專利名稱：以在基體和切割體之間置入中間層的方式制造噴嘴盤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以在噴嘴區(qū)內(nèi)，基體和環(huán)形切割盤間置入中間層的方式，制造用于在水中對熱塑塑料造粒的噴嘴盤的方法。
切割刀在擠壓壓力作用下削刮切割面，對由噴嘴盤的噴孔涌出的塑料條切削，實現(xiàn)在水中對熱塑塑料的造粒。為此，對噴嘴盤的切割面必須采用碳化物體積百分比＞50％，碳化物粒度＜10μ的金屬材料。這種硬質(zhì)合金與具有諸如馬氏體結(jié)構(gòu)的鐵基合金相比，其缺點是熱膨脹系數(shù)較小。在材料界面間產(chǎn)生的應(yīng)力會導(dǎo)致在材料上形成應(yīng)力裂紋并因此造成造粒質(zhì)量低下和材料提前失效的后果。
US PS3271822公開了一種噴嘴盤，該噴嘴盤上的下凹處安裝有由燒結(jié)碳化鎢制成的異型件。這些異型件被由銀和銅制成的薄的金屬帶相互隔開并與噴嘴盤隔開，在真空條件下被釬焊在一起，從而實現(xiàn)了異型件間縫隙的充填。
由于經(jīng)一段時間后，膨脹縫將出現(xiàn)侵蝕，該侵蝕將會嚴(yán)重影響對塑料條的切割，故由于對用銀焊料充填起膨脹縫作用的縫隙的磨損，在噴嘴盤上嵌入的各異型件并不能保持持久。在切割盤切削時，這將會導(dǎo)致造粒不均勻和過燒。
在根據(jù)US PS3599286公開的另一種噴嘴盤中，切割面在多陶瓷層的成層結(jié)構(gòu)中間，并采用連接在一起的薄金屬帶，通過火焰噴燒加以安裝。陶瓷層環(huán)繞噴孔，這種三明治結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了隔熱性能。由于造粒水產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)和經(jīng)過噴嘴的熱傳導(dǎo)而形成的熱應(yīng)力未被吸收掉，因而構(gòu)成切割盤切割面的上陶瓷層由于其固有的脆性，很容易斷裂。在這里，該熱應(yīng)力也會導(dǎo)致在切割面上形成裂紋。
本發(fā)明的目的是提供一種制造無縫的，不受有害的熱應(yīng)力影響的切割盤的方法以及根據(jù)此方法制造的噴嘴盤。
該任務(wù)根據(jù)權(quán)利要求1的特征得以解決。
作為緩沖層的含鎳的中間層，由于其具有達(dá)∑＞30％的高斷裂延伸率，因而可以實現(xiàn)對基體和噴嘴盤的切割盤間產(chǎn)生的熱應(yīng)力的平衡。由于在加熱的基體和冷卻的切割盤間產(chǎn)生的不同的線性膨脹完全被中間層所吸收，所以切割盤的端面可以是無縫的整體面結(jié)構(gòu)。
此外，在采用公知的熱平衡擠壓技術(shù)時在工作狀況下將會產(chǎn)生切割盤的內(nèi)在壓應(yīng)力，該壓應(yīng)力在工作條件下一直存在。由于在熱平衡擠壓過程后的從約1300℃到室溫的冷卻過程中，該壓應(yīng)力一直貯存保留在其中，所以在工作狀況下不會出現(xiàn)拉應(yīng)力，從而避免了易斷裂的高碳切割盤的斷裂危險。
如果中間層由高鎳的粉末冶金混合物構(gòu)成，則可以實現(xiàn)在300℃時高達(dá)約14×10-6m/m°K的熱膨脹系數(shù)，從而由于屈服點低，使尚保留的余剩的少許應(yīng)力很容易就被吸收掉。在特定的應(yīng)用狀況時，特別是當(dāng)高粘度塑料熔體要實現(xiàn)均勻的熔體流的情況時，良好的熱分配起著關(guān)鍵作用時，高鎳中間層具有非常良好的熱分配優(yōu)勢。
根據(jù)本發(fā)明的另一有益的設(shè)計，中間層由奧氏體合金制成，由于其膨脹系數(shù)較高，在300℃時達(dá)18.10-6m/m°K，因而采用熱平衡擠壓法可預(yù)置很大的內(nèi)在起作用的壓應(yīng)力，從而在工作狀態(tài)下由熱膨脹引起的拉應(yīng)力根本不會出現(xiàn)。這樣就會減少本身易碎的，在實踐中不能傳遞拉應(yīng)力的切割盤的斷裂危險。
在根據(jù)權(quán)利要求4～7的本發(fā)明的設(shè)計中采用多層組合時，則除可實現(xiàn)切割盤和基盤間的有效的應(yīng)力平衡的優(yōu)點外，還具有實現(xiàn)阻熱的優(yōu)點。
對比實踐表明，奧氏體合金與鈦合金都非常適用于作為熱阻緩沖層加以應(yīng)用。
在高鎳合金層間置入鈦合金將把高的固有穩(wěn)定性的優(yōu)點，與噴嘴區(qū)內(nèi)特別良好的熱分配的優(yōu)點結(jié)合在一起。此外，差異很大的熱膨脹將被組合中的各層吸收掉。
為說明本發(fā)明，在附圖中對實施例做了進(jìn)一步的表達(dá)。圖中，

圖1噴嘴盤局部正視圖，圖2圖1的噴嘴盤的局部剖面圖，圖3圖2的局部剖面放大圖，圖4和圖5本發(fā)明另一設(shè)計放大圖。
如圖1和圖2所示，用于在水中對熱塑塑料造粒的噴嘴盤1由一基體2構(gòu)成，該基體采用螺栓3與圖中未進(jìn)一步示出的擠壓機的出口固定連接，在擠壓機中對塑料熔體進(jìn)于制備。
噴嘴盤1由一防銹的基本材料，例如采用體積百分比約為13％鉻的鉻鋼切削加工而成。在噴嘴盤上配置有與環(huán)形入口通道5和進(jìn)料孔4連接在一起的噴嘴6，該噴嘴露在基體的環(huán)狀突起7上。噴嘴6在這里也可以如圖所示成圓狀配置，同樣也可以考慮采用任何其它的配置方式。饋送諸如水蒸汽等熱載體的加熱管路9，用于對進(jìn)料孔4，特別是對通向噴嘴6的過渡區(qū)加熱。與此相反，被在圖中未做進(jìn)一步表述的切割單元的切割刀10，在輕微的壓力作用下輕輕擦過的切割面8被周圍的水冷卻。由噴嘴6中涌出的塑料條在水中由切割刀10切斷。
為了實現(xiàn)在切割刀10對切割盤12切割面8的擠壓力作用下的造粒并保持切割盤12很高的工作壽命，切割盤大都采用高碳硬質(zhì)材料制成。
但不利的是，與制做切割盤1基體2的鐵基合金相比，這種硬質(zhì)合金的熱膨脹系數(shù)較小。
如在圖3中的進(jìn)一步說明所示，為了克服由此產(chǎn)生的不利后果，在基體2和切割盤12間嵌入一層由含鎳的粉末冶金混合物制成的中間層13。在壓力和高溫下采用熱平衡擠壓方法實現(xiàn)中間層的嵌入，中間層13的粉末冶金混合物的各向同性結(jié)構(gòu)經(jīng)擴散焊接與切割盤12和基體2連接在一起。
作為熱平衡擠壓方法本身是公知技術(shù)。但采用此方法時意外的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入較薄的含鎳中間層時在基體2和切割盤12間會形成一可塑的緩沖層，該緩沖層可以最佳地實現(xiàn)對基體2與噴嘴盤12間的不同的熱膨脹的平衡。
該粉末冶金混合物用重量百分比表示的優(yōu)選組成如下98.62鎳 0.02碳，0.35錳，0.40鐵，0.01硫 0.35硅，0.25銅切割盤12最好由碳化鈦重量百分比含量為25～35的處于耐蝕連接相的硬質(zhì)材料制成，例如Thyssen廠市售的標(biāo)號為Nicro128的硬質(zhì)材料。
如果中間層13由含鎳量非常高的，重量百分比大于90％鎳的合金制成，由于中間層13的熱導(dǎo)率很高，因而絕對可以實現(xiàn)加熱管路9對噴嘴6的最佳熱分配，從而在總體上實現(xiàn)了噴嘴6處的均勻的塑料熔體流。
圖4示出了一種由兩層構(gòu)成的中間層13的結(jié)構(gòu)；根據(jù)此圖一方面基體2與奧氏體合金16連接在一起，后者的鎳重量百分比含量為8～15；另一方面切割盤12與高鎳合金11相連接。其中，一方面奧氏體合金16減少了噴嘴盤1在造粒水中的熱損耗，而另一方面高鎳合金11又實現(xiàn)了噴嘴6間均勻的熱分配。
另外，如圖5所示，由粉末冶金混合物制成的由三個單層構(gòu)成的中間層，也是有益的。其中，兩層高鎳合金14夾著一層鈦合金15。
在圖4和圖5中所示的實施例中，高鎳合金14的鎳重量百分比含量在90％以上。
在兩層高鎳合金14層間的鈦重量百分比含量為90％的鈦合金15的隔熱性很高，因而特別有利于噴嘴盤1的阻熱。
由于鈦合金層嵌在兩個具有高斷裂延伸率的可塑緩沖層間，故其不利的一面，即斷裂延伸率較低是無害的。
采用本文推薦的制作方法可以在總體上實現(xiàn)切割盤12的作為整體面結(jié)構(gòu)的切割面8，由于在切割面上不會出現(xiàn)任何不同的磨損，故該切割面8的優(yōu)點是固有穩(wěn)定性高，且在噴嘴區(qū)內(nèi)的熱分配良好。
權(quán)利要求
1.采取在噴嘴(6)區(qū)內(nèi)于基體(2)與環(huán)狀切割盤(12)間置入中間層的方式，制造用于在水中對熱塑塑料造粒的噴嘴盤的方法，其特征在于中間層(13)至少由含鎳的金屬粉末混合物構(gòu)成并且為了平衡熱應(yīng)力中間層的厚度為0.5～2mm，并且采用熱平衡擠壓技術(shù)將中間層壓實，經(jīng)擴散焊接將中間層與基體(2)和在噴嘴(6)影響范圍內(nèi)的由硬質(zhì)合金制成的整體面的并做了防磨損保護(hù)的切割盤(12)連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于中間層(13)的鎳重量百分比含量≥90％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于中間層(13)由含有8～15％重量百分比鎳的奧氏體合金制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于中間層(13)由兩層含鎳的粉末冶金混合物制成，其中基體(2)與奧氏體合金(16)并且切割盤(12)與一種鎳重量百分比含量≥90％的高鎳合金(11)連接在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于每層的厚度為0.5～2mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于中間層(13)由三層構(gòu)成，其中基體(2)和切割盤(12)分別與一層鎳重量百分比含量≥90％的高鎳合金層(14)連接，并且這兩層夾包一層由鈦重量百分比含量≥90％的含鈦粉末冶金混合物構(gòu)成的層(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于每層的層厚為0.5～2mm。
8.用于在水中對由噴嘴(6)涌出的熱塑塑料條造粒的，具有一基體(2)和一環(huán)狀的被切割刀輕掠的切割盤(12)的噴嘴盤，根據(jù)上述權(quán)利要求的方法制做。
全文摘要
根據(jù)用于制造在水中對熱塑塑料造粒的，帶有在噴嘴(6)區(qū)內(nèi)基體(2)和環(huán)狀切割盤(12)間嵌入的中間層(13)的噴嘴盤的方法，為對熱應(yīng)力進(jìn)行膨脹平衡，至少中間層(13)由含鎳的層厚為0.5～2mm的粉末冶金混合物構(gòu)成，其中采用熱平衡擠壓技術(shù)對中間層(13)進(jìn)行壓實并經(jīng)擴散焊接與基體(2)和由合成-合金構(gòu)成的整體面的并做了防磨損保護(hù)的切割盤(12)連接在一起。
文檔編號B29B9/06GK1128202SQ95107400
公開日1996年8月7日 申請日期1995年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月15日
發(fā)明者弗雷德里奇·施奈德, 沃爾夫?qū)の制?申請人:維爾內(nèi)和普弗雷德爾公司