螺桿是注塑機和擠出機的關(guān)鍵零件。隨著塑料原料工業(yè)快速發(fā)展，各種增強改性的工程塑料原料不斷推出，傳統(tǒng)的螺桿已不能適應(yīng)加工這些增強改性原料的需求，集中表現(xiàn)在，螺桿工作表面抗高溫粘著磨損和抗腐蝕性能低下，螺桿工作表面快速磨損失效，失去輸送能力、最終使塑機使用壽命大大縮短。為此許多塑機設(shè)備制造商采用多種方式對螺桿工作表面進(jìn)行強化處理，力圖提升螺桿的耐用度，但都收效甚微。常規(guī)的表面強化處理，由于存在各種缺陷，如熱滲鍍中的滲碳對材料選擇較窄，耐磨性不夠；氮化處理的氮化層太簿；鍍鉻、熱噴涂、堆焊、硬化層耐磨性雖好，但與基體結(jié)合度較低、耐磨層易脫落等，都不能滿足客戶要求。
本文提出一種性價比高、具有抗高溫粘著磨損 和優(yōu)良抗腐蝕性能的激光合金化技術(shù)來進(jìn)行螺桿的 表面強化 ，以滿足成型增強改性塑料原料的需求。 從螺桿的磨損失效機理出發(fā)，采用高科技的納米超 細(xì)合金粉，在易磨損的螺桿表面構(gòu)成激光合金化復(fù)合涂層， 研究了激光合金化材料選擇、 激光合金化工藝控制、影響激光合金化的主要工藝參數(shù)等對激光合金化質(zhì)量的影響， 通過顯微硬度測試、 金相顯微組織觀察以及磨損對比試驗對合金化質(zhì)量進(jìn)行定性 、定量分析 ， 從而確定出最佳的激光合金化工藝參數(shù) ，達(dá)到顯著提高螺桿表面硬度及耐磨性的目的。
1 實驗材料與方法
原注塑機螺桿材質(zhì)為40C r ，熱處理方式為滲氮。為與實際使用情況相吻合， 實驗試樣選用40 C r 為基體材料 ， 其化學(xué)成分如表1。
根據(jù)螺桿的工況條件及磨損失效分析的結(jié)果，選擇了紅硬性優(yōu) 、抗腐蝕性能良的 C 2超細(xì)合金粉( 1 ～5μm) ，具有良好抗粘著磨損的 A1 超細(xì)合金粉 ( 1 ～5μm) ，和納米碳管混合合金， 其質(zhì)量比為1 ： 1 ： 1 ， 組成的化學(xué)元素有 C，W， C o ， C r ， N i M o等。
試驗前對試樣表面進(jìn)行去污、 除油處理， 去除試樣表面的污漬、 氧化物等。在激光合金化中， 合金化材料的供給方式通常有 2種 ，即預(yù)沉積法和同步送粉法。由于試驗中所選用合金化材料為超細(xì)自溶性 合金粉， 致密性良好， 孔隙率低， 采用人工涂刷法進(jìn)行預(yù)沉積簡便易行，故以預(yù)涂敷的方式預(yù)置在試樣待處理面上。理想的預(yù)沉積層應(yīng)厚度均勻，孔隙率低， 并且與基體有良好的粘著性， 在激光作用時無不良作用存在。試驗中采用自制的吸光涂料來增強材 料表面對CO2激光的吸收率 ，吸光涂料和合金粉均以預(yù)涂敷的方式施加在試樣表面，即將適量的合金粉末加人到吸光涂料里， 攪拌均勻， 調(diào)和在一起以膏狀或糊狀涂刷在試樣待處理表面上。所選用的吸光涂料粘合性好，且易揮發(fā)。
試驗采用7k W C O2橫流激光器 ，激光波長10.6μm， 用 6軸 4聯(lián)動數(shù)控機床控制激光頭 、 工作臺、 工件等做多軸運動。在制備試樣時， 采取工件不動、 激光頭直線運動的方式， 而在對螺桿進(jìn)行激光合金化處理時， 采取激光頭不動、 螺桿轉(zhuǎn)動的方式。
