ФИЛЬЕРА ГРАНУЛЯТОРА ПЛАСТМАСС Российский патент 1997 года по МПК B29B9/06 

Изобретение относится к технологии переработки пластмасс и может быть использовано в оборудовании для экструзии и гранулирования полимеров.

Известна решетка /фильера/ гранулятора, износостойкая накладка которой выполнена многослойной, с пластичностью слоев материала, последовательно увеличивающейся в направлении от рабочей поверхности накладки к корпусу решетки.

Устройство снабжено дополнительно установленной между износостойкой накладкой и корпусом решетки подложкой, пластичность которой выше пластичности накладки /1/. Однако, изготовление рабочей части фильеры путем выполнения износостойкой накладки из многослойного материала с заданным законом распределения пластичности слоев сопряжено с существенными техническими трудностями. Наиболее характерной из них является сложность достижения удовлетворительной структурной однородности многослойной рабочей части фильеры при ее значительной площади. По мере истирания верхних /менее пластичных/ слоев рабочей части фильеры в процессе взаимодействия с износостойкими ножами, следует ожидать интенсификации износа рабочей части фильеры.

Известна фильера гранулятора пластмасс, содержащая стальной корпус и соединенную с ним рабочую часть, выполненную в виде набора твердосплавных элементов с формующими отверстиями /2/. Твердосплавные элементы изготовлены методами порошковой металлургии из материала на основе карбида вольфрама с металлической связкой из кобальта или никеля и обладает высокими механическими свойствами, коррозионной стойкостью и сопротивлением кавитации. Однако, необходимость формирования рабочей части фильеры из множества /порядка нескольких сотен штук/ твердосплавных элементов плиток является следствием такого существенного недостатка твердосплавного материала плиток, как его относительно низкий предел прочности на изгиб. В свою очередь, технология формирования рабочей части фильеры из множества твердосплавных элементов-плиток характеризуется достаточно высокой трудоемкостью, а также не всегда удовлетворяет требованиям к качеству ее формирования. В процессе эксплуатации фильер по прототипу нередки случаи, когда скол или отслаивание холя бы одной из плиток вызывает поломку ножей гранулятора, выход некондиционной продукции /гранул полимера/, аварийную остановку экструдера. Кроме того, использование для изготовления фильер грануляторов достаточно дефицитных твердых сплавов на основе вольфрама снижает уровень технологичности формующего инструмента.

Технический результат изобретения состоит в повышении эксплуатационной надежности и технологичности конструкции фильеры.

Это достигается тем, что в фильере гранулятора пластмасс содержатся стальной корпус и соединенную с ним рабочую часть, выполненную в виде набора твердосплавных элементов с формующими отверстиями. Согласно изобретению твердосплавные элементы снабжены армирующими каркасами из инструментальной стали, а армирующие каркасы жестко скреплены с корпусом фильеры. В качестве твердого сплава для изготовления элемента используют безвольфрамовый твердый сплав с никельхромовой связкой. Каждый армирующий каркас выполнен с ребровидными выступами, грани которых выходят на рабочую поверхность фильеры, и в качестве инструментальной стали для каркасов используют быстрорежущую сталь.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где показана часть диаметрального сечения конструкции фильеры.

Фильера гранулятора содержит стальной корпус 1 и рабочую часть, выполненную в виде набора биметаллических /композитных/ плиток 2. Основу биметаллических плиток 4 составляют один, либо несколько твердосплавных элементов 3, снабженных каркасом 4 из инструментальной стали. Армирующие каркасы 4 выполнены с ребровидными выступами 5, грани которых выходят на рабочую поверхность 6 фильеры. Каркасы 4 жестко скреплены с корпусом 1. Фильера содержит выполнение в элементах 3 формирующие каналы 7.

Твердосплавные элементы 3 выполнены из безвольфрамового твердого сплава с никельхромовой связкой. Армирующий каркас 4 выполнен из инструментальной быстрорежущей /теплостойкой/ стали.

Работа гранулятора осуществляется следующим образом. По рабочей поверхности 6 фильеры скользят ножи 8. Жгуты полимера через формующие каналы 7 под давлением вытесняются из экструдера /на схеме не показано/ и режутся ножами 8 на гранулы. Рабочая часть фильеры испытывает при этом достаточно сложный комплекс воздействий рабочей среды /гидродинамическое, гидрохимическое, гидроабразивное, термодинамическое/, а также подвергается действию термофрикционных контактных нагрузок, возникающих в процессе резания полимерных жгутов ножами. В этих условиях жестко скрепленные с корпусом 1 фильеры биметаллические плитки 2, формирующие рабочую часть фильеры, обеспечивают требуемую ее работоспособность и надежность. Положительный эффект при этом достигается как за счет применения в качестве основы биметаллических плиток 2 твердосплавных элементов 3 из обладающего высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью /в условиях агрессивных сред и повышенных температур/ безвольфрамового твердого сплава на основе карбида титана с никель-хромовой связкой, так и благодаря армированию твердосплавных элементов каркасами 4 из теплостойкой инструментальной быстрорежущей стали. При этом близкие значения коэффициентов линейного расширения материалов твердосплавного элемента 3, каркаса 4 и корпуса 1 способствует снижению внутренних напряжений, возникающих при формировании соединений этих деталей, что дополнительно обеспечивает надежность конструкции. Ребровидные выступы 5 стального каркаса 4, армируют твердосплавные элементы 3 непосредственно на рабочей поверхности 6 фильеры, исключают очаги выкрашивания по кромкам твердосплавных элементов. Благодаря армирующему каркасу исключены очаги выкрашивания твердосплавных элементов и на поверхности формующих каналов.

На основе предложенного технического решения изготовление фильеры с диаметром рабочей части до 320 мм. Рабочая часть содержит до 24 биометаллических плиток 2. Основу каждой плитки составляет один твердосплавный элемент 3 из карбида титана с никельхромовой связкой, снабженный каркасом 4 из стали Р6М5. Компактирование твердосплавного элемента 3 и его неразъемное соединение со стальным каркасом 4 осуществлено методом порошковой металлургии. Варианты конструкции каркаса 4 предусматривают возможность выполнения разъемного и неразъемного соединения биметаллических плиток 2 с корпусом 1 фильеры.

При формировании рабочих частей фильер возможны варианты, сочетающие биметаллические плитки с одним твердосплавным элементом и с несколькими элементами.

Реализация технического решения позволяет создать фильеры с рабочими частями, обладающими механической прочностью легированных сталей и износостойкостью твердосплавных антифрикционных материалов.

Кроме того, реализация изобретения позволила сократить количество износостойких плиток в наборе рабочей части фильеры с, например, нескольких сотен штук до 24 штук, что позволило повысить технологичность конструкции фильер. Повышению технологичности и сокращению затрат при изготовлении фильер способствует снижение удельного расхода вольфрама не менее, чем в три раза.

Реализация технического решения позволит решить задачу обеспечения экструзионного оборудования надежными фильерами отечественного производства.

Использование: оборудование для экструзии и грануляции пластмасс. Сущность изобретения: твердосплавные элементы, снабжены армирующими каркасами из инструментальной стали, армирующие каркасы жестко скреплены с корпусом. В качестве твердого сплава использован безвольфрамовый твердый сплав с никельхромовой связкой. Каждый армирующий каркас выполнен с ребровидными выступами, грани которых на поверхности фильеры. Рабочая часть фильеры обладает прочностью инструментальной стали и износостойкостью твердосплавных антифрикционных материалов. Сокращен расход вольфрама на единицу износостойкой поверхности фильеры. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Фильера гранулятора пластмасс, содержащая стальной корпус и соединенную с ним рабочую часть, выполненную в виде набора твердосплавных элементов с формующими отверстиями, отличающаяся тем, что твердосплавные элементы снабжены армирующими каркасами из инструментальной стали, которые жестко скреплены с корпусом фильеры. 2. Фильера по п.1, отличающаяся тем, что в качестве твердого сплава для твердосплавного элемента используют безвольфрамовый твердый сплав с никельхромовой связкой. 3. Фильера по п.1, отличающаяся тем, что каждый армирующий каркас выполнен с ребровидными выступами, грани которых выходят на рабочую поверхность фильеры, а в качестве инструментальной стали для каркасов используют быстрорежущую сталь.