一种螺杆的激光热熔覆工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及螺杆的再制造技术领域，具体的说是一种螺杆的激光热熔覆工艺。
【背景技术】
[0002] 外表面切有螺旋槽的圆柱或者切有锥面螺旋槽的圆锥称为螺杆，多用于塑料成型 设备，如塑料型材挤出机，注塑机等。螺杆和机筒是塑料成型设备的核心部件，是加热挤出 塑化的部分，是塑料机械的核心。
[0003] 螺杆广泛应用于加工中心，CNC机器，数控车床，注塑机，线切割，磨床，铣床，慢走 丝，快走丝，PCB钻孔机，精雕机，雕铣机，火花放电机，咬齿机，刨床，大型立车龙门铣等。对 于注塑机上的螺杆，在使用过程中磨损较为严重，磨损原因主要如下：
[0004] (1)每种塑料都有一个理想塑化的加工温度范围，应该控制料筒加工温度，使之接 近这个温度范围，粒状塑料从料斗进入料筒，首先会到达加料段，在加料段必然会出现干性 磨擦，当这些塑料受热不足，熔融不均时，很易造成料筒内壁及螺杆表面磨损增大，同样，在 压缩段和均化段，如果塑料的熔融状态紊乱不均，也会造成磨损增快；
[0005] (2)由于部分塑料加有强化剂，如玻璃纤维、矿物质或其他填充料。这些物质对金 属材质的磨擦力往往比熔融塑料的大得多，在注塑这些塑料时，如果用高的转速成，则在提 高对塑料的剪切力的同时，亦将令强化相应地产生更多被撕碎的纤维，被撕碎的纤维含有 锋利末端，令磨损力大为增加，无机矿物质在金属表面高速滑行时，其刮削作用也不小，所 以转速不宜调得太高。
[0006] (3)螺杆在机筒内转动，物料与二者的摩擦，使螺杆与机筒的工作表面逐渐磨损： 螺杆直径逐渐缩小，机筒的内孔直径逐渐加大，这样，螺杆与机筒的配合直径间隙，随着二 者的逐渐磨损而一点点加大，可是，由于机筒前面机头和分流板的阻力没有改变，这就增加 了被挤塑物料前进时的漏流量，即物料从直径间隙处向进料方向流动量增加，结果使塑胶 机械生产量下降，这种现象又使物料在机筒内停留时间增加，造成物料分解，如果是聚氯乙 烯，分解产生的氯化氢气体加强了对螺杆和机筒的腐蚀。
[0007] (4)物料中如有碳酸钙和玻璃纤维等填充料，能加快螺杆和机筒的磨损。
[0008] (5)由于物料没有塑化均匀，或是有金属异物混入料中，使螺杆转动扭矩力突然增 加，这种扭矩超出螺杆的强度极限，使螺杆扭断，这是一种非常规事故损坏。
[0009] 螺杆一旦出现磨损，将会影响生产加工的质量，因此，迫切需求一种能够增强螺杆 耐磨性和延长使用寿命的工艺。
【发明内容】
[0010] 本发明所要解决的技术问题是提供一种螺杆的激光热熔覆工艺，一方面对螺杆进 行修复，另一方面延长了螺杆的使用寿命，降低了使用和维护的成本。
[0011] 本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0012] 一种螺杆的激光热熔覆工艺，包括以下工艺步骤：
[0013] (1)清理螺杆表面的锈迹以及油污，并利用高压水射流对螺杆螺旋槽内的污渍进 行清理；
[0014] (2)将螺杆的螺距、公称直径、螺纹数和导程输入到自动控制系统中；
[0015] (3)利用三维扫描成形仪对螺杆进行扫描，形成三维数据输入到自动控制系统 中；
[0016] (4)自动控制系统根据步骤（2)和步骤（3)中的数据差值形成控制指令，其中自 动控制系统由PC机与PLC组合而成，三维扫描成形仪的扫描后的三维数据进入PC机后，由 PC机形成仿实物三维数模，同时将步骤（2)中的数据导入，形成模拟未磨损三维数模，数据 对比后形成差值信号，且差值即为磨损量，从而在PLC中形成数据反馈，根据差值反馈进行 编程；
[0017] (5)打开送粉器，向螺杆表面输送Ni45_WC纳米材料，同时，打开激光器，利用步骤 (4)中自动控制系统形成的控制指令控制激光器和送粉量，将Ni45-WC纳米材料熔覆在螺 杆表面，形成熔覆层；
[0018] (6)整修：对螺杆表面进行整修，以符合装配使用的需求。
[0019] 本发明采用上述工艺步骤，利用激光技术与纳米技术相结合，并在自动控制系 统的控制下，使送粉器沿着预定的轨迹送粉，同时激光器尾随着送粉器运行，将送出的 Ni45-WC纳米材料熔覆在螺杆的表面，最终形成熔覆层。
[0020] 所述Ni45-WC纳米材料包括以下质量百分比的组分：Ni45占61%，WC占27%，刚 玉占9. 5 %，组合元素占2. 5 %。
[0021]所述组合元素包括(：、0、51、8、？6，所述(：、0、51、8、卩6按照2:1.5:1.2: 1 : 4的比例混合，先是61%的Ni45、27%的WC、9. 5%的刚玉采用温式粉碎法制得纳米球， 再采用活性剂保护法与组合元素混合均匀。
[0022] 本发明的有益效果是：本发明能够对磨损后的螺杆进行回收再制造，利用激光技 术与纳米技术相结合，并在自动控制系统的控制下，将纳米粉末熔覆在磨损的螺杆表面上， 一方面对螺杆进行修复，另一方面延长了螺杆的使用寿命，降低了使用和维护的成本。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对 本发明进一步阐述。
[0024] 实施例一：一种螺杆的激光热熔覆工艺，包括以下工艺步骤：
[0025] (1)清理螺杆表面的锈迹以及油污，并利用高压水射流对螺杆螺旋槽内的污渍进 行清理；
[0026] (2)将螺杆的螺距、公称直径、螺纹数和导程输入到自动控制系统中，作为对照数 据；
[0027] (3)利用三维扫描成形仪对螺杆进行扫描，形成三维数据输入到自动控制系统中， 作为实际数据；
[0028] (4)自动控制系统根据步骤（2)和步骤（3)中的数据差值形成控制指令，其中自 动控制系统由PC机与PLC组合而成，三维扫描成形仪的扫描后的三维数据进入PC机后，由 PC机形成仿实物三维数模，同时将步骤（2)中的数据导入，形成模拟未磨损三维数模，数据 对比后形成差值信号，且差值即为磨损量，从而在PLC中形成数据反馈，根据差值反馈进行 编程，控制精度高；
[0029] (5)打开送粉器，向螺杆表面输送Ni45_WC纳米材料，同时，打开激光器，利用步骤 (4)中自动控制系统形成的控制指令控制激光器和送粉量，将Ni45-WC纳米材料熔覆在螺 杆表面，形成熔覆层；
[0030] (6)整修：对螺杆表面进行整修，以符合装配使用的需求。
[0031] 本发明采用上述工艺步骤，利用激光技术与纳米技术相结合，并在自动控制系 统的控制下，使送粉器沿着预定的轨迹送粉，同时激光器尾随着送粉器运行，将送出的 Ni45-WC纳米材料熔覆在螺杆的表面，最终形成熔覆层。
[0032] 所述Ni45-WC纳米材料包括以下质量百分比的组分：Ni45占61%，WC占27%，刚 玉占9. 5 %，组合元素占2. 5 %。
[0033] 所述组合元素包括(：、0、51、8、？6，所述(：、0、51、8、卩6按照2:1.5:1.2: 1 : 4的比例混合，先是61%的Ni45、27%的WC、9. 5%的刚玉采用温式粉碎法制得纳米球， 再采用活性剂保护法与组合元素混合均匀。
[0034] 为了论证本发明的实际效果，特通过实验对实施例一实施后的螺杆进行检测，检 测结果的数据如下：
[0035]
【主权项】
1. 一种螺杆的激光热熔覆工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤： (1) 清理螺杆表面的锈迹以及油污，并利用高压水射流对螺杆螺旋槽内的污渍进行清 理； (2) 将螺杆的螺距、公称直径、螺纹数和导程输入到自动控制系统中； (3) 利用三维扫描成形仪对螺杆进行扫描，形成三维数据输入到自动控制系统中； (4) 自动控制系统根据步骤（2)和步骤（3)中的数据差值形成控制指令； (5) 打开送粉器，向螺杆表面输送Ni45-WC纳米材料，同时，打开激光器，利用步骤（4) 中自动控制系统形成的控制指令控制激光器和送粉量，将Ni45-WC纳米材料熔覆在螺杆表 面，形成熔覆层； (6) 整修：对螺杆表面进行整修，以符合装配使用的需求。
2. 根据权利要求1所述的一种螺杆的激光热熔覆工艺，其特征在于：所述Ni45-WC纳 米材料包括以下质量百分比的组分：Ni45占61%，WC占27%，刚玉占9. 5%，组合元素占 2. 5%〇
3. 根据权利要求1所述的一种螺杆的激光热熔覆工艺，其特征在于：所述组合元素包 括 C、Cr、Si、B、Fe，所述 C、Cr、Si、B、Fe 按照 2 : I. 5 : L 2 : 1 : 4 的比例混合，先是 61 %的Ni45、27 %的WC、9. 5%的刚玉采用温式粉碎法制得纳米球，再采用活性剂保护法与 组合元素混合均匀。
4. 根据权利要求1所述的一种螺杆的激光热熔覆工艺，其特征在于：所述自动控制系 统由PC机与PLC组合而成，三维扫描成形仪的扫描后的三维数据进入PC机后，由PC机形 成仿实物三维数模，同时将步骤（2)中的数据导入，形成模拟未磨损三维数模，数据对比后 形成差值信号，且差值即为磨损量，从而在PLC中形成数据反馈，根据差值反馈进行编程。
【专利摘要】本发明涉及一种螺杆的激光热熔覆工艺，包括以下工艺步骤：(1)清理螺杆表面的锈迹以及油污，并利用高压水射流对螺杆螺旋槽内的污渍进行清理；(2)将螺杆的螺距、公称直径、螺纹数和导程输入到自动控制系统中；(3)利用三维扫描成形仪对螺杆进行扫描，形成三维数据输入到自动控制系统中；(4)自动控制系统根据步骤(2)和步骤(3)中的数据差值形成控制指令；(5)打开送粉器，向螺杆表面输送Ni45-WC纳米材料，打开激光器，利用步骤(4)中自动控制系统形成的控制指令控制激光器和送粉量，形成熔覆层；(6)整修。本发明能够对磨损后的螺杆进行回收再制造，实现螺杆的修复，并延长了螺杆的使用寿命。
【IPC分类】C23C24-10, C22C32-00, C22C19-03
【公开号】CN104831273
【申请号】CN201510236065
【发明人】程敬卿
【申请人】芜湖鼎恒材料技术有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月9日