用于将功能元件连接至轴的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于将功能元件(14)连接至轴(10)的方法，该方法包括以下步骤：(a)构造用于容纳功能元件(14)的突起部(12)，其中通过自轴(10)移除材料制出突起部(12)；(b)将功能元件(14)焊接至轴(10)上的突出部(12)。
【专利说明】用于将功能元件连接至轴的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将功能元件连接至轴的方法、由根据本发明的方法制成的轴以及该轴在粉碎机中的应用。
【背景技术】
[0002]例如混合机、捏合机、搅拌机或粉碎机等装置包括轴，所述轴上容纳各种功能元件。功能元件是例如棒杆、叶片、臂状物、钩状物、轴颈、螺旋体、桨状物、刀具或销子。通过功能元件的选取，轴可适用于所需目的。
[0003]一般而言，由于部件的尺寸和复杂程度，功能元件及轴并未制成一体。因此，需利用适当的连接工艺将功能元件连接至轴。举例而言，连接工艺包括压烫、软焊及焊接。
[0004]在压烫情况下，两接合部件均在力的作用下发生弹性变形并彼此压合。由压配合防止不理想的松脱，其中通过施加足够的力还可使两接合部件再彼此分开。
[0005]在软焊情况下，通过熔炼焊料使两接合部件彼此相连。在此，焊料的熔炼温度显著低于待连接部件的熔炼温度。
[0006]在焊接的情况下，将两接合部件加热至其熔炼温度之上，从而其在再凝固之后彼此固定连接。如必要，可通过焊接填料的方式引入附加材料。通过将两接合部件熔合，可制成非常坚固的材料接合式连接。可借助多种技术实施焊接，例如借助气熔焊、电弧焊或金属惰性气焊。
[0007]通过焊接可在功能元件与轴之间获得非常坚固的材料接合式连接，因而焊接工艺优于其他连接工艺。为在功能元件与轴之间形成焊接处，在轴上削切出用于容纳功能元件的凹槽。随后，将功能元件插入凹槽中并利用环形焊缝与轴相连。该方法的缺陷在于，不能触及构件置于凹槽中的表面，因而不能通过焊接方法使构件置于凹槽中的表面连接至轴。此外，在各焊接过程中均会产生所谓的冶金凹口。在负载的情况下，会从冶金凹口开始形成微裂缝，这种微裂缝稍后会导致破裂。就此的问题在于，这种冶金凹口与由凹槽形成的形状凹口一致。由于凹槽，该处的材料变得薄弱，意味着潜在的破裂位置。然而，由于功能元件与轴之间焊接处的撕裂会导致构件故障并由此导致生产停滞，因此仍需防止这种撕裂。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于，提出一种用于将功能元件连接至轴的方法，通过该方法减小功能元件与轴之间焊接处的破裂风险。在此，特别旨在避免同时发生形状凹口与冶金凹口。本发明的另一目的在于，提供一种用于粉碎机中的坚固轴，该轴具有容置于轴上的杆体。
[0009]通过一种将功能元件连接至轴的方法实现该目的，该方法包括以下步骤:
[0010](a)构造用于各纳功能兀件的关起部，其中通过自轴移除材料制出所述关起部；
[0011](b)将功能元件焊接至轴上的突出部。
[0012]在第一方法步骤(a)中，轴备用于后续焊接过程。对此，通过自轴移除材料制出突出部。可利用任何适当的本领域技术人员已知的方法进行材料移除。适当方法包括例如铣削和车削等切削工艺。同样，还可通过例如浇铸等成型工艺制造在其上构造突出部的轴。还可利用变型工艺构造突出部，例如锻造。通过这种方式，可由一块材料制造各个突出部及轴。由此，可避免在轴的表面形成冶金凹口，如若将突出部焊在轴上则会产生这种冶金凹口。此外，毋须在轴的表面上构造凹槽，由此同样可避免轴在该处变得细薄。
[0013]在下一方法步骤中，将功能元件焊接至轴上的突出部。功能元件是例如棒杆、叶片、臂状物、钩状物、轴颈、螺旋体、桨状物、刀具或销子。在此，以对接的形式进行焊接，其中使待连接部件的端面直接相互对接。在焊接过程中形成的冶金凹口由此处于突出部与功能元件之间，不再直接位于轴的表面上。由此避免同时发生冶金凹口以及由几何结构或形状确定的形状凹口。另一优势在于，使所形成焊缝的可接触性更佳。可以超过约180°的开角接触突出部与功能元件间的焊缝。与之相反，仅可以约90°开角接触直接位于轴表面上的焊缝。
[0014]接触性更佳可使功能元件完全接合地焊接至轴上的突出部。对此，突出部与功能元件彼此对接的区域完全相互焊合并产生无间断的材料接合式连接。在功能元件的负载状态中，这使最佳力流能够经过功能元件与突出部碰触的整个表面。
[0015]可利用任何本领域技术人员已知的适当焊缝跟踪器实现突出部与功能元件之间的焊缝。例如，焊缝可制为X形焊缝、双Y形焊缝、双U形焊缝或双V形焊缝。在焊接是完全接合形式的情况下，X形焊缝特别适于焊缝跟踪器。最佳焊缝跟踪器的选取标准是功能元件和/或突出部的几何大小。在制造焊缝之前，预备轴的突出部和/或功能元件。在此，例如可通过削切或研磨预备焊缝的形状。在此，优选地，在焊缝的预备过程中将轴的突出部和/或功能元件打磨成几乎没有凹口，即避免形状凹口。由此，可避免撕裂的起始点。
[0016]在该方法的优选实施方案中，在焊接之后利用超声波、X射线、染色渗透试验和/或其他非破坏性检测过程检查焊缝。由此，可确保焊缝已制成所要求的质量。对此，焊缝尤其良好的可接触性再次显现积极效果。
[0017]功能元件和/或轴的制备材料的选取主要影响到日后轴的耐久性。因此，优选地，轴和/或功能元件是由双相钢制成。双相钢的特别之处在于，其具有高强度及高韧性。举例而言，适当钢材是双相钢1.4462、双相钢1.4362或其他高强度可焊钢。
[0018]优选地，轴和功能元件是由相同材料制成。特别优选地，二者皆由双相钢制成。
[0019]在焊缝的制造过程中，可采用焊接填料。对此，优选地，焊接填料与轴和/或功能元件的材料相同。在该方法的优选变化方案中，同一材料既用于轴和功能元件，也用于焊接填料。
[0020]通过上述方法制成的轴具有突出部，通过焊接将功能元件容置于所述突出部上，其中突出部和轴一体成型。通过功能元件,轴可适用于必要要求。功能元件是例如棒杆、叶片、臂状物、钩状物、轴颈、螺旋体、桨状物、刀具或销子。
[0021]由于已述的有利特性，优选地，轴和/或功能元件由双相钢制成，例如由双相钢
1.4462或双相钢1.4362制成。
[0022]在轴的一种实施方案中，轴和功能元件是由相同材料制成。
[0023]轴优选用于粉碎机。基于待粉粹的材料以及是否需碾磨、压碎、剪碎、切碎、打碎或粉碎该材料，选择适当的功能元件。
[0024]根据本发明的方法制成的轴可用于任何其中容纳具有固定于其上的功能元件的装置，例如混合机、捏合机、搅拌机或粉碎机。
[0025]特别优选地，将轴用于制造特级吸收剂的装置，例如用于混合捏合机和十字叶轮式粉碎机。特级吸收剂是可以吸收数倍于其自重的液体的聚合物。特级吸收剂通常采用粗粒粉剂的形式，例如用于尿片、包扎材料或卫生条等。超级吸收剂特别包括聚(甲基)丙烯酸酯。
[0026]为制造聚(甲基)丙烯酸酯，将单体溶液及引发剂作为反应物引入混合捏合机中。举例而言，这种混合捏合机包括两个轴向平行的旋转轴，其表面上容纳盘面，盘面具有在其圆周上设置的搅拌棒。通过混合捏合机将反应物混合并在聚合反应中由反应物生成作为产品的聚(甲基)丙烯酸酯。产品受到彻底捏揉，然后被搅碎和碾碎。
[0027]聚(甲基)丙烯酸酯以胶状稠度的团块形式退离混合捏合机。胶状团块进入胶料仓，胶状团块自胶料仓利用旋转式输送带涂覆于带式干燥机上。由带式干燥机在约200°C的温度下从胶状团块提取液体。已干燥的聚(甲基)丙烯酸酯随后进入构造成十字叶轮式粉碎机的粉碎机中。
[0028]这种十字叶轮式粉碎机包括轴，轴上容纳多个杆体。除了设置于轴上的杆体，十字叶轮式粉碎机还包括多个固定安装的杆体，这些杆体啮合至设置于轴上的杆体的空隙中。引入粉碎机的聚(甲基)丙烯酸酯团块落至固定安装的杆体上并保持处于其上。通过随轴同步旋转的杆体打碎团块。
[0029]通过十字叶轮式粉碎机之后，粗粉碎的聚(甲基)丙烯酸酯通过气动输送系统传输至碾磨机。在此，将聚(甲基)丙烯酸酯进一步磨碎，直至产品形成粉末形式。
[0030]举例而言，为在粉碎机中打碎聚(甲基)丙烯酸酯的团块，适于将杆体作为功能元件。杆体具有立方体形状，其中杆体相较于其长度仅具有较薄的厚度及较小的端面。在轴的制造过程中，这些杆体在其端面通过焊接连接至轴的突出部。在此，突出部的表面可与杆体的端面一致，而在可能的实施方案中，功能元件的表面亦可大于杆体的端面。配有杆体的轴置入十字叶轮式粉碎机中用于粉碎聚(甲基)丙烯酸酯。除了设置于旋转轴上的杆体，十字叶轮式粉碎机中还设有固定安装的杆体。若将聚(甲基)丙烯酸酯团块引入十字叶轮式粉碎机，其在固定安装的杆体与随轴转动的杆体之间被打碎。由于焊缝的特殊结构，根据本发明的轴具有特别高的可靠性以及特别长的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0031 ]下面根据附图详细阐述本发明。
[0032]在附图中:
[0033]图1表示具有自其制出的突出部的轴，杆体形式的功能元件设于其上；
[0034]图2表示通过焊接连接至轴上突出部的功能元件的侧向剖视图；
[0035]图3表示通过焊接连接至轴上突出部的功能元件的正向剖视图；
[0036]图4表示聚(甲基)丙烯酸酯的生产过程的示意图。
【具体实施方式】
[0037]图1表示具有自轴制出的突出部的轴，功能元件在突出部上与轴相连。
[0038]图1表示大体呈圆柱状的轴10。轴颈11分别置于轴的各端面上，利用轴颈11可将轴容置于轴承中。突出部12分布于轴10的侧表面。突出部12及轴10的其余部分制成一体。在每一突出部12上容纳功能元件,在图1所示的实施方案中，功能元件构造成杆体
14。杆体14大体呈立方体形状，其最长边垂直于轴10的轴线地设置于突出部12上。杆体14焊接至突出部12。在图2及图3中详细表示出焊缝20。
[0039]图2表示通过焊缝连接至轴的突出部的功能元件的侧向剖视图。
[0040]在图2中表示出突出部12通过材料移除自轴10制出。由此，突出部12和轴10一体成型。构造成杆体14的功能元件通过焊缝20连接至突出部12。在图2所示的实施方案中，用于将杆体14连接至轴的突出部12的焊缝20构造为X形焊缝。为构造焊缝的X形状，将杆体14的表面18以及突出部12的表面16磨光。由于焊缝20的这种构型，杆体14完全接合地连接至突出部，换言之，在杆体14的整个横截面上形成与突出部12的材料接合式连接。由此，确保在负载情况下的最佳力流。在本发明的其它实施方案中，还可基于功能元件或杆体14的尺寸采用其他形式的焊缝20。焊缝20的结构还有如V形焊缝、U形焊缝、双U形焊缝或双V形焊缝。
[0041]图3表示通过焊缝20连接至突出部12的杆体的正向剖视图。
[0042]在图3中表示出构造成杆体14的功能元件，其通过焊缝连接至突出部12。突出部12通过材料移除自轴10制出。由此，突出部12和轴10—体成型。如图3所示，在杆体14及突出部12的四侧均进行焊缝的预备。对此，杆体14设有抛光面18，突出部12设有抛光面16。在利用X形焊缝的连接中，如图2所示，可在杆体14与突出部12之间形成完全接合地整体连接。
[0043]图4表示聚(甲基)丙烯酸酯的制造过程的示意图。
[0044]可由图4中的示意图得出聚(甲基)丙烯酸酯制造过程的流程。将用于制造聚(甲基)丙烯酸酯的反应物31引入混合捏合机30中。举例而言，混合捏合机30包括两个轴向平行的旋转轴，其表面上容纳盘面，盘面具有置于其圆周上的搅拌棒。在聚合反应中产生聚(甲基)丙烯酸酯作为产品，聚(甲基)丙烯酸酯以胶状稠度的团块形式离开混合捏合机30。
[0045]胶状团块进入胶料仓32，胶状团块自胶料仓利用旋转式输送带34涂覆于带式干燥机36上。由带式干燥机36在约200°C的温度下从胶状团块提取液体。已干燥的聚(甲基)丙烯酸酯随后进入构造成十字叶轮式粉碎机的粉碎机中。
[0046]这种十字叶轮式粉碎机38包括轴10，该轴10上容纳多个杆体14。杆体14已借助根据本发明的方法焊接至轴10。除了设置于轴10上的杆体14，十字叶轮式粉碎机还包括多个固定安装的杆体，这些杆体啮合至设置于轴10上的杆体14的空隙中。引入粉碎机38的聚(甲基)丙烯酸酯团块落至固定安装的杆体上并保持处于其上。通过随轴10同步旋转的杆体14打碎团块。
[0047]通过十字叶轮式粉碎机38之后，粗粉碎的聚(甲基)丙烯酸酯通过气动输送系统40传输至碾磨机42。在此，将聚(甲基)丙烯酸酯进一步磨碎，直至产品44形成粉末形式。
[0048]除本文通过实施例所述的用于制造聚(甲基)丙烯酸酯的方法之外，根据本发明的方法制成的轴还可用于任何其中容纳具有固定于其上的功能元件的装置，例如混合机、捏合机、搅拌机或粉碎机。在用于制造聚(甲基)丙烯酸酯的方法中，根据本发明的轴还可用于混合捏合机30中。在这种情况下，将具有在其圆周上设置搅拌棒的盘体选为功能元件并根据本发明的方法将其焊接至轴。
[0049]fa号列表
[0050]10轴
[0051]11轴颈
[0052]12突出部
[0053]13端面的突出部
[0054]14功能元件/杆体
[0055]15端面的杆体
[0056]16抛光面/预备焊接的突出部
[0057]18抛光面/预备焊接的杆体
[0058]20焊缝
[0059]30反应器/捏合机 [0060]31反应物 [0061]32胶料仓
[0062]34旋转式输送带
[0063]36带式干燥机
[0064]38十字叶轮式粉碎机
[0065]40气动输送
[0066]42碾磨机
[0067]44产品
【权利要求】
1.一种用于将功能元件(14)连接至一轴(10)的方法，该方法包括以下步骤: (a)构造用于容纳所述功能元件(14)的突起部(12)，其中通过自所述轴(10)移除材料制成所述关起部(12)； (b)将所述功能元件(14)焊接至所述轴(10)上的所述突出部(12)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:以完全接合的方式实现所述功能元件(14)与所述轴(10)上的所述突出部(12)的焊接。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于:在焊缝的预备过程中将所述轴的所述突出部(12)和/或所述功能元件(14)打磨成没有凹口。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于:利用一X形焊缝、双U形焊缝、双Y形焊缝或双V形焊缝完成所述功能元件(14)与所述轴(10)上的所述突出部(12)的焊接。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于:在焊接之后利用超声波、X射线、染色渗透试验和/或其他非破坏性检测过程检查焊缝(20)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于:所述轴(10)和/或所述功能元件(14)由双相钢制成。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述轴(10)和/或所述功能元件(14)由双相钢1.4462、双相钢1.4362或其他高强度可焊钢制成。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于:所述轴(10)和/或所述功能元件(14)由相同材料制成。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于:在所述功能元件(14)与所述轴(10)的所述突出部(12)的焊接过程中使用焊接填料，其中所述焊接填料优选与所述轴(10)和/或所述功能元件(14)的材料相同。
10.一种根据权利要求1-9中任一项所述方法制成的轴(10)，其中所述轴(10)具有突出部(12)，功能元件(14)通过焊接置于所述突出部(12)上，其特征在于:所述突出部(12)及所述轴(10) —体成型。
11.根据权利要求10所述的轴(10)，其特征在于:所述轴(10)和/或所述功能元件(14)由双相钢制成。
12.根据权利要求10所述的轴(11)，其特征在于:所述轴(10)和/或所述功能元件(14)由双相钢1.4462、双相钢1.4362或其他高强度可焊钢制成。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的轴(10)，其特征在于:所述轴(10)和/或所述功能元件(14)由相同材料制成。
14.一种根据权利要求10-13中任一项所述的轴(10)在一粉碎机(28)中的应用。
15.根据权利要求14所述的轴(10)的应用，其中所述粉碎机(38)是用于聚(甲基)丙烯酸酯的粉碎机。
【文档编号】B28D1/18GK104040083SQ201280056680
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2011年11月16日
【发明者】奥斯卡·史蒂芬 申请人:利斯特股份公司, 巴斯夫欧洲公司