DE4130207A1 - Verfahren zum erzeugen eines metallischen ueberzugs auf einer einspritz-, extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke - Google Patents

Verfahren zum erzeugen eines metallischen ueberzugs auf einer einspritz-, extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Materialschicht durch Beschichtung auf eine Einspritz-, Extrusions-, o. dgl. -schraube oder -schnecke zum Zwecke des Erhöhens der Verschleiß- und Korrosionsfestigkeitseigenschaften derselben, und insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfah­ ren zum Herstellen einer Doppelmetallschraube oder -schnecke unter Verwendung eines Hochenergie-Kohlendioxid-Lasers zur Aus­ führung einer Laserplattierung oder eines durch einen Laser er­ zeugten metallischen Überzugs.
Eine Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke ist ein wichtiger Teil einer Einspritz-, Extrusions-, Spritz­ guß- o. dgl. -maschine. Gewöhnlich wird das Spritzgießen bei einer Temperatur von bis zu 100 bis 400°C betrieben. Hierbei bewirken Kunststoffe, insbesondere solche mit einem hohen An­ teil an hinzugefügten Glasfasern, oft ernsthaften Verschleiß und beträchtliche Korrosion auf der Oberfläche der Einspritz­ schraube oder -schnecke und des Zuführungsrohrs unter den Be­ dingungen der hohen Temperatur und des hohen Drucks, was zu solchen Problemen führt, wie es beispielsweise ein Rückfluß während des Einspritzens, eine instabile Messung, eine Abnahme des Drucks in dem Formhohlraum, eine ungenügende Zuführung und dgl. sind. Hierdurch kommt es nicht nur dazu, daß die Eigen­ schaften der Spritzgußprodukte instabil bzw. in unerwünschter Weise variierend sind, sondern die Einspritzschraube oder -schnecke wird auch nach einer kurzen Betriebslebensdauer ab­ genutzt. Abgesehen davon, daß das Ersetzen der Einspritz­ schraube oder -schnecke als solches entsprechende Kosten verur­ sacht, wird hierdurch auch die Produktion beeinträchtigt, ins­ besondere durch entsprechende Unterbrechungen, und die Produk­ tionskosten werden durch dieses Ersetzen der Einspritzschraube oder -schnecke und diese Beeinträchtigung der Produktion er­ höht.
Der Kunststoff verursacht einen Verschleiß und eine Korrosion der Einspritzschraube oder -schnecke während des Spritzgießens. Es ist daher erforderlich, ein angemessenes Material zur Her­ stellung der Einspritzschraube oder -schnecke auszuwählen. Au­ ßerdem ist es notwendig, die Oberflächeneigenschaften hinsicht­ lich deren Verschleiß- und Korrosionsfestigkeit zu verbessern, indem eine entsprechende Oberflächenbehandlung ausgeführt wird, wozu oft die nachfolgenden Verfahren verwendet werden.
Das erste dieser Oberflächenbehandlungsverfahren ist eine Stickstoffdotierung der Oberfläche mittels Flammen- oder Hoch­ frequenzbehandlung. Durch dieses Oberflächenbehandlungsverfah­ ren können zwar die Härte der Oberfläche und die Verschleißfe­ stigkeit erhöht werden, jedoch ist dieses Oberflächenbehand­ lungsverfahren nicht gut hinsichtlich der Korrosionsfestig­ keitswirkungen.
Das zweite dieser Oberflächenbehandlungsverfahren ist eine künstliche Gasplatierung. Dieses Oberflächenbehandlungsverfah­ ren hängt in hohem Maße von der Handhabung der Technik durch den Menschen ab. Es ist schwierig, dabei die erzielte Qualität zu steuern, es ergibt instabile Abmessungen und führt zur Er­ scheinung einer Rißbildung in der Oberflächenschicht oder eines Abstreifens, Ablösens oder Abschälens der Oberflächenschicht.
Das dritte dieser Oberflächenbehandlungsverfahren ist eine Chromplatierung oder eine physikalische Dampfablagerung (PVD- Verfahren) von Titannitrid (TIN-Verfahren). Dieses Oberflächen­ behandlungsverfahren kann zwar die Wirkung einer Korrosionsfe­ stigkeit erbringen, jedoch hat die Plattierungsschicht nur eine geringe Dicke von etwa 10 bis 200 µm. Eine ein wenig dickere Plattierungsschicht neigt dazu, abgestreift oder abgelöst zu werden oder sich abzuschälen. Die Gebrauchslebensdauer während der Verwendung bei einer Einspritzschraube oder -schnecke ist relativ sehr beschränkt.
Das vierte dieser Oberflächenbehandlungsverfahren ist Plas­ masprühen. In diesem Verfahren wird die Sprühschicht mechanisch an die Einspritzschraube oder -schnecke gebunden und kann daher leicht abgestreift werden oder sich abschälen. Außerdem hat die Sprühschicht eine Anzahl von feinen Löchern, was zu einer schlechten Korrosionsbeständigkeitswirkung führt.
Schließlich gibt es noch andere Verfahren, die dazu angewandt werden, die Schwierigkeiten zu überwinden, welche sich durch Verschleiß und Korrosion bei Einspritzschrauben oder -schnecken ergeben. Zum Beispiel wird zur Herstellung einer Doppelmetall­ einspritzschraube oder -schnecke ein thermisches pulvermetal­ lurgisches Verfahren mit gleichförmigem Druck angewandt (sog. HIP-Verfahren). Jedoch ist dieses Verfahren sehr kostenaufwen­ dig und daher noch nicht allgemein anwendbar.
Laserplattierung ist zwar ein neuartiges Plattierungsverfahren bzw. ein neuartiges Verfahren zur Erzeugung metallischer Über­ züge. Jedoch konnte bisher eine Laserplattierung bei der Plat­ tierungsbehandlung von Schrauben oder Schnecken, insbesondere von Einspritzschrauben oder -schnecken, nicht angewandt werden. Die Gründe hierfür bestehen insbesondere darin, daß die peri­ phere Ausrüstung für eine Laserplattierung von Einspritzschrau­ ben oder -schnecken wie auch die Auswahl geeigneter Plattie­ rungsparameter auf erhebliche Schwierigkeiten stößt. So ergibt sich z. B. unter diesen Bedingungen eine zu geringe Laserlei­ stung und/oder eine zu schnelle lineare Plattierungsgeschwin­ digkeit und/oder eine zu starke Unschärfe, was alles zu einer derartig zu kleinen Laserenergiedichte führt, daß die Matrix­ oberfläche (die Oberfläche des Schrauben- oder Schneckenteils) und/oder das Pulverbeschichtungsmaterial nicht schmelzen kön­ nen. Wenn andererseits der Laser eine zu hohe Energiedichte hat, ist der Betrag der thermischen Eingangsleistung für die Matrix (den Schrauben- oder Schneckenteil) und den metallischen Überzug oder das Pulvermaterial zu groß. Es ergibt sich hierbei nicht nur eine Energievergeudung, sondern aufgrund der Erhit­ zung kommt es außerdem oft zu einer Deformation der Schraube oder Schnecke bei der Erhitzung und/oder nachfolgend auf die Erhitzung. Aus Experimenten wurde gefunden, daß die Ener­ giedichte, die bei der Laserplattierung verwendet werden sollte, zwischen 104 bis 105 W/cm2 ist. Außerdem hängt der Fluß des für den metallischen Überzug verwendeten Pulvermaterials von der zu plattierenden Dicke oder der Plattierungsdicke ab. Wenn es notwendig ist, die Plattierungsdicke zu erhöhen, wird der Pulverfluß erhöht, und es wird auch die Gesamtwärmeein­ gangsleistung für die Plattierung leicht erhöht, um den erhöh­ ten Pulverfluß zu schmelzen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es im Hinblick auf die oben angegebenen Nachteile der konventionellen Oberflächenbe­ handlung einer Einspritzschraube- oder schnecke insbesondere, ein Verfahren zum Herstellen einer Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke zur Verfügung zu stellen, mit welchem diese und andere Nachteile überwunden werden.
Mit der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Ein­ spritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke zur Ver­ fügung gestellt, worin ein Hochenergie-Kohlendioxid-Laser als Wärmequelle verwendet wird, und worin die Art des Pulvers vor­ teilhaft ausgewählt wird, und die periphere Ausrüstung wie auch das Steuern und/oder Regeln der Betriebsparameter vorteilhaft in Verbindung hiermit so ausgewählt werden, daß ein metalli­ scher Überzug oder eine Plattierung mit metallurgischen Bindun­ gen auf der Oberfläche der Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke ausgebildet wird, so daß die Wirkungen und Eigenschaften einer vorteilhaften Doppelmetall-Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke erhalten werden, wobei insbesondere kein Abstreifen oder Abschälen oder sonsti­ ges Ablösen des metallischen Überzugs oder der Plattierung stattfindet und die Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke verschleißfest und korrosionsfest ist, wodurch der Wert und die Gebrauchslebensdauer der Einspritz-, Extru­ sions- o. dgl. -schraube oder -schnecke wesentlich erhöht werden.
Im einzelnen wird die obige Aufgabe dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung ein Hochenergie-Kohlendioxid-Laser als Wärme­ quelle verwendet wird. Durch Außerfokus-Einstellung oder Ein­ stellung einer Integratorausrüstung oder -einrichtung zur Ein­ stellung der Plattierungsenergiedichte zwischen 104 bis 105 W/cm2, Steuern und/oder Regeln einer Werkbank bzw. der Bewegung derselben, umfassend eine CNC-Drehwerkbank oder eine CNC-Dreh­ bank, die auf der Werkbank angebracht ist, mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum genauen Bewegen der Ein­ spritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke unter der Strahlung des Hochenergie-Kohlendioxid-Lasers wird die obige Aufgabe gelöst (CNC = computerisierte numerische Steuerung und/oder Regelung). Außerdem werden die erstrebten Wirkungen der Plattierung erhalten durch eine Pulverzuführungseinrich­ tung, die einen angemessenen Betrag an Pulver abgibt, welcher entsprechend den erforderlichen Kenndaten und/oder Eigenschaf­ ten gewählt und vorzugsweise von einem Schutzgas begleitet ist.
Die vorstehenden sowie weitere Vorteile und Merkmale der Erfin­ dung seien nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand von bevorzugten Ausführungsformen des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben und erläutert, indem nachstehend das Verfahren zum Herstellen einer Einspritz-, Ex­ trusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke mit einer Hochener­ gie-Kohlendioxid-Laser-Plattierung gemäß der Erfindung umfas­ sender beschrieben und erläutert ist; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausrü­ stungs-, Einrichtungs- oder Aufbaustruktur zur Durchführung einer Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2A und 2B schematische Darstellungen der Laserener­ giedichte und der Plattierungsbreite, die durch Außerfokus-Einstellung (Fig. 2A) bzw. einen In­ tegrator (Fig. 2B) eingestellt werden;
Fig. 3 bis 6 schematische Darstellungen von Bereichen, die zum Versehen mit einem metallischen Überzug ausgewählt sind, und von metallischen Überzügen, die hieraus und nach weiterer Behandlung, Her­ richtung oder Endbearbeitung derselben hieraus entstehen; und
Fig. 7 eine Kurvendarstellung einer quantitativen Ana­ lyse einer Schraube oder Schnecke, die nachfol­ gend auf das Aufbringen eines metallischen Über­ zugs durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit­ tels einer elektronischen Mikrosonde durchge­ führt worden ist.
In der nun folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungs­ formen der Erfindung sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, wonach eine Einspritzschraube oder -schnecke 1 auf einer pro­ grammierbaren drehbaren Werkbank oder Drehbank 2 eingespannt und mittels eines Supports 3 drehbar gegengehaltert ist. Die drehbare Werkbank 2 und die planare Werkbank 4 oder der Schlit­ ten 4 sind programmäßig so synchronisiert, daß ein Vorschub der Schraube oder Schnecke 1 in Richtung des Pfeils bei gleichzei­ tiger Drehung derselben in Richtung der doppelten Pfeile statt­ findet. Ein Hochenergie-Kohlendioxid-Laser S strahlt senkrecht auf den zu bearbeitenden Bereich Energie auf, und zwar mittels Außerfokus-Einstellung (Fig. 2A) oder mittels eines Integra­ tors (Fig. 2B). Außerdem erfolgt eine Zuführung von Pulver 7 mittels einer Pulverzuführungseinrichtung 6 und ein Schutz mit­ tels eines Gases (Schutzgas), so daß auf diese Weise insgesamt ein regionaler oder bereichsweiser metallischer Überzug erhal­ ten wird (nämlich auf dem jeweiligen Bereich, der gerade behan­ delt wird, wie beispielsweise in den Fig. 2A und 2B darge­ stellt ist).
Es sei nun auf Fig. 2A Bezug genommen, aus der ersichtlich ist, daß bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens die Energiedichte und die Breite des metallischen Über­ zugs mittels Außerfokus-Einstellung eingestellt werden; dagegen werden bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Fig. 2B die Energiedichte und die Breite des metallischen Überzugs mittels eines Integrators eingestellt, wobei dieser letztere eine gleichförmigere Laserenergie aufstrahlt.
Wenn der metallische Überzug nicht auf einmal vollendet werden kann, wird die Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke nach dem Aufbringen des metallischen Überzugs an ei­ ner Stelle oder einem Bereich um einen gewissen Winkel gedreht, und zwar so, daß ein gewisser Prozentsatz an Überlappung zwi­ schen dem zuletzt mit einem metallischen Überzug versehenen Be­ reich und dem nächsten Bereich, der mit einem metallischen Überzug versehen werden soll, vorhanden ist, und dann wird er­ neut ein metallischer Überzug aufgebracht (wie in Fig. 4 bei­ spielsweise gezeigt ist).
Die metallischen Überzugsbereiche oder Plattierungsbereiche bei einer Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke, wie beispielsweise die Oberseite 31, die Seiten 32, 33 oder der Boden 34 in Fig. 3, können entsprechend den jeweiligen Erfor­ dernissen ausgewählt werden.
Mittels eines Satzes von Spiegeln, die in geeigneter Weise aus­ gebildet und angeordnet sind, wird die Wärmequelle in der Weise gebildet, daß mittels dieses Satzes von Spiegeln die Strahlung des Hochenergie-Kohlendioxid-Lasers senkrecht auf den mit dem metallischen Überzug zu versehenden Bereich aufgestrahlt wird. Während die Seiten 32 und 33 gemäß der Fig. 3 mit dem metalli­ schen Überzug versehen werden, können diese Wirkungen dadurch erzielt werden, daß man den einstellbaren Satz von Spiegeln so einstellt, daß der Laserstrahl senkrecht zu der jeweiligen Seite 32 bzw. 33 ist.
Die Energiedichte des Hochenergie-Kohlendioxid-Lasers, der Fluß an Pulver und die Rate bzw. Geschwindigkeit des Überziehens mit Metall oder des Plattierens sind wichtige Parameter für das Verfahren. Die Energiedichte kann durch Einstellen der Laser­ leistung in Zusammenwirkung mit der Außerfokus-Einstellung oder mit dem Integrator gesteuert und/oder geregelt werden. Der Fluß an Pulver kann durch die Pulverzuführungseinrichtung (die in Fig. 1 mit 6 bezeichnet ist) eingestellt werden, und dadurch wird die Metallüberzugs- oder Plattierungsdicke gesteuert. Die Rate bzw. Geschwindigkeit des Aufbringens des metallischen Überzugs oder der Plattierung kann entsprechend der Geschwin­ digkeit des Drehens der Schraube oder Schnecke und der Vor­ schubgeschwindigkeit der Schraube oder Schnecke gesteuert und/oder geregelt werden. Durch Anwenden dieses Verfahrens kann auch eine Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke, deren Schrauben- oder Schneckengänge unterschiedli­ che Steigungen haben, mit einem metallischen Überzug, insbeson­ dere auf ihren Schrauben- oder Schneckengängen, versehen wer­ den.
Nachdem der metallische Überzug mittels des Hochenergie-Kohlen­ dioxid-Lasers auf der Einspritzschraube oder -schnecke 1 aufge­ bracht worden ist, kann der Metallüberzugs- oder -plattierungs­ bereich die Form einer unebenen, gekrümmten oder gewellten Flä­ che haben. Wenn das Aufbringen des metallischen Überzugs in der Art und Weise erfolgt, wie sie mittels Außerfokus-Einstellung geschieht, dann sind die Ergebnisse des Aufbringens des metal­ lischen Überzugs derart, wie in Fig. 4 gezeigt; dann sind zum Herrichten, Endbearbeiten o. dgl. Verfahren des Schleifens mit­ tels einer Schleifscheibe und/oder des Polierens und dgl. not­ wendig, damit man das Endprodukt (Fig. 5) erhält.
Der metallische Überzug nach dem Herrichten oder der Endbear­ beitung bei einer Ganzflächenplattierung einer Einspritz-, Ex­ trusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke gemäß der Erfindung ist in Fig. 6 gezeigt.
Aus der quantitativen und qualitativen Analyse des metallischen Überzugs der Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke mittels eines Elektronensonden-Röntgenstrahlen-Mi­ kroanalysators ist ersichtlich, daß beträchtliche chemische Be­ standteile, wie Kobalt aus dem Pulver und Eisen aus der Ein­ spritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke in dem winzigen Verbindungsbereich des auf Kobalt basierenden Pulvers des metallischen Überzugs, sowie des metallischen Überzugs selbst und der Oberflächenschicht der Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke vorhanden sind. Das kann man dahingehend interpretieren, daß der metallische Überzug metal­ lurgische Bindungen hat, daß die aus dem Pulver und aus dem Ma­ terial der Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke gemischte metallurgische Schicht dünn ist, und daß die Verdünnung kleiner als 5% ist, wie in Fig. 7 gezeigt ist.
Aufgrund der Wahl des Pulvers und aufgrund der augenblicklichen Abkühlung und Koagulation des metallischen Überzugs ergeben sich solche Merkmale, wie die hohe Härte sowie Verschleiß- und Korrosionsfestigkeit. Außerdem ist die Deformation der mit dem metallischen Überzug versehenen Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke aufgrund genauer Steuerung und/oder Regelung der Lasereingangswärme winzig, und die Endbearbei­ tungs- oder Herrichtungsarbeit ist stark herabgesetzt. Auf diese Weise ergibt sich eine beträchtliche Einsparung an Pulver und eine hohe Qualität des Produkts. Durch Programmsteuerung können unterschiedliche Größen der Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke und/oder unterschiedliche Stei­ gungen der Schrauben- oder Schneckengänge sicher erfaßt werden, so daß das Erzeugen des metallischen Überzugs mit kleinen Men­ gen und in einer großen Anzahl von verschiedenen Arten ausge­ führt werden kann.
Die obige Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht von der Herstellung eines metallischen Überzugs auf einer Ein­ spritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke mittels eines Pulvers aus. Tatsächlich kann jedoch auch ein Draht, der äquivalente Eigenschaften hat, anstelle des Pulvers verwendet werden, und die Pulverzuführungseinrichtung kann dementspre­ chend durch eine Drahtzuführungseinrichtung ersetzt werden; demgemäß braucht in dieser Ausführungsform kein Pulverwiederge­ winnungsverfahren angewandt zu werden. Jedoch sollte ein Draht, der meistens in kreisförmigen Windungen aufgewickelt wird, erst geradegemacht werden, indem oder wenn er durch die Drahtabgabe­ einrichtung hindurchgeht, denn dann kann er genau den Ort er­ reichen, an welchem der metallische Überzug erzeugt werden soll.
Das Verfahren nach der Erfindung kann auch in der Weise ange­ wandt werden, daß das Material für dem metallischen Überzug erst durch Plasmasprühen auf die Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke aufgebracht und dann mit dem La­ ser wiedergeschmolzen wird (wie in Fig. 1 gezeigt, wobei je­ doch bei dieser vorgenannten Ausführungsform die Pulverzufüh­ rungseinrichtung entfernt ist), um die mechanische Bindung des metallischen Überzugs in eine metallurgische Bindung umzuwan­ deln und die Korrosionsfestigkeitswirkung wesentlich zu erhöhen.
Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird vor­ zugsweise folgende Beziehung zwischen der Werkbankvorschubge­ schwindigkeit, der Plattierungsgeschwindigkeit (d. h. der Ge­ schwindigkeit des Aufbringens des metallischen Überzugs), dem Außendurchmesser der Schraube oder Schnecke sowie der Steigung und der Drehgeschwindigkeit angewandt:
D = Außendurchmesser der Schraube oder Schnecke
P = Steigung der Schraube oder Schnecke
W = Zeitdauer einer Umdrehung der Schraube oder Schnecke
F = Werkbankvorschubgeschwindigkeit
S = Lineargeschwindigkeit der Plattierung
Für die Werkbankvorschubgeschwindigkeit (mm/min) F ergibt sich folgende Gleichung:
Für die Lineargeschwindigkeit der Plattierung (mm/min) F ergibt sich folgende Gleichung:
Es sei folgendes Beispiel gegeben:
Außendurchmesser der Schraube oder Schnecke D = 36 mm
Steigung der Schraube oder Schnecke P = 36 mm
Zeitdauer einer Umdrehung der Schraube oder Schnecke W = 12,87 sec/Umdrehung
Aufgrund dieser Ausgangswerte ergeben sich für die Werkbankvor­ schubgeschwindigkeit F und die Lineargeschwindigkeit der Plat­ tierung S folgende Werte:
Die Plattierungsparameter sind unterschiedlich in Abhängigkeit von der Länge, dem Außendurchmesser, der Steigung und der Breite der Schrauben- oder Schneckengänge sowie der Dicke der Beschichtung. Es sei nachstehend zur Erläuterung ein Beispiel gegeben:
Länge der Schraube = ca. 674 mm
Außendurchmesser = 33 mm
Breite der Spitze oder des Rückens der Schrauben- oder Schneckengänge = 5 mm,
mit 1 mm Plattierungsdicke
Steigung der Schraube oder Schnecke = 33 mm
Ausgehend von den vorstehenden Werten wurden nach mehreren Ma­ len Testens die folgenden optimalen Beschichtungparameter er­ halten:
Laserleistung = 1,5 kW
Zeitdauer für eine Umdrehung der sich drehenden Schraube oder Schnecke = 12,43 sec/Umdrehung
Lineare Plattierungsgeschwindigkeit = ca. 500 mm/min
Werkbankvorschubrate = 159 mm/min
Beschichtungspulver = Cr-Co-W-Legierung
Pulverfluß = 25 g/min±2 g/min
Distanz der Außerfokus-Einstellung = 7±0,2 mm
(±0,2 ist der Schwankungswert oder die Meßgenauigkeit eines Meßinstruments, das für eine Millimetermessung verwendet wurde)
Pulverdüse = 2,5 mm Durchmesser
Beschichtungszeit = 3 Schrauben- oder Schneckengänge in ca. 15 min
Überlappungsanteil oder -verhältnis = ca. 30 bis 50%
Abgegebenes Gas = Ar
Gasdruck = 1 kg/cm²
Gasfluß = 15 lpm (Liter pro Minute)
In dem Verfahren nach der Erfindung wird vorzugsweise jeder me­ tallische Überzug von dem angrenzenden um 30 bis 50% über­ lappt. Wenn der Überlappungsanteil zu klein ist, wird die Dicke des Platierungshäufchens zu klein, und es ist viel Herrich­ tungs- bzw. Nachbearbeitung erforderlich, um einen glatten me­ tallischen Überzug zu erhalten. Wenn der Überlappungsanteil zu groß ist, ergibt sich ein zu dicker metallischer Überzug, was nicht nur eine Materialvergeudung, sondern auch einen unnötigen Zeitaufwand bedeutet.
Mit Bezug auf das Gas ist zu sagen, daß dieses zum Transportie­ ren des Pulvers wie auch zum Isolieren der Schmelze von der Luft verwendet werden kann, um zu verhindern, daß das Plattie­ rungsmaterial während des Vorgangs des Erwärmens, des Schmel­ zens und des Koagulierens oxidiert. Das verwendete Gas kann He­ lium, Argon oder Stickstoff sein. Jedoch ist Helium teuer und nicht wirtschaftlich. Die Schutzwirkung von Stickstoff ist ge­ ringer als diejenige von Argon. Daher ist Argon am geeignet­ sten.
Obwohl Plasmasprühmaterial oder ein Draht anstelle von Pulver verwendet werden kann, sind alle Parameter die gleichen, wie sie oben angegeben sind, jedoch mit der Abänderung, daß der Teil wegfällt, der sich auf das Transportieren des Pulvers bezieht.
Mit der Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen einer Doppel­ metall-Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnec­ ke unter Verwendung einer Hochenergie-Kohlendioxid-Laser-Plat­ tierung zur Verfügung gestellt, worin ein Hochenergie-Kohlendi­ oxid-Laser als Wärmequelle verwendet und der Plattierungsbe­ reich mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesteuert und/oder geregelt wird, während hierbei Pulver mit geeigneten Plattierungseigenschaften über eine Pulverzuführungseinrichtung aufgebracht wird. Während der Bestrahlung mit dem Laser wird die äußere Oberfläche der Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke durch einen Teil der Energie geschmol­ zen, und ein Teil der Energie bringt das Plattierungspulver zum Schmelzen, dann wird durch augenblickliche Koagulation eine me­ tallurgische Bindung zwischen der Oberflächenschicht der Ein­ spritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke und der Pulverplattierungsschicht ausgebildet. Wegen der wenigen Ein­ gangswärme oder zugeführten Wärme hat die Einspritz-, Extru­ sions- o. dgl. -schraube oder -schnecke nur eine geringe Defor­ mation, und die Plattierungsdicke kann präzise gesteuert und/ oder geregelt werden, so daß wenig Herrichtungs- oder Nach­ arbeitung notwendig ist. Dieses Verfahren liefert Eigenschaf­ ten, welche gegenüber denjenigen, die durch Plasmabesprühen er­ zielt werden, überragend sind. Es werden nicht nur die Ver­ schleiß- und Korrosionsfestigkeitseigenschaften wesentlich ver­ bessert, sondern auch die Produktionskosten werden gesenkt, die Gebrauchslebensdauer wird erhöht, und der Wert der Produkte wird ebenfalls erhöht.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen eines Metallüberzugs bei ei­ ner Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke (1), worin ein Hochenergie-Kohlendioxid-Laser (5) als Wärme­ quelle verwendet wird, und durch Einstellen der Energiedichte und der Breite des Metallüberzugs mit einer Außerfokus-Einstel­ lung oder einer Integratoreinrichtung, Einstellen einer ge­ eigneten Werkbankvorschubgeschwindigkeit, Lineargeschwindigkeit des Aufbringens des Metallüberzugs, Distanz oder Strecke des Außerfokus oder der Außerfokus-Einstellung, Überlappungsanteil und Pulverdüse, und außerdem durch Abgeben von Pulver, das spe­ zielle Eigenschaften hat, in einer angemessenen Menge mit einer Pulverzuführungseinrichtung (6) und zusätzlich versehen mit Schutzgas, das einen geeigneten Druck und Fluß hat, so daß eine Doppelmetall-Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke (1) erhalten wird, die Metallüberzugswirkungen der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit bzw. -widerstandsfähig­ keit hat.
2. Verfahren zum Herstellen eines Metallüberzugs bei ei­ ner Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver durch einen Draht ersetzt ist.
3. Verfahren zum Herstellen eines Metallüberzugs bei ei­ ner Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverzuführungseinrichtung (6) nicht vorgesehen und die Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke (1) zunächst durch Plasmabesprühung beschichtet wird.
4. Verfahren zum Herstellen eines Metallüberzugs bei ei­ ner Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Werkbankvorschubgeschwindigkeit (mm/min) F = 60P/W ist, worin P die Steigung der Schraube oder Schnecke (1) ist, und worin W die Zeitdauer einer Umdrehung der Schraube oder Schnecke (1) bedeutet.
5. Verfahren zum Herstellen eines Metallüberzugs bei ei­ ner Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Auf­ bringens des Metallüberzugs (mm/min) S = 60πD/W ist, worin D der Außendurchmesser der Schraube oder Schnecke (1) ist, und worin W die Zeitdauer einer Umdrehung der Schraube oder Schnecke (1) bedeutet.
6. Verfahren zum Herstellen eines Metallüberzugs bei ei­ ner Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überlappungsanteil zwi­ schen 30 und 50% der optimale Parameter ist.
7. Verfahren zum Herstellen eines Metallüberzugs bei ei­ ner Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als optimaler Parameter das Schutzgas Argon ist.
8. Verfahren zum Herstellen eines Metallüberzugs bei ei­ ner Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Metallüber­ zugsschicht zwischen 0,3 und 1,0 mm beträgt.
9. Verfahren zum Herstellen eines Metallüberzugs bei ei­ ner Einspritz-, Extrusions- o. dgl. -schraube oder -schnecke (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, ins­ besondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Pulver eine Cr-Co-W-Legierung ist.
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