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1、堆焊焊剂 qtekc螺杆机筒的材料如何选择、应表面怎样处理 由于氮化钢螺杆的经济性很多国家仍采用至今,例如西德用的最多的是氮化钢8550(34CrAlNi7)和8519(31CrMoV9),其他尚有7707(30CrMoV9),4122(X35CrMo17)和4057(X32CrNi17)等。它们大都是含碳0.30-0.40%的中碳钢，同时还含有Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Al等之类合金元素。在美国大约有80%的螺杆用SAE4140(42CrMo4)钢和火焰硬化钢,其余的20%用氯化钢和在中碳钢上喷涂合金材料。日本的中小型螺杆大都用氮化钢SCM2-4，而大型螺杆则用中碳钢S45C火焰表面
2、淬火。 在我国绝大多数螺杆都采用氮化钢38CrMoAlA。一些制品厂也有用40Cr或45号钢。 氮化钢的强度极限约85-90kgf/mm2,作为螺杆使用其芯部强度是足够的.其表面所要求的耐磨性可以通过氮化处理得到.氮化可采用盐浴液体氮化、气体氮化或离子氮化得到,这三种方法都可得到相似的效果但以离子氮化为佳.在氮化时氮院子进入钢的表层并且和其中能形成氮化物的合金元素相结合形成坚硬的氯化物(如氮化铝),其表面硬度可达HV1000-1100,(相当于HRC65-72),从而大打地提高了螺杆的耐磨性. 近年来由于螺杆转速提高,机筒中压力的提高,更主要是由于在挤出时大量填料加入的结果,使得氮化钢制造的螺
3、杆和机筒的耐磨性显得较大的不足.它的失效主要是由下述原因造成的:由于氮化层的深度一般尽在0.5mm上下,而内部集体的硬度仅为HV280左右,一单氮化层磨去,耐磨性便很差(图12-7)。在氮化时由于氮化工艺的不当造成绿化层变脆，在高压下极易剥落，破坏了螺杆的耐磨性；此外，由于集体硬度太低，在高压下薄的绿化层被压陷也破坏了螺杆的稳定。 氮化钢的抗腐蚀能力虽因氮化而有所加强，但总的说来，抗蚀能力是不足的，尤其当挤出硬聚氯乙烯和一些工程塑料时更显得不足。 由于上述情况，我们可以认为对螺杆机筒来讲，氮化钢已经不是一种先进的材料了。生产实际的需要是的人们开始寻求更好的材料和加工工艺来满足挤出生产的要求。目
4、前国际上大约向着两个方向发展着。一是采用比氮化钢硬度更高、深入层更深的表面处理方法，以得到持久的耐磨性，二是采用高耐磨性并且能淬透工具钢。属于第一个方法的有下述措施。 氮化钢 40Cr 45号钢 1 镀硬铬 这是一种比较古老的化学处理方法。螺杆材料可以选用40Cr或45钢。镀过硬铬的螺杆有良好的表面光洁度和较强的抗腐蚀能力，抵抗磨损的能力也是较好的。但这种办法对镀铬工艺的要求很高；镀层过薄组织稀松，过厚则容易剥落。目前一般取0.050.1mm。镀层与金属基体的结合应很牢固，剥落出的凹坑会和铬层构成化学电池的两极，这就苏进了螺杆的腐蚀作用。 2 表面火焰淬硬或高频脆硬 表面淬硬一种廉价面方便的处
5、理方法。淬硬后的硬度可达到HRC55左右，淬火深度可达23mm。采用火焰淬硬时螺杆材料可以选用40Cr或45钢，因此对大型螺杆来说是很经济的。表面淬硬可用每期、乙炔、丙烷、氮、水煤气等作为燃料，将螺杆加热到815C下进行。如果采用高频淬火，淬火频率应大于4000赫兹然后用水浴或喷淋淬硬。 3 表面堆焊 在螺杆上堆焊可用电弧焊、等离子焊等办法进行。堆焊的合金可以钴基合金条（CoCrWMo合金，如Reiloyp48合金）或镍合金焊条,前者的硬度可达HRC36-54,后者可达HRC52-58。在要求硬度更高时还可直接堆焊碳化钨。这种工艺可以用来修复已磨损的螺杆，根据我国的经验堆焊可达3mm左右，修复
6、时成本为新螺杆的35%70%。 4 表面喷涂 这是当前正在大力研究的一种方法。螺杆材料可选用氮化钢，然后在螺棱表面（图12-6）甚至全部螺杆上喷涂一层0.5-0.8mm的特殊合金材料，这些材料的成分如表12-1所示，为了进一步改善耐磨性，材料中还可加入碳化钨。 为了增加合金材料和螺杆母体的附着力，喷涂前应用Al2O3对螺杆进行喷砂处理，喷涂时分散的合金粉末处于完全熔化或表面熔化的状态，在1750C的氧一乙炔火焰中喷向螺杆表面。在使用表12-1所示的含硼材料时，由于熔点仅10501070C，因此可以在喷涂后进一步烧结处理，这样的螺杆可以承受重要的负荷。当采用喷涂后烧结的工艺时，螺杆母体材料不能选
7、用有冷气冷淬硬倾向的铬钢，因为这种钢在冷却过程中容易造成标称喷涂合金的裂纹。 5 其它 古老的表面渗碳工艺在螺杆上也有应用，但使用的很少。除此以外，新进发展起来的渗硼工艺也在开始研究，由于工艺的不成熟，此处也不做介绍。 由于氮化钢螺杆的经济性很多国家仍采用至今,例如西德用的最多的是氮化钢8550(34CrAlNi7)和8519(31CrMoV9),其他尚有7707(30CrMoV9),4122(X35CrMo17)和4057(X32CrNi17)等。它们大都是含碳0.30-0.40%的中碳钢，同时还含有Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Al等之类合金元素。在美国大约有80%的螺杆用SAE414
8、0(42CrMo4)钢和火焰硬化钢,其余的20%用氯化钢和在中碳钢上喷涂合金材料。日本的中小型螺杆大都用氮化钢SCM2-4，而大型螺杆则用中碳钢S45C火焰表面淬火。 在我国绝大多数螺杆都采用氮化钢38CrMoAlA。一些制品厂也有用40Cr或45号钢。 氮化钢的强度极限约85-90kgf/mm2,作为螺杆使用其芯部强度是足够的.其表面所要求的耐磨性可以通过氮化处理得到.氮化可采用盐浴液体氮化、气体氮化或离子氮化得到,这三种方法都可得到相似的效果但以离子氮化为佳.在氮化时氮院子进入钢的表层并且和其中能形成氮化物的合金元素相结合形成坚硬的氯化物(如氮化铝),其表面硬度可达HV1000-1100,
9、(相当于HRC65-72),从而大打地提高了螺杆的耐磨性. 近年来由于螺杆转速提高,机筒中压力的提高,更主要是由于在挤出时大量填料加入的结果,使得氮化钢制造的螺杆和机筒的耐磨性显得较大的不足.它的失效主要是由下述原因造成的:由于氮化层的深度一般尽在0.5mm上下,而内部集体的硬度仅为HV280左右,一单氮化层磨去,耐磨性便很差(图12-7)。在氮化时由于氮化工艺的不当造成绿化层变脆，在高压下极易剥落，破坏了螺杆的耐磨性；此外，由于集体硬度太低，在高压下薄的绿化层被压陷也破坏了螺杆的稳定。 氮化钢的抗腐蚀能力虽因氮化而有所加强，但总的说来，抗蚀能力是不足的，尤其当挤出硬聚氯乙烯和一些工程塑料时更
10、显得不足。 由于上述情况，我们可以认为对螺杆机筒来讲，氮化钢已经不是一种先进的材料了。生产实际的需要是的人们开始寻求更好的材料和加工工艺来满足挤出生产的要求。目前国际上大约向着两个方向发展着。一是采用比氮化钢硬度更高、深入层更深的表面处理方法，以得到持久的耐磨性，二是采用高耐磨性并且能淬透工具钢。属于第一个方法的有下述措施。 氮化钢 40Cr 45号钢 1 镀硬铬 这是一种比较古老的化学处理方法。螺杆材料可以选用40Cr或45钢。镀过硬铬的螺杆有良好的表面光洁度和较强的抗腐蚀能力，抵抗磨损的能力也是较好的。但这种办法对镀铬工艺的要求很高；镀层过薄组织稀松，过厚则容易剥落。目前一般取0.050.
11、1mm。镀层与金属基体的结合应很牢固，剥落出的凹坑会和铬层构成化学电池的两极，这就苏进了螺杆的腐蚀作用。 2 表面火焰淬硬或高频脆硬 表面淬硬一种廉价面方便的处理方法。淬硬后的硬度可达到HRC55左右，淬火深度可达23mm。采用火焰淬硬时螺杆材料可以选用40Cr或45钢，因此对大型螺杆来说是很经济的。表面淬硬可用每期、乙炔、丙烷、氮、水煤气等作为燃料，将螺杆加热到815C下进行。如果采用高频淬火，淬火频率应大于4000赫兹然后用水浴或喷淋淬硬。 3 表面堆焊 在螺杆上堆焊可用电弧焊、等离子焊等办法进行。堆焊的合金可以钴基合金条（CoCrWMo合金，如Reiloyp48合金）或镍合金焊条,前者的
12、硬度可达HRC36-54,后者可达HRC52-58。在要求硬度更高时还可直接堆焊碳化钨。这种工艺可以用来修复已磨损的螺杆，根据我国的经验堆焊可达3mm左右，修复时成本为新螺杆的35%70%。 4 表面喷涂 这是当前正在大力研究的一种方法。螺杆材料可选用氮化钢，然后在螺棱表面（图12-6）甚至全部螺杆上喷涂一层0.5-0.8mm的特殊合金材料，这些材料的成分如表12-1所示，为了进一步改善耐磨性，材料中还可加入碳化钨。 为了增加合金材料和螺杆母体的附着力，喷涂前应用Al2O3对螺杆进行喷砂处理，喷涂时分散的合金粉末处于完全熔化或表面熔化的状态，在1750C的氧一乙炔火焰中喷向螺杆表面。在使用表1
13、2-1所示的含硼材料时，由于熔点仅10501070C，因此可以在喷涂后进一步烧结处理，这样的螺杆可以承受重要的负荷。当采用喷涂后烧结的工艺时，螺杆母体材料不能选用有冷气冷淬硬倾向的铬钢，因为这种钢在冷却过程中容易造成标称喷涂合金的裂纹。 5 其它 古老的表面渗碳工艺在螺杆上也有应用，但使用的很少。除此以外，新进发展起来的渗硼工艺也在开始研究，由于工艺的不成熟，此处也不做介绍。 不锈钢实芯焊丝既可用惰性气体保护焊（TIG，MIG焊）。也可用于埋弧焊。不锈钢MIG焊既可达到高效焊接，又容易实现焊接自动化，广泛用于堆焊及薄板接等领域。MIG焊用焊丝化学成分与TIG焊丝一样，但对某些不锈钢品种，还有一
14、种SI含量较高的MIG焊丝，如与ER308,ER309焊丝对应的ER308Si,ER309Si等，由于含Si高达0.8%左右，降低了熔滴金属的表面张力，使熔滴颗粒变细，更容易实现喷射过度，使电弧变得更稳定。 不锈钢弹簧丝 不锈钢氢退丝 1 1）起弧与收弧板厚小于3mm时，可以直接在焊件上起弧及收弧。板厚大于3mm时，对于纵缝，可以采用引弧板及引出板，将小孔起始区及收尾区排除在焊缝之外。环缝焊接时，须采用电流及离子气量递增的方式形成合适的小孔形成区，而采用电流及离子气量递减的方式获得小孔收尾区。图8是小孔焊时电流及离子弧气流量斜率控制曲线。有的等离子弧设备配备了先进的流量控制器，可以在焊接过程中
15、精确地控制离子气流量。2 2）离子气流量离子气流量增加，可使等离子流力和熔透能力增大，在其他条件不变时，为了形成小孔，必须要有足够的离子气流量，但是离子气流量过大也不好，会使小孔直径过大而不能保证焊缝成形，喷嘴孔径确定后，离子气流量大小视焊接电流和焊接速度而定，亦即离子气流量、焊接电流和焊接速度这三者之间要有适当的匹配。 3 3）焊接电流焊接电流增加等离子弧穿透能力增加，和其他电弧焊方法一样，焊接电流总是根据板厚或熔透要求来选定的，电流过小，不能形成小孔，电流过大，又将因小孔直径过大而使熔池金属坠落。此外，电流过大还可能引起双弧现象。为此，在喷嘴结构确定后，为了获得稳定的小孔焊接过程，焊接电流
16、只能被限定在某一个合适的范围内，而且这个范围与离子气的流量有关。图9a为喷嘴结构、板厚和其他工艺参数给定时，用实验方法在8mm厚不锈钢板上测定的小孔型焊接电流和离子气流量的匹配关系。图中1为普通圆柱型喷嘴，2为收敛扩散型喷嘴，后者降低了喷嘴压缩程度，因而扩大了电流范围，即在较高的电流F也不会出现双弧。由于电流上限的提高，因此采用这种喷嘴可提高工件厚度和焊接速度。4 4）焊接速度焊接速度也是影响小孔效应的一个重要工艺参数。其他条件一定时，焊速增加，焊缝热输入减小，小孔直径亦随之减小，最后消失。反之，如果焊速太低，母材过热，背面焊缝会出现下陷甚至熔池泄漏等缺陷。焊接速度的确定，取决于离子气流量和焊
17、接电流，这三个工艺参数相互匹配关系见图9b。由图可见，为了获得平滑的小孔焊接焊缝，随着焊速的提高，必须同时提高焊接电流，如果焊接电流一定，增大离子气流量就要增大焊速，若焊速一定时，增加离子气流量应相应减小电流。 5 5）喷嘴距离距离过大，熔透能力降低：距离过小则造成喷嘴被飞溅物粘污。一般取38mm，和钨极氩弧焊相比，喷嘴距离变化对焊接质量的影响不太敏感。 6 6）保护气体流量保护气体流量应与离子气流量有一个适当的比例，离子气流量不大而保护气体流量太大时会导致气流的紊乱，将影响电弧稳定性和保护效果。小孔型焊接保护气体流量一般在1530Lmin范围内。 注意事项 1、铬不锈钢具有一定的耐蚀（氧化性
18、酸、有机酸、气蚀）、耐热和耐磨性能。通常用于电站、化工、石油等设备材料。铬不锈钢焊接性较差，应注意焊接工艺、热处理条件及选用合适电焊条。 2、铬13不锈钢焊后硬化性较大，容易产生裂纹。若采用同类型的铬不锈钢焊条（G202、G207）焊接，必须进行300以上的预热和焊后700左右的缓冷处理。若焊件不能进行焊后热处理，则应选用铬镍不锈钢焊条（A107、A207）。 3、铬17不锈钢，为改善耐蚀性能及焊接性而适当增加适量稳定性元素Ti、Nb、Mo等，焊接性较铬13不锈钢好一些。采用同类型的铬不锈钢焊条（G302、G307）时，应进行200以上的预热和焊后800左右的回火处理。若焊件不能进行热处理，则
19、应选用铬镍不锈钢焊条（A107、A207）。 4、铬镍不锈钢焊条具有良好耐腐蚀性和抗氧化性，广泛应用于化工、化肥、石油、医疗机械制造。 5、铬镍不锈钢焊接时，受到重复加热析出碳化物，降低耐腐蚀性和力学性能。 6、铬镍不锈钢药皮有钛钙型和低氢型。钛钙型可用于交直流，但交流焊时熔深较浅，同时容易发红，故尽可能采用直流电源。直径4.0及以下可用于全位置焊件，5.0及以上用于平焊及平角焊。 7、焊条使用时应保持干燥，钛钙型应经150干燥1小时，低氢型应经200-250干燥1小时（不能多次重复烘干，否则药皮容易开裂剥落），防止焊条药皮粘油及其它脏物，以免致使焊缝增加含碳量和影响焊件质量。 8、为防止由于加热而产生睛间腐蚀，焊接电流不宜太大，比碳钢焊条较少20左右，电弧不宜过长，层间快冷，以窄焊道为宜。 不锈钢实芯焊丝既可用惰性气体保护焊（TIG，MIG焊）。也可用于埋弧焊。不锈钢MIG焊既可达到高效焊接，又容易实现焊接自动化，广泛用于堆焊及薄板接等领域。MIG焊用焊丝化学成分与TIG焊丝一样，但对某些不锈钢品种，还有一种SI含量较高的MIG焊丝，如与ER308,ER309焊丝对应的ER308Si,ER309Si等，由于含Si高达0.8%左右，降低了熔滴金属的表面张力，使熔滴颗粒变细，更容易实现喷射过度，使电弧变得更稳定。