的快速发展，这些行业大量地装备双螺杆挤出机、从而大大地改变了单螺杆机粉碎和输送效率低、混炼均匀性差、产能不高等缺陷；

但随着双螺杆机的不断升级换代，如机器转速由400转/分钟提高到800～1000转/分钟，在塑胶等原料中大量添加玻纤、陶瓷、树脂、尼龙、碳酸钙等高磨损填充料，因此传统高速钢螺杆元件的耐磨性能就无法满足高速双螺杆机工况的需求，所以发明高耐磨性能螺杆元件成为行业的当务之急；

目前我国的双螺杆机螺杆元件主要采用38CrMoAl氮化钢和W₆Mo₅Cr₄V₂高速钢制作，上述钢材制作的螺杆元件在含有大量玻纤、陶瓷、树脂、尼龙、碳酸钙等填充料介质的双螺杆机工况中会被快速磨损，一般2-3个月必须停机更换螺杆元件，存在使用寿命短和生产产品质量一致性差等缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中存在的双螺杆机螺杆元件耐磨性能低、使用寿命短、生产的产品质量一致性差这些技术问题，本发明提供了一种双螺杆机用高耐磨性能的硼化铁合金螺杆元件及其制造方法。

为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：

一种双螺杆机用高耐磨性能的硼化铁合金螺杆元件，包括本体、硼化铁合金层；所述硼化铁合金层均匀同心地熔融在本体的表层，所述硼化铁合金层的整体厚度为50～150μm。

进一步，所述本体为高铬高碳模具钢，所述模具钢为Cr12MoV。

进一步，所述硼化铁合金层由铁和硼组成。

进一步，所述本体通过浸入盐浴炉浸渍熔融硼化铁合金层,所述浸渍的溶液成份为工业硼砂58～80%、电解铝4～12%、氯化钠8～15%、碳酸钠8～15%。

一种双螺杆机用高耐磨性能的硼化铁合金螺杆元件的制造方法，包括以下步骤，

S1.机械加工工艺：选材、分切、调质、拉制内花键、数控车床切削加工、数控铣床切削加工、CNC切削加工、数控磨床磨削加工。

S2.盐浴浸渍熔融工艺：前处理、预热、盐浴浸渍熔融硼化铁合金层、后处理、除盐垢、数控平面磨床加工产品端平面。

其中，所述S1步骤具体包括，

A1：选材，根据盐浴浸渍熔融工艺对钢材成份指标要求，选择高铬高碳成份的Cr12MoV模具钢为螺杆元件基材；

A2：按螺杆元件产品导程长度分切钢坯；

A3：对Cr12MoV的螺杆元件钢坯进行调质；

A4：拉床拉制渐开线内花键；

A5：数控车床切削加工螺杆元件钢坯；

A6：数控铣床切削加工螺杆元件钢坯；

A7：CNC精加工螺杆元件钢坯；

A8：数控磨床磨削加工螺杆元件钢坯至标准尺寸，表面粗糙度为Ra0.4。

其中，所述S2步骤具体包括，

B1：对S1步骤加工合格的螺杆元件钢坯进行淬火、低温回火、高温回火的前处理。

B2：将经前处理的螺杆元件钢坯进行装卡预热，预热温度为150～200℃，时间为20分钟；

B3：将装卡预热处理后的螺杆元件钢坯浸入盐浴炉浸渍熔融硼化铁合金层；浸渍的溶液成份为工业硼砂58～80%、电解铝4～12%、氯化钠8～15%、碳酸钠8～15%，浸渍熔融温度为900～1000℃，时间为8～10小时；

B4：对完成熔融硼化铁合金层螺杆元件进行淬火、低温回火的后处理；

B5：对盐浴熔融硼化铁合金螺杆元件进真空电炉除盐垢，温度为800～880℃，时间为2～3小时；

B6：数控平面磨床加工产品端平面，产品端平面垂直度为0.015MM。

优选的，其B1步骤所述淬火温度为900～1000℃，时间为2～3小时；低温回火温度为180～300℃，时间为1～2小时；高温回火温度为500～600℃，时间为1～2小时。

优选的，其B4步骤所述淬火温度为900～1000℃，时间为2～3小时；低温回火温度为180～300℃，时间为1～2小时。