螺桿是注塑機和擠出機的關鍵零件。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。為此許多塑機設備制造商采用多種方式對螺桿工作表面進行強化處理，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來進行螺桿的 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 細合金粉，在易磨損的螺桿表面構成激光合金化復合涂層， 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量進行定性 、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 ， 其化學成分如表1。
根據(jù)螺桿的工況條件及磨損失效分析的結果，選擇了紅硬性優(yōu) 、抗腐蝕性能良的 C 2超細合金粉( 1 ～5μm) ，具有良好抗粘著磨損的 A1 超細合金粉 ( 1 ～5μm) ，和納米碳管混合合金， 其質量比為1 ： 1 ： 1 ， 組成的化學元素有 C，W， C o ， C r ， N i M o等。
試驗前對試樣表面進行去污、 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自溶性 合金粉， 致密性良好， 孔隙率低， 采用人工涂刷法進行預沉積簡便易行，故以預涂敷的方式預置在試樣待處理面上。理想的預沉積層應厚度均勻，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， 而在對螺桿進行激光合金化處理時， 采取激光頭不動、 螺桿轉動的方式。
