JPH03223403A - プラスチック成形機用スクリューの製造方法および合金層の形成方法 - Google Patents

プラスチック成形機用スクリューの製造方法および合金層の形成方法

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JPH03223403A
JPH03223403A JP2014810A JP1481090A JPH03223403A JP H03223403 A JPH03223403 A JP H03223403A JP 2014810 A JP2014810 A JP 2014810A JP 1481090 A JP1481090 A JP 1481090A JP H03223403 A JPH03223403 A JP H03223403A
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小室 彰密
Mitsumasa Yamamoto
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はプラスチック成形機用スクリューの製造方法お
よび合金層の形成方法にかがわるもので、とくにカプセ
ルとしてガラス粉末を溶射することにより、耐摩耗性お
よび耐腐食性に優れた製品を安価に製造することができ
るプラスチック成形機用スクリューの製造方法および合
金層の形成方法に関するものである。
[従来の技術] 従来からスクリューその他の製品の耐摩耗性および耐腐
食性を改善するために、その表面にこうした特性に優れ
た合金層を形成す−ることが行われている。
一例として特開昭63−162801号に開示されてい
る樹脂加工機械用スクリューの製造法を第7図にもとづ
き概説する。
第7図は上記製造法の一工程を示す開面図で、耐摩耗性
および耐腐食性の合金粉末を冷間静水圧加圧処理(CI
P)によりスクリュー形状に形成して円筒状の圧粉体1
を得る。この円筒状の圧粉体1の中に焼結接合用芯金2
を挿入し、熱間静水圧加圧処理(HI P)により円筒
状の圧粉体1の成形、および焼結接合用芯金2との接合
を行う。
最後に加工ないし研削により製品形状とする。
しかしながらこの製造方法では冷間静水圧加圧処理(C
IP)を必要とするため、コストアップになるという問
題がある。
従来の製造方法の他の例としては、第8図に示すように
、耐摩耗性および耐腐食性の合金粉末3をスクリュー母
材4と円筒状のカプセル5との間に充填し、熱間静水圧
加圧処理(HIP)により上記合金粉末3を焼結し、カ
プセル5を除去後、製品形状に加工することも行われて
いる。
この従来の方法では、焼結した状態の合金粉末3が硬質
でゐるため、HIP成形後スクリュー形状に加工する工
程のコストが高いという他の問題がある。また、こうし
た製品形状に類似する外形を形成するニアネット成形が
必要であるために、このスクリューを含めて三次元的に
複雑な形状を有する製品の場合には、上記カプセル5に
相当するカプセルの製作コストが上昇するという問題も
ある。
[発明が解決しようとするl1M] 本発明は以上のような諸問題にかんがみてなされたもの
で、従来のようにCIP処理を必要とせず、またHIP
処理用の従来からの円筒状のカプセルも使用しないで、
耐摩耗性および耐腐食性のあるスクリュー等の製品を安
価に製造することができるプラスチック成形機用スクリ
ューの製造方法および合金層の形成方法を提供すること
を課題とする。
[課題を解決するための手段] すなわち第一の発明は、スクリュー母材の表面に耐摩耗
性および耐腐食性の合金層を形成するプラスチック成形
機用スクリューの製造方法であって、上記スクリュー母
材を所定のスクリュー形状に加工してスクリュー形状母
材を準備する工程と、このスクリュー形状母材の表面に
耐摩耗性および耐腐食性の合金粉末を溶射して合金粉末
溶射層を形成する工程と、この合金粉末溶射層の表面に
ガラス粉末を溶射してガラス粉末溶射層を形成し、HI
P用母材を準備する工程と、加熱処理を先行させた熱間
静水圧加圧処理により上記ガラス粉末溶射層を上記スク
リュー形状に合わせて加圧処理してガラス層を形成する
とともに上記合金粉末溶射層を加圧焼結して合金層を形
成する工程と、上記ガラス層を除去する工程と、上記合
金層を上記所定のスクリュー形状に合わせて加工する工
程とを有することを特徴とするプラスチック成形機用ス
クリューの製造方法である。
また第二の発明は、製品母材の表面に耐摩耗性および耐
腐食性の合金層を形成する合金層の形成方法であって、
上記製品母材を所定の製品形状に加工して製品形状母材
を準備する工程と、この製品形状母材の表面に耐摩耗性
および耐腐食性の合金粉末を溶射して合金粉末溶射層を
形成する工程と、この合金粉末溶射層の表面にガラス粉
末を溶射してガラス粉末溶射層を形成し、HIP用母材
を準備する工程と、加熱処理を先行させた熱間静水圧加
圧処理により上記ガラス粉末溶射層を上記製品形状に合
わせて加圧処理してガラス層を形成するとともに上記合
金粉末溶射層を加圧焼結して合金層を形成する工程と、
上記ガラス層を除去する工程と、上記合金層を上記所定
の製品形状に合わせて加工する工程とを有することを特
徴とする合金層の形成方法である。
つぎに、第1図ないし第6図にもとづき本発明をより詳
細に説明する。まず第1図に示すような円柱状のスクリ
ュー母材(製品母材)10をスクリュー形状(製品形状
)に加工することによりスクリュー形状母材(製品形状
母材)11を準備する(第2図)。このスクリュー母材
10の材質としては、Cr−Mo鋼、冷間および熱間工
具鋼、高速度工具鋼などがある。
またスクリュー形状母材11の寸法としては、第3図に
示すように、最終製品(スクリュー)寸法より所定寸法
A(たとえば0.5mm)だけ少なく設定する。
つぎに第4図に示すように、上記スクリュー形状母材1
1の表面上に溶射処理により耐摩耗性および耐腐食性の
合金粉末を溶射して合金粉末溶射層12を厚さB(たと
えば1aII)に形成する。この合金粉末としてはFe
系、Ni系あるいはC。
系のものを採用する。
つぎに、同じく第4図に示すように、上記合金粉末溶射
層12の上にガラス粉末を溶射してガラス粉末溶射層1
3を形成するすることにより、HIP用母材14を形成
する。なお、上記ガラス溶射粉末層13内にはピンホー
ルなどの貫通孔が残らないようにする。またガラス粉末
溶射層13の材質としては、軟化温度の低い、たとえば
ノ(イレックスガラスが望ましい。この溶射の厚さはC
(たとえば1 ff1m)とする。
こうした準備の完了後、HIP用母材14をHIP処理
することにより、合金粉末溶射層12を真密度になるよ
うに加圧焼結する。
ここでHIP処理条件としては、加熱処理を先行させる
温度先行タイプとする。すなわち第5図に示すように、
まずガラスの軟化温度以上()(イレックスガラスでは
750℃)にまでHI P炉内の温度を上げることによ
りガラスが破損する恐れがない状態にしたのち、加熱温
度をさらに上昇させるとともに炉内圧力を上昇させ、合
金粉末溶射層12の加圧焼結を図る。
こうした温度先行タイプとした理由は、ガラスの軟化点
以下で加圧処理を開始するとガラスが破損するため、ア
ルゴン等の圧媒ガスが合金粉末溶射N112内に侵入し
、合金粉末溶射層12の加圧焼結が不可能になるからで
ある。つまりこの温度先行タイプとすることによりガラ
ス粉末溶射層13がまず軟化し、HIP処理における合
金粉末溶射層12の加圧焼結の収縮によく追随すること
ができることとなる。
なおHIP条件としては、加熱温度950℃〜1100
℃、加圧圧力1000 Kgf/cポ、処理時間2〜4
時間である。
こうしたHIP処理によって合金粉末溶射層12は、収
縮寸法D(第3図)だけ収縮するとともに合金層15と
なり、ガラス粉末溶射層13はガラス層16となる(第
6図)。
このガラス層16をか性ソーダにより溶出、あるいは機
械加工により除去する。さらに、第3図に示すように上
記合金層15を研磨加工により(研磨寸法E)、スクリ
ュー(最終製品)17に仕上げる。
つまり本発明においては、ガラス軟化以上でHIP処理
を開始することにより上記ガラス粉末溶射層13ないし
はガラス層16をカプセルとして用いることによって、
合金粉末溶射層12を確実に被覆した上で加圧焼結する
ことができる。
なお、本発明はスクリューのみならず、一般の部品に異
種材料のコーティングを施す場合に有効であり、とくに
複雑な外形を有し、HI P用カプセルの製作コストが
かかるもの、たとえば多条ネジ、あるいは混連プロペラ
などの表面に合金層を形成するために好適である。
[作用コ 本発明によるプラスチック成形機用スクリューの製造方
法および合金層の形成方法においては、スクリュー等所
定の製品の形状にあらかじめ加工した母材に耐摩耗性お
よび耐腐食性の合金粉末を溶射するとともに、さらにそ
の上にガラス溶射層を形成した上でHIP処理すること
としたので、加熱により軟化したガラスが加圧により母
材の外形に追随し内部の合金溶射層の焼結を実現するこ
とができる。このガラスは簡単な処理により除去するこ
とが可能であり、最終製品として加工することも低コス
トでこれを行うことができる。
したがって、耐摩耗性および耐腐食性の合金層を低コス
トで形成することができるものである。
[実施例] つぎに本発明の一実施例を説明する 第1表に合金粉末の組成の一例を示す。
第1表 なお上記合金粉末に、たとえばWC,NbC。
VCなどの炭化物、TiBZ、MoBなどのほう化物、
あるいはA 1203、ZrO2などの酸化物等の硬質
粒子を必要に応じて添加することにより硬度の向上をは
かることもできる。
HIP条件としては、既述のように、加熱温度950℃
〜1100℃、加圧圧力1000Kgf/crrf、処
理時間2〜4時間である。
かくして、低コストで耐摩耗性および耐腐食性の合金層
15をスクリュー形状母材11表面上に形成することが
できた。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、従来の粉体焼結方法にお
いて、カプセルの機能を有する被覆体をガラス粉末から
構成し、加熱先行によりガラスの破損を防止するととも
に、合金粉末溶射層の収縮に追随して軟化したガラス層
によりその表面を被覆させたので、従来のような高価な
処理を行うことなく、また加工処理も安価にすみ、低コ
ストで耐摩耗性および耐腐食性のスクリューを製造し、
あるいは耐摩耗性および耐腐食性の合金層を形成するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるプラスチック成形機用スクリュー
の製造方法および合金層の形成方法におけるスクリュー
母材10の正面図、 第2図は同、スクリュー形状母材11の断面図、 第3図は同、成形寸法の断面説明図。 第4図は同、HIP用母材14の断面図、第5図は同、
加熱先行処理のグラフ、 第6図は同、スクリュー(最終製品)17の断面図、 第7図は従来の製造方法の一工程を示す縦断面図、 第8図は、従来の他の製造方法の一工程を示す縦断面図
である。 1・・・・・・円筒状の圧粉体 2.、、、、、焼結接合用芯金 3 、、、、、、耐摩耗性および耐腐食性の合金粉末4
・・・・・・スクリュー母材 5 、、、、、、円筒状のカプセル 10、、、、、、スクリュー母材(製品母材)11 、
、、、、、スクリュー形状母材(製品形状母材)12、
、、、、、合金粉末溶射層 13 、、、、、、ガラス粉末溶射層 14 、、、、、、HI P用母材 15 、、、、、、合金層 16 、、、、、、ガラス層 17 、、、、、、スクリュー(最終製品)A、、、、
、、、、スクリュー(最終製品)17とスクリュー形状
母材11の機械加工 寸法との差 B、、、、、、、、合金粉末溶射層12の寸法C,,、
、、、、、ガラス粉末溶射層13の寸法り、、、、、、
、、HI P処理による合金粉末溶射層12の収縮寸法

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)スクリュー母材の表面に耐摩耗性および耐腐食性
    の合金層を形成するプラスチック成形機用スクリューの
    製造方法であつて、 前記スクリュー母材を所定のスクリュー形状に加工して
    スクリュー形状母材を準備する工程と、このスクリュー
    形状母材の表面に耐摩耗性および耐腐食性の合金粉末を
    溶射して合金粉末溶射層を形成する工程と、 この合金粉末溶射層の表面にガラス粉末を溶射してガラ
    ス粉末溶射層を形成し、HIP用母材を準備する工程と
    、 加熱処理を先行させた熱間静水圧加圧処理により前記ガ
    ラス粉末溶射層を前記スクリュー形状に合わせて加圧処
    理してガラス層を形成するとともに前記合金粉末溶射層
    を加圧焼結して合金層を形成する工程と、 前記ガラス層を除去する工程と、 前記合金層を前記所定のスクリュー形状に合わせて加工
    する工程とを有することを特徴とするプラスチック成形
    機用スクリューの製造方法。
  2. (2)製品母材の表面に耐摩粍性および耐腐食性の合金
    層を形成する合金層の形成方法であつて、前記製品母材
    を所定の製品形状に加工して製品形状母材を準備する工
    程と、 この製品形状母材の表面に耐摩耗性および耐腐食性の合
    金粉末を溶射して合金粉末溶射層を形成する工程と、 この合金粉末溶射層の表面にガラス粉末を溶射してガラ
    ス粉末溶射層を形成し、HIP用母材を準備する工程と
    、 加熱処理を先行させた熱間静水圧加圧処理により前記ガ
    ラス粉末溶射層を前記製品形状に合わせて加圧処理して
    ガラス層を形成するとともに前記合金粉末溶射層を加圧
    焼結して合金層を形成する工程と、 前記ガラス層を除去する工程と、 前記合金層を前記所定の製品形状に合わせて加工する工
    程とを有することを特徴とする合金層の形成方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103692635A (zh) * 2013-12-18 2014-04-02 章鹏 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
CN103717330A (zh) * 2011-08-01 2014-04-09 科倍隆有限公司 制造用于螺旋式机器的处理元件的方法和处理元件坯料
CN110181050A (zh) * 2019-06-04 2019-08-30 合肥工业大学 一种WRe/TZM/石墨的SPS烧结连接方法
CN112893843A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 中国矿业大学 一种MoNiB金属陶瓷螺纹元件的制备方法

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