DE4141317C1 - Prodn. of wear-reducing coating to reduce cracking and distortion - for screw surface in e.g. plastic extruder comprises introducing molybdenum@-contg. material into laser beam and depositing on steel body - Google Patents

Prodn. of wear-reducing coating to reduce cracking and distortion - for screw surface in e.g. plastic extruder comprises introducing molybdenum@-contg. material into laser beam and depositing on steel body

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Abstract

In prodn. of a wear-reducing coating on the surface of a screw used in a plasticising equipment, e.g., extruder, a coating material contg. at least 71% Mo is introduced into a laser beam and deposited on a basic steel body, at least the outer part of which is brought to a molten state. The powder feed and laser beam are at an actue angle to one another. ADVANTAGE - Distortion and cracking are avoided.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung einer verschleißmindernden Schicht auf der Oberfläche einer in einer Plastifiziervorrichtung einsetzbaren Schnecke, mit welchem auf den aus Stahl bestehenden Grundkörper der Schnecke ein aus Molybdän bestehendes oder Molybdän enthaltendes Beschichtungsmaterial aufgetragen und unter Wärmeeinwirkung fest mit demselben verbunden wird und mit welchem die beschichtete Schecke anschließend abgekühlt wird (DE-OS 37 40 916).The invention relates to a method for producing a wear reducing layer on the surface of a a plasticizing insertable screw, with which on the existing steel body of the screw a molybdenum or molybdenum containing Coating material applied and exposed to heat is firmly connected with the same and with which the coated piebald is then cooled (DE-OS 37 40 916).

Plastifiziervorrichtung sind beispielsweise Extruder, Spritzgießmaschine oder Compounder. Stellvertretend für alle möglichen Ausführungsformen wird im folgenden die Bezeichnung "Extruder" verwendet. Extruder werden beispielsweise zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoff oder aus Gummi eingesetzt. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Schneckengehäuse und mindestens einer drehbar in demselben angebrachten Schnecke, durch welche das zu verarbeitende Material im Schneckengehäuse gefördert wird. Durch die Drehung der Schnecke und den dadurch hervorgerufenen Strom von zu verarbeitendem Material sind sowohl die Stegflanken und die Stegoberflächen der Schnecken als auch der Schneckenkern einem ständigen Verschleiß ausgesetzt. Zusätzlich kommt es zu direktem Kontakt zwischen den Stegoberflächen und der Wandung des Schneckengehäuses. Um ein Fressen zwischen diesen Teilen zu vermeiden, sind gute Notlaufeigenschaften derselben erforderlich. Dazu werden in üblicher Technik die Stegoberflächen der Schnecken mit einem geeigneten Material überzogen.Plasticizing are, for example, extruder, Injection molding machine or compounder. Representing all Possible embodiments will be denoted below "Extruder" used. For example, extruders are used for Production of molded parts made of plastic or rubber used. They essentially consist of one Worm housing and at least one rotatable in the same attached snail through which the processed Material is conveyed in the screw housing. By the rotation the worm and the resulting current from to processing material are both the web flanks and the Web surfaces of the snails as well as the snail core one exposed to constant wear. In addition it comes to direct contact between the web surfaces and the wall of the snail shell. To eat between these parts to avoid are good emergency running properties of the same required. These are in the usual technique the  Web surfaces of the screws with a suitable material overdrawn.

Ein derartiges Material ist Molybdän. Es wird gemäß der JP-OS 61-1 39 682 ebenso wie andere in dieser Druckschrift erwähnte Materialien beispielsweise in Pulverform auf einen aus Stahl bestehenden Grundkörper aufgebracht und anschließend mit Laserlicht bestrahlt. Damit die so erzeugte Schicht fest genug am Grundkörper haftet, werden vor dem Aufbringen des Pulvers Vertiefungen in der zu beschichtenden Oberfläche erzeugt. Dieses bekannte Verfahren ist also bereits bei der Vorbereitung des zu beschichtenden Grundkörpers aufwendig. Hinzu kommt, daß wegen des gegenüber Stahl wesentlich höheren Schmelzpunktes des Molybdäns eine relativ hohe Wärmeenergie in den Grundkörper eingebracht wird, die zu ungünstigen Eigenspannungszuständen mit Verzug und Rißbildung führen kann.Such a material is molybdenum. It is according to the JP-OS 61-1 39 682 as well as others mentioned in this document Materials, for example, in powder form on a steel applied existing body and then with Laser light irradiated. So that the layer thus produced firm enough adheres to the body, be before applying the powder Recesses generated in the surface to be coated. This known method is therefore already in the Preparation of the body to be coated consuming. In addition, because of the steel compared to much higher Melting point of molybdenum a relatively high heat energy in the main body is introduced, which is too unfavorable Residual stress conditions can lead to distortion and cracking.

Nach der CH-PS 576 526 wird auf die Stegoberflächen einer Extruderschnecke eine aus Molybdän bestehende Schicht durch Flammspritzen aufgebracht. Dieses Verfahren führt jedoch gemäß der DE-PS 37 18 779 zu keinem brauchbaren Ergebnis, weil nach der Lehre dieser Druckschrift eine Schicht mit zu hohem Molybdängehalt nur ungenügend auf dem Grundkörper der Schnecke haftet und leicht zum Absplittern neigt. Bei dem bekannten Verfahren nach der DE-PS 37 18 779 wird daher als Material für die verschleißmindernde Schicht eine Legierung verwendet, die zwischen 40% und 70% Molybdän enthält. Diese Legierung wird außerdem durch ein spezielles Verfahren, nämlich das Plasma- Pulver-Auftragsschweißen, auf den Grundkörper aufgebracht. Das bekannte Verfahren führt nur bei Einsatz des apparativ aufwendigen Plasma-Pulver-Auftragsschweißen zu brauchbaren Ergebnissen. Weiterhin werden Legierungen eingesetzt, deren Molybdängehalt maximal bei 70% liegt. Die vorteilhaften Eigenschaften des Molybdäns, insbesondere die guten Notlaufeigenschaften, können daher nur mit Einschränkungen ausgenutzt werden. Auch bei diesem Verfahren wird außerdem eine relativ hohe Wärmeenergie in den Grundkörper eingebracht, die wieder zu ungünstigen Eigenspannungszuständen mit Verzug und Rißbildung führen kann.After the CH-PS 576 526 is on the web surfaces of a Extruder screw through a layer consisting of molybdenum Applied flame spraying. However, this method performs according to DE-PS 37 18 779 to no useful result, because after The teaching of this document a layer with too high Molybdenum content insufficient on the main body of the screw sticks and easily prone to splintering. In the known Process according to DE-PS 37 18 779 is therefore used as a material for the wear-reducing layer uses an alloy that between 40% and 70% molybdenum. This alloy will also by a special procedure, namely the plasma Powder surfacing, applied to the body. The known method leads only when using the apparatus consuming plasma powder surfacing to usable Results. Furthermore, alloys are used whose Molybdenum content is a maximum of 70%. The advantageous ones Properties of molybdenum, especially the good ones Emergency running, therefore, can only with restrictions be exploited. Also with this procedure becomes besides  a relatively high heat energy is introduced into the basic body, the again to unfavorable residual stress states with delay and can cause cracking.

Die Auffassung, daß hohe Molybdänanteile eines in Form von Pulver vorliegenden Beschichtungsmaterials beim Schweißen problematisch sind, geht auch aus der eingangs erwähnten DE-OS 37 40 916 hervor. Nach der Lehre dieser Druckschrift kann der Gefahr von Rißbildung bei der Erzeugung der verschleißmindernden Schicht aus einem Pulver heraus nur durch Herabsetzen des Molybdängehalts im Beschichtungsmaterial begegnet werden. Mit diesem bekannten Verfahren wird die Schutzschicht daher durch thermisches Spritzen auf den Grundkörper aufgebracht und in einer Zusatzbehandlung durch einen Laserstrahl in das Material des Grundkörpers eingeschmolzen. Das verwendete Beschichtungsmaterial kann Molybdän oder eine überwiegend Molybdän enthaltende Legierung sein. Auch bei diesem zweistufig arbeitenden Verfahren wird bereits durch das thermische Spritzen eine relativ hohe Wärmeenergie in den Grundkörper eingebracht. Auch hier können sich daher ungünstige Eigenspannungszustände mit Verzug und Rißbildung ergeben.The opinion that high molybdenum content of a in the form of Powder present coating material during welding are problematic, goes also from the above-mentioned DE-OS 37 40 916. According to the teaching of this document Can reduce the risk of cracking in the production of wear-reducing layer out of a powder only through Lowering the molybdenum content in the coating material be countered. With this known method, the Protective layer therefore by thermal spraying on the Applied body and in an additional treatment by a laser beam in the material of the body melted down. The coating material used can Molybdenum or a predominantly molybdenum-containing alloy his. Also in this two-step process is already by the thermal spraying a relatively high Heat energy introduced into the body. Again, you can Therefore, unfavorable residual stress states with delay and Cracking result.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verfahren so weiterzubilden, daß eine die verschleißmindernden Eigenschaften von Molybdän ausnutzende, festhaftende Schicht auf den aus Stahl bestehenden Grundkörper einer Schnecke so aufgebracht werden kann, daß Verzug und Rißbildung im fertigen Bauteil ausgeschlossen werden können.The invention is based on the object, the beginning educate described methods so that a wear-reducing properties of molybdenum-exploiting, firmly adhering layer on the existing steel body a worm can be applied so that delay and Cracking in the finished component can be excluded.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das mindestens 71% Molybdän enthaltende Beschichtungsmaterial in einen Laserstrahl eingebracht, in demselben aufgeschmolzen und mit demselben derart auf den Grundkörper aufgebracht wird, daß mindestens der äußere Bereich des Grundkörpers in schmelzflüssigen Zustand gebracht wird. This object is achieved according to the invention in that the at least 71% molybdenum-containing coating material in introduced a laser beam, melted in the same and with the same applied to the body, that at least the outer area of the main body in molten state is brought.  

Mit diesem Verfahren ist es entgegen der aus der DE-PS 37 18 779 entnehmbaren Meinung der Fachwelt möglich, ein mindestens 71% Molybdän enthaltendes Material auf einen metallischen Grundkörper so aufzutragen, daß sich eine porenfreie Schicht mit einer Haftfestigkeit ergibt, die mindestens der Festigkeit des Beschichtungsmaterials entspricht. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß das mit diesem Verfahren aufgebrachte Beschichtungsmaterial sich auch bei extremen Belastungen nicht mehr vom Grundkörper löst. Diese überraschende Tatsache wird durch die richtige Kombination des Laserstrahls mit der Art der Zuführung des Beschichtungsmaterials beim Verbinden von Beschichtungs- und Grundmaterial in einem einstufigen Verfahren erreicht. Das Beschichtungsmaterial und die Oberfläche des Grundkörpers werden mit diesem Verfahren zeitlich und räumlich getrennt voneinander aufgeschmolzen. Da die Schmelztemperatur des aus Stahl bestehenden Grundkörpers niedriger ist als die des Beschichtungsmaterials, wird die Oberfläche des Grundkörpers beim Auftreffen des geschmolzenen Beschichtungsmaterials mit dem Laserstrahl auf- bzw. angeschmolzen. Zumindest in der Übergangszone vom Beschichtungsmaterial zum Material des Grundkörpers entsteht damit durch Diffusion ein schmelzmetallurgischer Verbund aus beiden Materialien. In den Grundkörper wird bei diesem Verfahren nur wenig Wärmeenergie eingetragen, so daß nur eine relativ dünne Schicht an der Oberfläche desselben erwärmt wird. Die Gefahr eines Verzuges desselben mit Rißbildung ist daher ausgeschlossen. Beim Einsatz dieses Verfahrens ergibt sich der weitere Vorteil, daß der Aufwand für die Vorbereitung der zu beschichtenden Oberflächen des Grundkörpers sehr gering gehalten werden kann. Auf die Anbringung von Vertiefungen in der zu beschichtenden Oberfläche des Grundkörpers kann ebenso verzichtet werden wie auf ein Strahlen derselben. Das Verfahren eignet sich daher auch für die Behandlung von Bauteilen mit komplizierter Geometrie sowie zur selektiven Behandlung von Bauteilen. With this procedure it is contrary to that from the DE-PS 37 18 779 removable opinion of the art possible at least 71% molybdenum-containing material on a Apply metallic body so that a non-porous layer with an adhesive strength that gives at least the strength of the coating material equivalent. It has been found in practice that the coated with this method coating material itself no longer releases from the body even under extreme loads. This surprising fact is by the right one Combination of the laser beam with the type of feeder of the Coating material in the connection of coating and Base material achieved in a one-step process. The Coating material and the surface of the body be separated with this method temporally and spatially melted from each other. As the melting temperature of the Steel existing body is lower than that of the Coating material, becomes the surface of the main body upon impact of the molten coating material with the laser beam up or melted. At least in the Transition zone from the coating material to the material of The basic body is thus created by diffusion fusion metallurgical composite of both materials. In the Basic body is in this process only a little heat energy registered, so that only a relatively thin layer at the Surface of the same is heated. The danger of a delay the same with cracking is therefore excluded. At the Use of this method gives the further advantage that the effort for the preparation of the to be coated Surfaces of the body can be kept very low. On the attachment of depressions in the to be coated Surface of the body can be dispensed with as well to a radiance of the same. The method is therefore suitable also for the handling of components with complicated Geometry and selective treatment of components.  

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous embodiments of the invention will be apparent from the Subclaims forth.

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.The method according to the invention will be with reference to the drawings for example, explained.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Extruder mit Gehäuse und Schnecke. Fig. 1 shows a detail of an extruder with housing and screw.

Fig. 2 einen mit dem Verfahren nach der Erfindung zu beschichtenden Teil der Schnecke teilweise im Schnitt. Fig. 2 shows a part of the screw to be coated by the method according to the invention partially in section.

Fig. 3 bis 7 unterschiedliche Ansichten eines Schneckensteges bei der Durchführung des Verfahrens. Fig. 3 to 7 different views of a screw flight in the implementation of the method.

In dem Gehäuse 1 eines Extruders ist eine aus Stahl bestehende Schnecke 2 mit Stegen 3 angeordnet, deren am Gehäuse 1 anliegende Oberfläche mit verschleißminderndem Material beschichtet sind. Eine solche aus unlegiertem Molybdän oder einer Molybdänlegierung mit mindestens 71% Molybdän bestehende Schicht 4 geht aus der vergrößerten Darstellung in Fig. 2 hervor. Sie wird mittels eines Laserstrahls mit dem Grundkörper der Schnecke 2 verbunden. Dazu wird ein Verfahren verwendet, wie es grundsätzlich aus der DE-Z "Laser-Praxis", Oktober 1990, Seiten LS 101 bis LS 106 hervorgeht. Für das Reparaturbeschichten von Turbinenschaufeln werden hier hochfeste Nickelbasislegierungen mit einem Molybdängehalt von bis zu 6% oder Kobaltbasislegierungen ohne Molybdänzusatz verwendet.In the housing 1 of an extruder, a screw made of steel 2 is arranged with webs 3 , whose surface abutting the housing 1 are coated with wear-reducing material. Such an unalloyed molybdenum or a molybdenum alloy with at least 71% molybdenum layer 4 is apparent from the enlarged view in Fig. 2. It is connected by means of a laser beam with the main body of the screw 2 . For this purpose, a method is used, as is apparent in principle from DE-Z "Laser Practice", October 1990, pages LS 101 to LS 106. For the repair coating of turbine blades, high-strength nickel-base alloys with a molybdenum content of up to 6% or cobalt-base alloys without added molybdenum are used here.

Das Verfahren nach der Erfindung wird beispielsweise wie folgt durchgeführt:The method according to the invention is for example as follows carried out:

Das Molybdän enthaltende oder aus Molybdän bestehende Beschichtungsmaterial liegt beispielsweise in Form eines agglomerierten Pulvers vor. Es könnte auch in Form von Draht, als flüssige Schmelze oder als vorgewärmte Masse eingesetzt werden.The molybdenum-containing or consisting of molybdenum Coating material is for example in the form of a agglomerated powder. It could also be in the form of wire,  used as a liquid melt or as a preheated mass become.

Als Laser sind alle Laser mit ausreichender Leistung einsetzbar, wie z. B. CO-, CO₂- Nd-YAG- und Nd-Glas-Laser im kontinuierlichen wie auch im Impulsbetrieb. Zur Optimierung der Effektivität der Beschichtung und der Schichteigenschaften ist die Kombination mehrerer Laser gleicher oder unterschiedlicher Typen möglich. Eine solche als Mehrstrahltechnik zu bezeichnende Verfahrensweise ist bei Verwendung von Lasern ausreichender Leistung auch durch Strahlspaltung (Beamsplitting) realisierbar. Vorzugsweise kommt ein CO₂-Laser im Dauerstrichbetrieb zum Einsatz.As laser are all lasers with sufficient power can be used, such. B. CO, CO₂ Nd-YAG and Nd glass laser in continuous as well as in pulse mode. For optimization the effectiveness of the coating and the layer properties is the combination of several lasers same or different types possible. Such as Mehrstrahltechnik to be designated procedure is at Use of lasers of sufficient power also by Beam splitting (beam splitting) feasible. Preferably a CO₂ laser is used in continuous wave operation.

Das Beschichtungsmaterial wird dem Laserstrahl beispielsweise mit einem Pulverförderer zugeführt. Die Leistung der Einrichtung zur Zuführung des Beschichtungsmaterials bestimmt wesentlich die Auftreffgeschwindigkeit desselben auf die zu beschichtende Oberfläche. Sie wird der Laserleistung angepaßt. Die Energie des Laserstrahls muß ausreichen, um das Beschichtungsmaterial auf dem Weg zum zu beschichtenden Grundkörper der Schnecke 2 zu schmelzen. Da die Schmelztemperatur des aus Stahl bestehenden Grundkörpers niedriger ist als die des Beschichtungsmaterials, wird die Oberfläche des Grundkörpers beim Auftreffen des bereits geschmolzenen Besichtungsmaterials mit dem Laserstrahl auf- bzw. angeschmolzen. Dadurch ergibt sich ein schmelzmetallurgischer Verbund zwischen beiden Materialien ohne großen Wärmeeintrag in den Grundkörper der Schnecke 2. Eigenspannungszustände mit Verzug und Rißbildung im beschichteten Grundkörper können daher nicht auftreten.The coating material is supplied to the laser beam, for example with a powder conveyor. The performance of the device for supplying the coating material substantially determines the impact speed thereof on the surface to be coated. It is adapted to the laser power. The energy of the laser beam must be sufficient to melt the coating material on the way to the body to be coated of the screw 2 . Since the melting temperature of the base body made of steel is lower than that of the coating material, the surface of the base body is fused or melted when the already fused inspection material hits the laser beam. This results in a fusion-metallurgical bond between the two materials without a large heat input into the main body of the screw 2 . Residual stress states with distortion and cracking in the coated body can therefore not occur.

Durch Beeinflussung des Laserstrahls durch Strahlformung- und -führung, beispielsweise durch oszillierende Optiken, Facettenspiegel, Blenden, Beamsplitting usw., sind verschiedene punkt- und strichförmige Beschichtungsmuster sowie flächenhafte Beschichtungen des Steges 3 mit Strahlquerschnitten möglich, die vom kreisförmigen Strahlquerschnitt des Grundmodes mit gaußförmiger Leistungsverteilung abweichen. Allen gemeinsam ist die Beschichtung der Stege 3 der Schnecke 2 unter Berücksichtigung ihrer Steigung.By influencing the laser beam by beam shaping and guiding, for example by oscillating optics, facet mirrors, diaphragms, beam splitting, etc., different point and line coating patterns and planar coatings of the web 3 are possible with beam cross sections, the circular beam cross section of the basic mode with Gaussian power distribution differ. Common to all is the coating of the webs 3 of the screw 2 , taking into account their slope.

Der vorzugsweise verwendete Grundmodestrahl des CO₂-Lasers erzeugt Schichtspuren auf der Oberfläche der zu beschichtenden Stege 3 der Schnecke 2, deren Breiten im wesentlichen von der Laserleistung und dem Strahlfleckdurchmesser abhängen. Sie sind in der Regel um ein Mehrfaches kleiner als die Breite der Stege 3. Der Laserstrahl muß in diesem Fall über die ganze Breite und die Länge der Stege 3 bewegt werden. Das geschieht zweckmäßig nach einem aus einer translatorischen Komponente und einer Rotationskomponente der Relativbeweg des Laserstrahls gegenüber der zu beschichtenden Oberfläche bestehenden Muster. Dabei können beide Komponenten durch den Laserstrahl oder durch die zu beschichtende Schnecke 2 beeinflußt werden. Sinnvoll ist eine Verteilung der Bewegungskomponenten auf den Laserstrahl und die Schnecke 2.The preferably used basic mode beam of the CO₂ laser generates layer traces on the surface of the webs 3 to be coated 3 of the screw 2 , the widths of which depend essentially on the laser power and the beam spot diameter. They are usually smaller by a multiple than the width of the webs. 3 The laser beam must be moved in this case over the entire width and the length of the webs 3 . This is expediently carried out according to a pattern consisting of a translatory component and a rotational component of the relative movement of the laser beam relative to the surface to be coated. Both components can be influenced by the laser beam or by the screw 2 to be coated. It makes sense to distribute the movement components to the laser beam and the worm 2 .

Ein solches Muster ist beispielsweise ein aus Fig. 3 ersichtliches Zick-Zack-Muster, nach welchem der Laserstrahl unter Berücksichtigung der Steigung des Steges 3 kontinuierlich zwischen den Stegkanten translatorisch hin- und herbewegt wird, während sich gleichzeitig die Schnecke 2 kontinuierlich um ihre Achse dreht (Rotationskomponente). Die Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke 2 bestimmt den Überlappungsgrad der so erzeugten Schichtspuren. Ein anderes leicht zu erzeugendes Muster ist ein in Fig. 4 dargestelltes Mäander-Muster, bei welchem der Laserstrahl unter Berücksichtigung der Steigung des Steges 3 translatorisch zwischen den Stegkanten diskontinuierlich mit einer Verweilzeit an den Stegkanten bewegt wird. Innerhalb dieser Verweilzeiten dreht sich die Schnecke 2 um bestimmte, den Überlappungsgrad bestimmende Winkel um ihre Achse (diskontinuierliche Rotationskomponente).Such a pattern is, for example, a zig-zag pattern shown in FIG. 3, according to which the laser beam is continuously reciprocated between the web edges, taking into account the pitch of the web 3 , while at the same time the worm 2 continuously rotates about its axis (rotational component). The peripheral speed of the screw 2 determines the degree of overlap of the layer tracks thus produced. Another easy-to-generate pattern is a meander pattern shown in FIG. 4, in which the laser beam is moved intermittently with a dwell time at the web edges taking into account the pitch of the web 3 in translation between the web edges. Within these residence times, the screw 2 rotates about certain, the degree of overlap determining angle about its axis (discontinuous rotation component).

Der Auftreffwinkel des Beschichtungsmaterials auf den Steg 3, der Winkel zwischen Laserstrahl und Zufuhreinrichtung des Beschichtungsmaterials und die Anordnung von Laserstrahl und Zufuhreinrichtung bezüglich der Achse der Schnecke 2 sind frei wählbar. In bevorzugter Ausführungsform werden Laserstrahl 5 und Zufuhreinrichtung 6 so angeordnet, wie es aus Fig. 5 hervorgeht. Dabei trifft der Laserstrahl den Steg 3 der Schnecke 2 vorzugsweise senkrecht von oben. Das Beschichtungsmaterial wird mittels der Zufuhreinrichtung 6 beispielsweise unter einem Winkel von 18° in Richtung des durch die Drehbewegung der Schnecke 2 erzeugten, durch den Pfeil V angedeuteten Vorschubs gesehen von hinten in den Laserstrahl 5 injiziert.The angle of incidence of the coating material on the web 3 , the angle between the laser beam and the feeding device of the coating material and the arrangement of laser beam and feeding device with respect to the axis of the screw 2 are freely selectable. In a preferred embodiment, the laser beam 5 and feeding device 6 are arranged as shown in FIG. 5. The laser beam strikes the web 3 of the screw 2, preferably perpendicularly from above. The coating material is injected by means of the supply device 6, for example, at an angle of 18 ° in the direction of the generated by the rotational movement of the screw 2 , indicated by the arrow V feed from behind into the laser beam 5 injected.

Der Laserstrahl 5 kann gemäß Fig. 6 und 7 auch in zwei Laserstrahlen 7 und 8 gesplittet werden. Dabei ist die Anordnung Laserstrahl 7 - Zufuhreinrichtung 6 - Laserstrahl 8 in Fig. 6 in Richtung der Achse der Schnecke 2 dargestellt, während Fig. 7 diese Anordnung quer zur Achse der Schnecke 2 zeigt. Es ist zweckmäßig, die Winkel der beiden Laserstrahlen 7 und 8 zur Oberflächennormalen des Steges 3 unterschiedlich zu gestalten, um die Laserbearbeitungsköpfe vor zu hoher Wärmebelastung zu schützen. Auch hier treffen die Laserstrahlen 7 und 8 den Steg 3 vorzugsweise senkrecht von oben. Statt eines Lasers mit gesplittetem Laserstrahl könnten auch zwei getrennte Laser eingesetzt werden.The laser beam 5 can also be split into two laser beams 7 and 8 according to FIGS. 6 and 7. In this case, the arrangement of the laser beam 7 - supply device 6 - laser beam 8 is shown in Fig. 6 in the direction of the axis of the screw 2 , while Fig. 7 shows this arrangement transverse to the axis of the screw 2 . It is expedient to make the angles of the two laser beams 7 and 8 different from the surface normal of the web 3 in order to protect the laser processing heads from excessive heat load. Again, the laser beams 7 and 8 meet the web 3 preferably vertically from above. Instead of a laser with a split laser beam, two separate lasers could be used.

Die Qualität der Beschichtung und die Dicke der Übergangszone zwischen der aufgebrachten Schicht 4 und dem Grundkörper und damit deren Legierungsgrad lassen sich durch die Behandlungsparameter optimieren. Ein Behandlungsparameter ist beispielsweise die Pulvermasse pro Zeiteinheit, die sogenannte Pulverrate des in den Laserstrahl eingebrachten Beschichtungsmaterials. Auch die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserstrahls bezüglich der zu beschichtenden Oberfläche (aus translatorischer und Rotationskomponente zusammengesetzte Geschwindigkeit) ist im Zusammenhang mit der Laserleistung als Behandlungsparameter von Bedeutung. Die auf der Oberfläche der Stege 3 erzeugten Schichten 4 sind poren- und rißfrei. Das kann durch die Verwendung von Schutzgasen, vorzugsweise Argon, unterstützt werden. Die Adhäsion der Schicht 4 mit dem Grundkörper der Schnecke 2 ist aufgrund des schmelzmetallurgischen Verbundes mindestens gleich der Kohäsion in der Schicht 4. Die Schicht 4 braucht nur wenig durch Schleifen nachbearbeitet zu werden.The quality of the coating and the thickness of the transition zone between the applied layer 4 and the base body and thus their degree of alloying can be optimized by the treatment parameters. A treatment parameter is, for example, the powder mass per unit time, the so-called powder rate of the coating material introduced into the laser beam. The speed of movement of the laser beam with respect to the surface to be coated (composed of translational and rotational component speed) is in connection with the laser power as a treatment parameter of importance. The layers 4 produced on the surface of the webs 3 are free of pores and cracks. This can be aided by the use of shielding gases, preferably argon. The adhesion of the layer 4 to the main body of the screw 2 is at least equal to the cohesion in the layer 4 due to the melt metallurgical bond. The layer 4 needs little to be reworked by grinding.

Im folgenden werden noch zwei Beispiele für ein bei dem Verfahren nach der Erfindung einsetzbares Beschichtungsmaterial angegeben:Below are two examples of one in the Method usable according to the invention Coating material indicated:

Beispiel 1Example 1

Es wird unlegiertes Molybdän mit einer Schmelztemperatur von 2620°C als Beschichtungsmaterial verwendet. Das Molybdän wird beispielsweise in Form eines agglomerierten Pulvers mit einer Korngröße von 45 bis 90 µm verwendet. Es wird - wie oben geschildert - im Laserstrahl aufgeschmolzen und mit demselben der zu beschichtenden Schnecke zugeführt.It is unalloyed molybdenum with a melting temperature of 2620 ° C used as a coating material. The molybdenum will for example in the form of an agglomerated powder with a Grain size of 45 to 90 microns used. It will - as above described - melted in the laser beam and with the same supplied to be coated screw.

Beispiel 2example 2

Als Beschichtungsmaterial wird eine Molybdänlegierung mit folgenden Bestandteilen eingesetzt:As a coating material is a molybdenum alloy with the following components are used:

75%75% MoMo 3,5%3.5% CrCr 2,0%2.0% BB 2,5%2.5% SiSi Restrest NiNi

Aus dieser Legierung wird beispielsweise durch Gasverdüsung ein Pulver mit einer Korngröße von 45 bis 90 µm hergestellt. Die Aufbringung auf die Schnecke 2 erfolgt wie oben geschildert.From this alloy, for example by gas atomization, a powder having a particle size of 45 to 90 microns is produced. The application to the screw 2 is carried out as described above.

Claims (7)

1. Verfahren zur Erzeugung einer verschleißmindernden Schicht auf der Oberfläche einer in einer Plastifiziervorrichtung einsetzbaren Schnecke, mit welchem auf den aus Stahl bestehenden Grundkörper der Schnecke ein aus Molybdän bestehendes oder Molybdän enthaltendes Beschichtungsmaterial aufgetragen und unter Wärmeeinwirkung fest mit demselben verbunden wird und mit welchem die beschichtete Schnecke anschließend abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens 71% Molybdän enthaltende Beschichtungsmaterial in einen Laserstrahl (5, 7, 8) eingebracht, in demselben aufgeschmolzen und mit demselben derart auf den Grundkörper aufgebracht wird, daß mindestens der äußere Bereich des Grundkörpers in schmelzflüssigen Zustand gebracht wird.1. A method for producing a wear-reducing layer on the surface of an insertable in a plasticizing screw, with which applied to the existing steel body of the screw applied to a molybdenum or molybdenum-containing coating material and is firmly bonded to the same under heat and with which the coated Is then cooled, characterized in that the at least 71% molybdenum-containing coating material in a laser beam ( 5, 7, 8 ) is introduced, melted in the same and applied with the same to the base body that at least the outer region of the body in molten State is brought. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial zeitlich und räumlich getrennt vom Material des Grundkörpers der Schnecke (2) aufgeschmolzen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the coating material is temporally and spatially separated from the material of the main body of the screw ( 2 ) is melted. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Laserstrahl (5, 7, 8) und Zufuhreinrichtung (6) des Beschichtungsmaterials unter einem spitzen Winkel zueinander angeordnet werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the laser beam ( 5, 7, 8 ) and supply means ( 6 ) of the coating material are arranged at an acute angle to each other. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (5) in Teilstrahlen aufgesplittet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the laser beam ( 5 ) is split into partial beams. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial bezogen auf den durch die Drehung der Schnecke (2) bedingten Vorschub derselben von hinten in den Laserstrahl (5, 7, 8) injiziert wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the coating material based on the by the rotation of the screw ( 2 ) conditional feed thereof from the rear into the laser beam ( 5, 7, 8 ) is injected. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der Oberfläche des Grundkörpers mit zick-zack-förmigem Verlauf des Laserstrahls (5, 7, 8) durchgeführt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the coating of the surface of the base body with zigzag-shaped course of the laser beam ( 5, 7, 8 ) is performed. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der Oberfläche des Grundkörpers mit mäanderförmigem Verlauf des Laserstrahls (5, 7, 8) durchgeführt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the coating of the surface of the base body with a meandering course of the laser beam ( 5, 7, 8 ) is performed.
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