CN106555184A - 一种积木式螺杆的修复工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种积木式螺杆的修复工艺方法，其特征在于由下列工序组成：
①
修前检测及样板制作；
②
假轴制作
及粉末配置；
③
螺杆表面预处理；④激光熔覆修复；⑤机加复型；⑥钳修复型；⑦修后检测。本发明的优点在于：采用梯度功能材料熔覆工艺，各层具有优势条件；熔覆层及其界面组织致密，晶粒细小，没有孔洞、夹渣、裂纹等缺陷；熔覆层与基材属于冶金结合，在使用过程中不会出现掉块，脱落等现象；热影响小，不变形；残余应力小，可不做热处理。相对传统修复方法，更具有优势及价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种积木式螺杆的维修技术，特别是涉及一种激光修复积木式螺杆的修复工艺。
背景技术
挤出机是塑料制品加工中的主要设备之一，而螺杆是挤出机的重要组成部分。传统的螺杆设计方法是在产品设计完成滞后于生产样板，然后进行测试，其主要缺点是在试生产之后才发现问题所在。一个成品螺杆往往需要多次修改和试验，这就使得螺杆的生产费用高，制造周期长，无法适应生产需求，在激烈的市场竞争中缺乏竞争力。随着计算机技术的发展和应用，挤出机螺杆的设计已由手工转向计算机辅助设计，并取得了较大成果，但在实际生产中仍然需要经过修正和进行一定的试验。由于设计螺杆的几何学非常复杂，如何使螺杆能适应多塑料的加工，是如今塑料挤出机改进以及优化设计的重点和难点。
新型挤出机螺杆——积木式螺杆，使一根螺杆搭配不同螺距的空心积木式螺杆段就可以进行多种物料的加工，改变了传统螺杆生产周期长、费用高登缺点。这种新型积木式螺杆扩大了设备的使用范围，降低了螺杆制造费用，缩短了生产周期，具有传统螺杆不具备的功能和优点。
然而，由于挤出机为单支撑悬臂梁结构，以及工作状态等原因，导致螺杆外径磨损或腐蚀变小，加大与机筒的装配间隙，影响工作效率甚至导致无法正常工作。
传统的修复工艺有：1.热喷涂，2.传统堆焊，3.表面镀硬铬。传统修复工艺存在以下缺点：热喷涂的涂层与基材属于机械结合，结合强度较低，使用过程中容易出现脱落掉块的问题；传统堆焊的热影响大，工件容易变形，且热应力较大，需经过热处理；表面镀硬铬厚度太薄，一般只有0.05~0.15mm,而且对工件表面光洁度要求严格。
发明内容
本发明的目的就在于解决现有技术存在的上述问题，经过反复研究和试验后，提供一种利用激光熔覆技术修复积木式螺杆的修复工艺。
本发明给出的技术方案是：一种积木式螺杆的修复工艺方法，其特征在于由下列工序组成。
①螺杆的检测：对螺杆形位及尺寸检测，确定损伤程度。
②样板制作：选择损伤程度小，型面完好的螺杆制作样板。
③螺杆的清理：对螺杆外径进行清理，去除表面疲劳层。
④假轴制作及粉末配置：由于积木式螺杆内孔为花键结构，在修复过程中不方便装夹，所以需制作并安装假轴以便于修复，假轴结构见附图2，激光熔覆修复采用自配的梯度材料，合金覆层由镍基合金底层、钴基合金面层构成，自配的梯度材料由作为基层的镍基合金粉末和作为面层的钴基合金粉末组成。
⑤激光熔覆修复：操作过程中的参数是。
激光功率3500~4000W。
光斑直径2~3mm。
光斑移动速度400~500cm/min。
送粉方式：同步送粉。
⑥机加复型：在磨床上对外径进行机加处理，达到公差要求。
⑦钳修复型：使用制作的样板，对外径及型面过渡处进行复型，透光率低于0.02mm。
⑧质量检测：对修复后的螺杆进行无损探伤，形位及尺寸检测。
本发明提供的积木式螺杆修复工艺方法，激光熔覆修复采用梯度材料，合金覆层由镍基合金底层、钴基合金面层构成，底层具有与基体浸润性好、结合强度高等特点；面层具有抗冲刷、耐磨损和耐腐蚀等性能，使修复后的设备在安全和使用性能上更加有保障。
熔覆镍基合金粉末作为基层，钴基合金粉末作为面层，成分的重量百分比见表1。
表1。
与现有技术相比，本发明采用激光熔覆合金粉末（自配）的修复方法，具有下列优点。
1.熔覆热影响区小，工件不变形。
2.熔覆层稀释率低，基材的融化量小，对熔覆层的冲淡率较低。
3.层晶粒细小，组织结构致密，没有孔洞、夹渣、裂纹等缺陷，故其物理和化学特性比较好，硬度比较高，耐磨损、耐腐蚀等特性也比较好。
4.熔覆层与基材结合好，达到冶金结合，熔覆质量稳定，不会出现掉块脱落现象。
5.残余应力小，可不做热处理。
6.激光熔覆修复采用梯度材料，合金覆层由镍基合金底层、钴基合金面层构成，底层具有与基体浸润性好、结合强度高等特点；面层具有抗冲刷、耐磨损和耐腐蚀等性能，更好的满足使用功能及安全要求。
附图说明
图1为积木式螺杆结构示意图。
图2为假轴结构示意图。
图3为假轴配件的示意图，其中的a为主视图，b为侧视图。
图4为应用过程中的装配图。
图中标记：1.积木式螺杆，2.假轴 3.假轴配件，4.螺母。
具体实施方式
某塑料厂有65件待修复积木式螺杆1，其中最小磨损量0.42mm，最大磨损量12.37mm，传统工艺根本无法修复。现采用本发明给出的积木式螺杆的修复工艺方法进行修复，有以下步骤：
1.每件进行尺寸检测，确定损伤程度；
2.对每件进行无损探伤，选取型线最好工件制作样板；
3.表面进行预处理，去除疲劳层；
4.根据工件大小，制作假轴2及相关的假轴配件3，并配置基层与面层熔覆粉末。
作为基层的镍基合金粉末组分的重量百分比为。
| C | Cr | Si | Mo | Mn | W | Fe | Ni | V |
| 0.12 | 15.5 | 0.50 | 16.0 | 1.20 | 4.50 | 3.00 | bal | 0.05 |
作为面层的钴基合金粉末组分的重量百分比为。
| C | Cr | Co | Si | Mo | Mn | W | Fe | Ni |
| 1.15 | 29.0 | bal | 2.00 | 1.00 | 1.00 | 4.00 | 3.00 | 3.00 |
5.确定熔覆层数后进行激光熔覆，激光熔覆过程中的参数是：
激光功率3800W，
光斑直径2.5mm，
光斑移动速度450cm/min，
送粉方式：同步送粉。
6.磨床对熔覆后工件进行机械加工。
7.钳工根据样板对工件机进行复型。
8.对每件进行无损探伤及尺寸检测。
经修复后，65件积木式螺杆1全部恢复至原设计尺寸，表面硬度达42~45HRC，无气孔，裂纹，内孔无变形，现仍正常使用，无脱落掉块现象。
Claims (2)
1.一种积木式螺杆的修复工艺方法，其特征在于由下列工序组成：
①螺杆的检测：对螺杆形位及尺寸检测，确定损伤程度；
②样板制作：选择损伤程度小，型面完好的螺杆制作样板；
③螺杆的清理：对螺杆外径进行清理，去除表面疲劳层；
④假轴制作及粉末配置：由于积木式螺杆内孔为花键结构，在修复过程中不方便装夹，所以需制作并安装假轴以便于修复，激光熔覆修复采用自配的梯度材料，合金覆层由镍基合金基层、钴基合金面层构成，自配的梯度材料由作为基层的镍基合金粉末和作为面层的钴基合金粉末组成；
⑤激光熔覆修复：操作过程中的参数是：
激光功率3500~4000W，
光斑直径2~3mm，
光斑移动速度400~500cm/min，
送粉方式：同步送粉；
⑥机加复型：在磨床上对外径进行机加处理，达到公差要求；
⑦钳修复型：使用制作的样板，对外径及型面过渡处进行复型，透光率低于0.02mm；
⑧质量检测：对修复后的螺杆进行无损探伤，形位及尺寸检测。
2.根据权利要求1所述积木式螺杆的修复工艺方法，其特征在于作为基层的镍基合金粉末组分的重量百分比为：
作为面层的钴基合金粉末组分的重量百分比为：
。
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Application publication date: 20170405 Assignee: Shenyang Continental Laser Group Co.,Ltd. Assignor: Shenyang Dalu Laser Technology Co.,Ltd. Contract record no.: X2023210000150 Denomination of invention: A Repair Technology for Building Block Screw Granted publication date: 20190322 License type: Common License Record date: 20231007 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |