Page 97 - 《橡塑技术与装备》2017年19期（10月上半月橡胶）

机械与模具 王超群·氧乙炔和等离子弧喷焊修复技术在冷喂料挤出机螺杆、机筒上的应用

钢，也作渗氮处理，由于机筒更换周期长，一般情况 温度控制在 400~450℃，预热时间控制在 5~6 h。
下比螺杆具有更高的硬度，机筒内表面硬度可以达到 （3）表面处理
HRC65 以上。 可采用磨削或机加工的方法，去除螺杆螺棱表面
2.1 螺杆修复技术 氧化层、油污，同时进行表面粗化处理，加工粗糙度
冷喂料挤出机螺杆主要失效形式是螺棱磨损，磨 达到 12.5 μm 即可。
损量在 1~2 mm，甚至达到 3~4 mm，其修复技术主要 （4）喷焊工艺
是指螺杆外圆直径通过喷焊修复达到规定图纸尺寸（如 制作支辊架，将螺杆放置在上面，使用喷焊炬在
图 1）。螺杆表面渗氮层早已破坏，无需考虑渗氮层对 保持离螺棱 5~15 mm 的距离喷覆经过预热的螺杆，螺
喷焊造成的影响。若存在渗氮层，必须将其处理干净， 杆不停转动。同时，用火焰将喷覆上的合金粉末熔化，
否则在喷焊过程中，含有硼元素的自熔性合金粉末与 根据粉末熔化情况和喷焊层厚度，移动喷焊炬，直至
氮反应，生成氮化硼 BN，引起喷焊起层、脱落，导 整个螺杆螺棱顶面覆盖厚度均匀、致密的喷焊层。
致喷焊无法进行。 （5）后期处理
经过喷焊后的螺杆要经过装炉或在转动状态下缓
慢自然冷却，消除喷焊时产生的热应力，防止出现裂
纹。冷却后，先使用砂轮磨头粗磨螺棱，再磨削侧边
图 1 Ф200 冷喂料挤出机螺杆 螺棱，接近图纸规定尺寸。喷焊过程示意图如图 2。
氧乙炔喷焊是把工件预先经过表面处理加热到
400~450 ℃，通过喷焊炬利用氧 — 乙炔燃烧产生的
2 800~3 150℃高温，使喷焊嘴接近工件表面并保持一
定的距离，把自熔性合金粉末通过焊嘴喷口，用火焰
熔融至工件表面，使合金粉末与基材相互熔覆、相互 图 2 磨损的螺杆螺棱修复示意图
扩散、相互渗透形成一种组织致密、耐磨、耐高温、 通过磨床磨削等方式消除螺杆在整个喷焊过程中
耐腐蚀、耐冲击的强化结合层。 出现的轴向变形，变形范围在 0.1~0.2 mm。螺棱经
螺杆的磨损修复主要在局部进行，螺杆的表面处 过磨削 后，表面粗糙 度 Ra 在 1.6~3.2 之间，硬 度在
理、预热、喷焊、重熔、磨削、消除应力等工作环节 HRC60~65。
主要以人工来完成，配以喷焊炬（或自动喷焊机）、支 经 过氧 乙 炔 火焰 喷 焊修 复 的 螺杆， 外 观 喷焊 层
辊架、车床、磨削工具等专用工装，喷焊过程简单、 与基体结合面光滑平整、没有产生疏松多孔的结合
灵活、修复工件不规则，适用于氧乙炔火焰喷焊技术。 面。经更换通过生产验证后，其使用寿命较新螺杆长
下面就公司 1 台 GE200KS-12D 广东湛江产销钉 30%，维修成本只是新螺杆的 30%~50%，取得满意
冷喂料挤出机螺杆修复进行介绍。 的维修效果。
（1）自熔性合金粉末选型 2.2 机筒修复技术
自熔性合金粉末有铁基、钴基、镍基等，以镍基 冷喂料挤出机机筒比螺杆更换周期长，故要求机
合金粉末综合性能具有较好的韧性、耐磨性、耐热性、 筒内表面抗腐蚀性、硬度、耐磨性更高。
耐腐蚀性、抗冲击性。此螺杆修复选取镍基 F102 合 通常采用合金粉末等离子弧喷焊技术对磨损机筒
金粉末，还兼有熔点低、流动性好、与基体螺杆材质 内表面进行修复。
38CrMoAlA 相近的热膨胀系数等特点。其成分、性能 等离子弧喷焊就是将氩气等离子（完全电离子气
参数如下： C 0.84%， Cr 16.36%， B 4.12%， Si 4.23%， 体，其正离子电荷与电子电荷数值）喷枪的阴极和阳
Fe 1.89%，熔点 980~1 050℃，颗粒 150~400 目，喷 极分别接在直流电源的正负极上，通入较高电压，经
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焊区膨胀系数 13.4×10 /℃，硬度 HRC55~62。 过高频振荡器的激发，产生一种 “ 转移等离子体电
（2）预热处理 弧 ”，此电弧使电能转换成热能，机械能转变为热能
为消除合金粉末与基体之间由于热膨胀系数不同 以及复合放热使 “ 转移等离子体电弧 ” 产生高达 3 万℃
造成的喷焊收缩应力，需对螺杆进行预热处理，预热 以上的高温热源，然后再将合金粉末带入电弧区内，

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