[发明专利]一种化工挤压机双螺杆部件表面激光复合防腐耐磨层新工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，特别指一种化工挤压机双螺杆部件表面激光复合防腐耐磨层新工艺方法。

背景技术

一个国外长期垄断化纤及相关产业的关键材料——芳纶PPTA(对位)和PMIA(间位)纤维最近被业内关注。间位芳纶(芳纶1313)我国已经可以批量生产，但对位芳纶(芳纶1414)一直依赖进口，虽然从上世纪80年代我国就投入大量资金和人力进行研究，但产业化的步子一直没有迈开。最近，我国对位芳纶(芳纶1414)聚合体制备技术获重大突破。做为生产芳纶纤维的关键设备之一的双螺杆挤压机，它的作用是将多种化合物料进入双螺杆挤压机进行混合、搅拌、输送的功能，工作状况为3％-5％HCL及部分有机溶剂的树脂颗粒、工作温度80℃，螺杆工作转速≤150rpm，螺杆是注塑机和挤出机的关键零件，在高温粘着磨损和化学腐蚀的共同作用下，螺杆工作表面快速磨损失效。结构为积木式结构，包括螺纹块、反螺纹块、捏合块和螺杆芯轴，材料全部采用高强度、高耐腐蚀的特种合金的316L材料数控加工而成。在其工况下运行约100小时，双螺杆螺纹块、反螺纹块、捏合块部件表面均出现严重腐蚀，腐蚀深度达到0.5mm以上，其腐蚀物严重影响最终产品质量。在国内目前的解决双螺杆的部件防腐方案有二种，第一种是将双螺杆的部件螺纹块、反螺纹块和捏合块整个基材改成哈氏合金的材料，重新再制造新产品，改材料制造需要一年的时间加工完；第二种是利用激光再制造技术将螺纹块、反螺纹块、捏合块进行激光再制造成耐腐的产品，激光再制造产品工期短，只需三个月可加工完成。激光再制造产品价格性能更优，改材料制造所需费用约100多万，其性能还没有得到检验；激光再制造产品已通过客户试验室的检验，完全满足客户的技术要求。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进，提供一种化工挤压机双螺杆部件表面激光复合防腐耐磨层新工艺方法。

本发明包括以下工艺步骤：

1)根据挤压机双螺杆部件使用工况，部件的材质以及使用周期进行了解，掌握部件的腐蚀机理；

2)采用与螺杆部件相同材质的不同试验样块，配置激光防腐的专用金属粉料进行防腐处理，并在实际工况条件下对其进行不同层次的防腐试验，确定最佳防腐效果和工艺参数；

3)对双螺杆部件螺纹块、反螺纹块和捏合块数量、尺寸和表面进行无损探伤检测；

4)根据螺纹块、反螺纹块和捏合块的形状大小设计专用机械加工和激光熔覆的辅助工装；

5)按设计最佳的防腐层厚度使用数控机械加工方式对螺纹块、反螺纹块和捏合块的工作表面层进行加工；

6)熔覆前对螺纹块、反螺纹块和捏合块的熔覆区域使用丙酮清洗表面的油脂；

7)然后选用二氧化碳气体激光器加送粉器用同步送粉方式和五同三联动数控机床组合进行激光熔覆；

8)熔覆后用数控机械按图纸要求进行加工复型；

9)完工后检验尺寸公差、形位公差及无损探伤；

10)最后对熔覆表面进行抛光处理。

本发明的优点：与部件表面未做任何处理相比，激光熔覆后熔覆层与基体均无粗大组织，熔覆层及基界面组织致密，晶粒细小，熔覆组织无裂纹、夹杂等缺陷；熔覆层与基体形成冶金结合，不脱落；对基体稀释率低，熔覆层尺寸大小和位置可以精确控制，熔覆后机械加工余量小；此方法可推广至在酸、碱腐蚀工况介质下运行的产品，熔覆层耐磨、耐酸腐蚀。

具体实施方式

实施例：

本发明首先对某公司的挤压机双螺杆部件螺纹块、反螺纹块和捏合块数量、尺寸和表面进行无损探伤检测，对螺纹块、反螺纹块和捏合块的工作表面层按最佳使用效果防腐层厚度0.8mm进行加工，然后选用DL-HL-T5000型CO₂激光器，工作台为SIEMENS五轴三联动数控机床，利用激光器自动送粉装置采用0.32MPa的氩气将专用的耐酸腐蚀和耐磨性的金粉末同步以20度角度送入熔池，在双螺杆部件表面进行激光熔覆。具体熔覆工艺参数如下：熔覆功率为2800w，采用正焦光斑，光斑直径4.2mm，扫描速度为500mm/min，搭接率25％。熔覆至加工尺寸要求，熔铸完后，经过无损探伤检测和数控加工成型恢复原尺寸，成型后并对表面进行抛光处理。

本发明所述激光熔覆的材料为耐酸腐蚀和耐冲刷的金属粉，具体成分的重量百分比为：C为0.006％、Cr为18.85％、Si为0.064％、Fe为5.52％、Mo为20.8％、W为4.06％、Co为2.00％、Mn为＜0.02％、V为＜0.02％。