(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109402524 A(43)申请公布日 2019.03.01
(21)申请号 201811301543.1(22)申请日 2018.11.02
(71)申请人 宁波威瑞精密机械有限公司
地址 315800 浙江省宁波市北仑区新碶恒
山西路665号(72)发明人 赵本根
(74)专利代理机构 无锡市汇诚永信专利代理事
务所(普通合伙) 32260
代理人 王闯(51)Int.Cl.
C22C 38/36(2006.01)C22C 38/22(2006.01)C22C 38/24(2006.01)C22C 38/30(2006.01)C22C 33/02(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
B22F 5/06(2006.01)B22F 3/14(2006.01)
CN 109402524 A(54)发明名称
无卤专用螺杆基材及其制造方法(57)摘要
本发明公开了一种无卤专用螺杆基材，其中，杆芯为韧性高的合金工具钢，外层合金包覆
外层合金的组分按重量百分比，包括：于杆芯外，
C 1.8-2.8％，Cr 3.8-4.4％，Mo 6.0-8.0％，W 6.0-7.0％，V 5.5-6.5％，Co 10.0-12.0％，余量为Fe。本发明还提供了该无卤专用螺杆基材的制造方法，先经锻造、热处理和机械加工，得到杆芯，然后配置粉体压制形成管型坯料，于高温炉中加热使坯料熔融膨胀，将杆芯挤入管形坯料的内腔，使坯料覆盖于杆芯的表面，随后将覆有坯料的杆芯装入模具中进行热压烧结成型，随后随炉缓慢冷却至室温，取出产品，经磨削加工成螺杆基材。本发明的产品能够适用于无卤塑料与玻纤的使用场合中，将正常生产周期延长至8～12个月，避免了质量、产能低等不良现象的发生。
CN 109402524 A
权 利 要 求 书
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1.一种无卤专用螺杆基材，其特征在于，杆芯为韧性高的合金工具钢，外层合金包覆于杆芯外，外层合金的组分按重量百分比，包括：C 1.8-2.8％，Cr 3.8-4.4％，Mo 6.0-8.0％，W 6.0-7.0％，V 5.5-6.5％，Co 10.0-12.0％，余量为Fe。
2.如权利要求2所述的无卤专用螺杆基材，其特征在于，外层合金的组分按重量百分比，包括：C 2.0-2.5％，Cr 4.0-4.2％，Mo 6.8-7.2％，W 6.4-6.8％，V 6.1-6.5％，Co 10.4-10.8％，余量为Fe。
3.如权利要求3所述的无卤专用螺杆基材，其特征在于，外层合金的组分按重量百分比，包括：C 2.3％，Cr 4.2％，Mo 7.0％，W 6.5％，V 6.5％，Co 10.5％，余量为Fe。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的无卤专用螺杆基材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)经锻造、热处理和机械加工，得到杆芯；(2)按比例配置外层合金的各组分材料粉体，压制形成管型坯料，于高温炉中加热使坯料熔融膨胀，将杆芯挤入管形坯料的内腔，使坯料覆盖于杆芯的表面，随后将覆有坯料的杆芯装入模具中进行热压烧结成型；
(3)烧结后，随炉缓慢冷却至室温，取出产品，经磨削加工成螺杆基材。5.如权利要求4所述的无卤专用螺杆基材的制造方法，其特征在于，坯料在高温炉内的加热温度为1150-1250℃。
6.如权利要求4所述的无卤专用螺杆基材的制造方法，其特征在于，热压烧结在烧结炉中进行，具体在850-950℃温度、350-400kg/cm2压力下，并保温3-6min。
7.如权利要求4所述的无卤专用螺杆基材的制造方法，其特征在于，杆芯的加工步骤为：
(1a)浇注钢锭成型，将钢锭加热至750-800℃保温3h；(1b)对获得的坯材缓慢加热3-4h至1100℃后，再保温1h；(1c)对钢锭进行六面锻造，然后保持在1100-950℃范围内，将钢锭镦粗，旋转压平，之后校直、修正尺寸、整圆，锻造成杆芯，保温3h；
(1d)对杆芯热处理，采用锻造余热淬火，再以700-750℃高温回火1-2h，最后自然冷却至室温。
8.如权利要求7所述的无卤专用螺杆基材的制造方法，其特征在于，钢锭以重量百分比由下列组分组成：C 1.8-2.5％，Si≤0.8％，Mn≤0.6％，P≤0.03％，S≤0.03％，Cr 11-13.5％，Ni≤0.015％，V 0.15-0.35％，B≤0.0015％，余量为Fe。
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说 明 书
无卤专用螺杆基材及其制造方法
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技术领域
[0001]本发明涉及环保型塑料制品生产设备领域，尤其涉及一种无卤专用螺杆基材及其制造方法。
背景技术
[0002]随着社会发展的不断进步，人们生活水平的逐步提高，健康已成为人们追求更为广泛的共同话题，除了人们每天的正常饮食外，日常生活中，塑料制品无不时时刻刻与我们紧密相连——所有饮品包装，家用电器等等，而健康离不开环保，而新型环保塑料制品不可避免成了该领域的主导。所谓环保塑料就是达到食用与使用过程中国际标准，且在燃烧过程中无任何有毒气体释放，对人体无任何侵害和行业要求，而无卤新型配方塑料恰恰成为该行业制品的主流，而无卤素成份的塑料在生产过程中会产生较强的气体腐蚀性，对塑机螺杆组件的使用寿命产生极强损害——腐蚀磨损。[0003]现有的塑机螺杆组件基材，是根据传统塑料原料通过添加混合剂等比例的大小来选用市场上的特殊钢材，而目前市场上最为特殊的螺杆基材为粉末高速钢，该钢种高耐磨、低抗腐蚀，暂无法满足无卤塑料正常生产，而正常无卤塑料制品生产，均会添加各类玻纤30％左右，故而目前的螺杆基材暂达不到同时又抗腐蚀又抗磨耗的双重要求。[0004]目前塑机螺杆组件基材受无卤塑料影响，主要体现在以下三方面：[0005]①同等级别的塑机螺杆组件，原有卤塑料正常生产使用寿命至少一年以上，而换成无卤塑料，正常生产使用寿命三个月左右，甚至更短；[0006]②同等级别的塑机螺杆组件，原有卤塑料加玻纤30％，正常生产使用寿命一年至二年，而换成无卤塑料加玻纤30％，生产使用寿命只有1～2个月时间；
[0007]③由于无卤塑料生产过程中的高温酸气腐蚀和玻纤磨损的双重因素，塑机螺杆组件的使用寿命大大缩短，使得产品生产的成本增加，并造成质量、产能低等不良现象。[0008]因此，本领域的技术人员致力于开发一种改良后的新型无卤专用螺杆基材，提高其耐磨抗腐蚀性，从而延长使用寿命，提高产能。发明内容
[0009]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有螺杆基材暂达不到同时又抗腐蚀又抗磨耗的双重要求的缺点。[0010]为实现上述目的，本发明提供了一种无卤专用螺杆基材，其包括杆芯和外层合金，杆芯为韧性高的合金工具钢，外层合金包覆于杆芯外，外层合金的组分按重量百分比，包括：C1.8-2.8％，Cr 3.8-4.4％，Mo 6.0-8.0％，W 6.0-7.0％，V 5.5-6.5％，Co 10.0-12.0％，余量为Fe。[0011]进一步地，外层合金的组分按重量百分比，包括：C 2.0-2.5％，Cr 4.0-4.2％，Mo 6.8-7.2％，W 6.4-6.8％，V 6.1-6.5％，Co 10.4-10.8％，余量为Fe。[0012]优选地，外层合金的组分按重量百分比，包括：C 2.3％，Cr 4.2％，Mo 7.0％，W
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说 明 书
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6.5％，V 6.5％，Co 10.5％，余量为Fe。
[0013]本发明还提供了一种上述的无卤专用螺杆基材的制造方法，具体包括以下步骤：[0014](1)经锻造、热处理和机械加工，得到杆芯；[0015](2)按比例配置外层合金的各组分材料粉体，压制形成管型坯料，于高温炉中加热使坯料熔融膨胀，将杆芯挤入管形坯料的内腔，使坯料覆盖于杆芯的表面，随后将覆有坯料的杆芯装入模具中进行热压烧结成型；[0016](3)烧结后，随炉缓慢冷却至室温，取出产品，经磨削加工成螺杆基材。[0017]进一步地，坯料在高温炉内的加热温度为1150-1250℃。[0018]进一步地，热压烧结在烧结炉中进行，具体在850-950℃温度、350-400kg/cm2压力下，并保温3-6min。[0019]进一步地，杆芯的加工步骤为：[0020](1a)浇注钢锭成型，将钢锭加热至750-800℃保温3h；[0021](1b)对获得的坯材缓慢加热3-4h至1100℃后，再保温1h；[0022](1c)对钢锭进行六面锻造，然后保持在1100-950℃范围内，将钢锭镦粗，旋转压平，之后校直、修正尺寸、整圆，锻造成杆芯，保温3h；[0023](1d)对杆芯热处理，采用锻造余热淬火，再以700-750℃高温回火1-2h，最后自然冷却至室温。
[0024]更进一步地，钢锭以重量百分比由下列组分组成：C 1.8-2.5％，Si≤0.8％，Mn≤0.6％，P≤0.03％，S≤0.03％，Cr 11-13.5％，Ni≤0.015％，V 0.15-0.35％，B≤0.0015％，余量为Fe。
[0025]技术效果：[0026](1)本发明提供了一种新型的无卤专用螺杆基材的制造方法，经过热压烧结将配制的坯料成型与杆芯外部，并具有与传统粉末合金钢相当的力学性能；[0027](2)本发明提供了一种新型无卤螺杆基材所制作的螺杆组件，能够适用于无卤塑料+玻纤的使用场合中，将正常生产周期延长至8～12个月，有效解决了该领域生产成本高、使用寿命短的问题。
[0028]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。附图说明
[0029]图1是传统粉末合金钢内部组织图(热处理前)。[0030]图2是传统粉末合金钢内部组织图(热处理后)。
[0031]图3是本发明的螺杆基材的外层合金的内部组织图(热处理前)。[0032]图4是本发明的螺杆基材的外层合金的内部组织图(热处理后)。
具体实施方式
[0033]本发明提供了一种无卤专用螺杆基材，其杆芯为韧性高的合金工具钢，外层合金包覆于杆芯外，外层合金的组分按重量百分比，包括：C 1.8-2.8％，Cr 3.8-4.4％，Mo 6.0-8.0％，W 6.0-7.0％，V 5.5-6.5％，Co 10.0-12.0％，余量为Fe。
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CN 109402524 A[0034]
说 明 书
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上述的无卤专用螺杆基材的制造方法，具体包括以下步骤：
[0035](1)经锻造、热处理和机械加工，得到杆芯，其加工步骤如下：[0036](1a)浇注钢锭成型，钢锭以重量百分比由下列组分组成：C 1.8-2.5％，Si≤0.8％，Mn≤0.6％，P≤0.03％，S≤0.03％，Cr 11-13.5％，Ni≤0.015％，V 0.15-0.35％，B≤0.0015％，余量为Fe；将钢锭加热至750-800℃保温3h；[0037](1b)对获得的坯材缓慢加热3-4h至1100℃后，再保温1h；[0038](1c)对钢锭进行六面锻造，然后保持在1100-950℃范围内，将钢锭镦粗，旋转压平，之后校直、修正尺寸、整圆，锻造成杆芯，保温3h；[0039](1d)对杆芯热处理，采用锻造余热淬火，再以700-750℃高温回火1-2h，最后自然冷却至室温；[0040](2)按比例配置外层合金的各组分材料粉体，压制形成管型坯料，于高温炉中加热至1150-1250℃，使坯料熔融膨胀，将杆芯挤入管形坯料的内腔，使坯料覆盖于杆芯的表面，随后将覆有坯料的杆芯装入模具中进行热压烧结成型，热压烧结在烧结炉中进行，具体在850-950℃温度、350-400kg/cm2压力下，并保温3-6min；[0041](3)烧结后，随炉缓慢冷却至室温，取出产品，经磨削加工成螺杆基材。[0042]实施例1
[0043]本实施例中提供的无卤专用螺杆基材，其杆芯为韧性高的合金工具钢，外层合金包覆于杆芯外，外层合金的组分按重量百分比，包括：C 1.8％，Cr 4.4％，Mo 6.0％，W 6.0％，V 5.5％，Co 10.0％，余量为Fe。[0044]实施例2
[0045]本实施例中提供的无卤专用螺杆基材，其杆芯为韧性高的合金工具钢，外层合金包覆于杆芯外，外层合金的组分按重量百分比，包括：C 2.5％，Cr 4.0％，Mo 6.8％，W 6.4％，V 6.1％，Co 10.8％，余量为Fe。[0046]实施例3
[0047]本实施例中提供的无卤专用螺杆基材，其杆芯为韧性高的合金工具钢，外层合金包覆于杆芯外，外层合金的组分按重量百分比，包括：C 2.3％，Cr 4.2％，Mo 7.0％，W 6.5％，V 6.5％，Co 10.5％，余量为Fe。[0048]实施例4
[0049]本实施例中提供的无卤专用螺杆基材，其杆芯为韧性高的合金工具钢，外层合金包覆于杆芯外，外层合金的组分按重量百分比，包括：C 2.2％，Cr 4.1％，Mo 7.2％，W 6.8％，V 6.3％，Co 12.0％，余量为Fe。
[0050]将本发明制得的无卤专用螺杆基材的外层合金的金相组织(如图3、图4)与传统粉末合金钢的金相组织(如图1、图2)进行对比，可以得出，相比于传统粉末合金钢，本发明的螺杆基材的外层合金的晶粒细致、分布均匀，经过热处理后的渗碳组织均匀分布，使螺杆基材具有均匀稳定的耐磨耐腐蚀性质。
[0051]对传统粉末合金钢以及本发明各实施例的样品进行硬度测试以及使用寿命的评估，结果列于如下表1中：[0052]表1：
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说 明 书
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经过本发明得到的改良后的新型无卤螺杆基材所制作的螺杆组件，保持同等力学
性能水平的同时，提高了使用寿命，能够适用于无卤塑料+玻纤的使用场合中，将正常生产周期延长至8～12个月，有效解决了该领域生产成本高、使用寿命短的问题，并避免了质量、产能低等不良现象的发生。
[0055]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
[0054]
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说 明 书 附 图
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图2
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说 明 书 附 图
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