Los tornillos extrusores utilizados en la producción de neumáticos y caucho operan continuamente bajo una alta carga mecánica, fricción y flujo de material abrasivo. Tras un uso prolongado, las hélices del tornillo y otras zonas de alto contacto pierden material gradualmente, lo que altera su geometría original y reduce la estabilidad de la extrusión.

El revestimiento láser proporciona un método eficaz para reconstruir las hélices desgastadas y aplicar superficies metálicas resistentes al desgaste en áreas críticas de los tornillos de las extrusoras de neumáticos.

Esta tecnología puede utilizarse tanto para la remanufactura de tornillos desgastados como para el refuerzo de componentes nuevos antes de su puesta en servicio.

¿Por qué se desgastan los tornillos de las extrusoras de neumáticos?

Durante la extrusión del caucho, el tornillo giratorio transporta, comprime y mezcla continuamente el material dentro del cilindro.

La combinación de contacto mecánico, fricción, presión y compuestos abrasivos produce un desgaste progresivo, especialmente en las hélices.

El deterioro típico incluye:

• Desgaste del borde de vuelo del tornillo
• Reducción de la altura de vuelo
• Pérdida de material localizada
• Mayor espacio libre entre el tornillo y el cañón.
• Desgaste irregular a lo largo de la longitud del tornillo.
• Rayado y abrasión de la superficie
• Desviación dimensional tras un funcionamiento prolongado

A medida que avanza el desgaste, aumenta la holgura de trabajo entre el husillo y el cilindro. Esto puede afectar el transporte del material, el desarrollo de la presión, la eficiencia de la extrusión y la consistencia del proceso.

Si el cuerpo principal del tornillo se mantiene en buen estado estructural, puede que no sea necesario sustituir todo el componente.

Revestimiento láser para la restauración de hélices

El revestimiento láser reconstruye el material directamente sobre las zonas desgastadas del tornillo.

El polvo metálico se introduce en un baño de fusión controlado generado por láser, produciendo una capa depositada unida metalúrgicamente sobre el sustrato.

Para la reparación de las hélices, el proceso suele ser el siguiente:

Inspección → preparación de la superficie → revestimiento láser → reconstrucción dimensional → mecanizado/rectificado → inspección dimensional

El material depositado proporciona suficiente margen para el acabado posterior, lo que permite restaurar el perfil de la hélice a una geometría muy cercana a la original.

Siguiendo la geometría helicoidal

A diferencia de los ejes cilíndricos convencionales, los tornillos de las extrusoras presentan una sección helicoidal continua.

Por lo tanto, para lograr un revestimiento láser exitoso se requiere un movimiento coordinado entre la rotación de la pieza de trabajo y el movimiento longitudinal del cabezal de procesamiento o del eje de la máquina.

El láser debe seguir la hélice del tornillo manteniendo la velocidad adecuada:

• Puesto de procesamiento
• La velocidad de desplazamiento
• Distancia de separación
• Entrega de polvo
• Superposición de pistas
• Orientación láser

Para tornillos de extrusión grandes o largos, los sistemas multieje controlados por CNC proporcionan la repetibilidad necesaria para el procesamiento continuo a lo largo de trayectorias helicoidales extensas.

Esta capacidad de control de movimiento es una parte fundamental del proceso, no simplemente un accesorio de la fuente láser.

Reparación localizada en lugar de deposición en toda la superficie.

El desgaste no siempre es uniforme en toda la longitud del tornillo.

En muchas aplicaciones, la pérdida de material más grave se produce en los bordes exteriores y las superficies de trabajo de las hélices.

El revestimiento láser permite depositar material específicamente en estas zonas de mayor desgaste, en lugar de recubrir todo el cuerpo del tornillo.

Este enfoque selectivo puede reducir:

• Consumo de polvo
• Entrada de calor
• Tiempo de procesamiento
• Mecanizado innecesario
• Coste total de remanufactura

En las secciones muy desgastadas, se pueden depositar capas adicionales para reconstruir el volumen de material necesario.

Selección de materiales resistentes al desgaste

La aleación de revestimiento debe seleccionarse en función del material del sustrato, el mecanismo de desgaste y las características de acabado requeridas.

En función de las condiciones de funcionamiento, los sistemas de materiales adecuados pueden incluir aleaciones a base de níquel, hierro u otras aleaciones resistentes al desgaste , considerándose fases duras adicionales cuando se requiere una resistencia severa al desgaste abrasivo.

Sin embargo, la máxima dureza no es automáticamente la mejor solución.

La capa depositada debe proporcionar un equilibrio adecuado entre:

Resistencia al desgaste + tenacidad + resistencia al agrietamiento + compatibilidad metalúrgica + maquinabilidad

En la reparación de tornillos, este equilibrio es particularmente importante porque la zona depositada normalmente requiere un mecanizado o rectificado posterior para restaurar el perfil de vuelo final.

Control de procesos para revestimiento láser de tornillo

La calidad de un tornillo reparado depende de todo el proceso realizado.

Los parámetros importantes incluyen:

• potencia del láser
• Tamaño del haz
• La velocidad de desplazamiento
• Velocidad rotacional
• Velocidad de alimentación del polvo
• Superposición de pistas
• Grosor de la capa
• Gas protector
• Estrategia de precalentamiento cuando sea necesario

Estas variables deben coordinarse con el diámetro del tornillo, el paso, el material del sustrato, la aleación del revestimiento y el espesor de reconstrucción requerido.

El objetivo es obtener una deposición estable, una unión metalúrgica fiable, una dilución controlada y un espesor de reconstrucción suficiente sin introducir distorsiones térmicas o grietas innecesarias.

Gestión del aporte térmico en tornillos grandes

Los husillos de las extrusoras pueden ser largos, pesados ​​y de geometría compleja. Por lo tanto, durante el revestimiento continuo, debe tenerse en cuenta la acumulación de calor.

La estrategia de procesamiento puede implicar el control de la secuencia de deposición, el aporte de energía láser, la temperatura entre pasadas y la rotación de la pieza de trabajo para gestionar la distribución del calor.

Para determinadas combinaciones de sustrato y recubrimiento, también puede ser necesario un precalentamiento adecuado o un enfriamiento controlado.

La estrategia térmica correcta depende del sistema de materiales y debe determinarse durante el desarrollo del proceso, en lugar de aplicar un único parámetro fijo a todos los tornillos.

Revestimiento automatizado para husillos largos de extrusoras

La remanufactura de tornillos industriales requiere más que una fuente láser y un cabezal de revestimiento.

Un sistema práctico debe coordinar:

Procesamiento láser + alimentación de polvo + rotación del tornillo + desplazamiento longitudinal + control CNC

Para piezas de trabajo de gran tamaño, la estructura de la máquina también debe proporcionar suficiente capacidad de carga, longitud de recorrido y estabilidad de posicionamiento.

La programación automatizada permite que la trayectoria del revestimiento siga diferentes diámetros de tornillos, pasos y zonas de reparación, manteniendo al mismo tiempo condiciones de deposición repetibles.

Esto hace que el revestimiento láser sea adecuado tanto para la reparación individual de tornillos de alto valor como para la remanufactura industrial repetitiva.

Post-mecanizado y restauración dimensional

El revestimiento láser suele ir seguido de un mecanizado o rectificado de precisión.

Se elimina el exceso de material depositado hasta que se restablezcan el diámetro, el perfil y la holgura requeridos de la hélice.

La inspección final puede incluir:

• Diámetro exterior del tornillo
• Altura de vuelo y perfil
• Consistencia dimensional a lo largo del tornillo
• Condición de la superficie
• Integridad del revestimiento
• Dureza o propiedades de recubrimiento requeridas

El componente final debe cumplir con los requisitos mecánicos y dimensionales del sistema de extrusión, en lugar de simplemente presentar una capa de revestimiento visualmente completa.

Reparación de tornillos desgastados y protección de tornillos nuevos.

El revestimiento láser se puede aplicar en dos etapas diferentes del ciclo de vida del tornillo.

En el caso de husillos de extrusora desgastados , las superficies de las hélices dañadas pueden reconstruirse y posteriormente mecanizarse para recuperar las dimensiones requeridas.

En el caso de tornillos nuevos , se pueden reforzar ciertas zonas de alto desgaste antes de su puesta en servicio para mejorar la durabilidad de la superficie.

Esto convierte al revestimiento láser en una tecnología tanto de remanufactura como de proceso preventivo de ingeniería de superficies.

Aplicaciones más allá de la extrusión de neumáticos

El mismo principio de procesamiento se puede aplicar a otros componentes de tornillos industriales expuestos a un desgaste severo, entre ellos:

• Tornillos extrusores de caucho
• Tornillos extrusores de plástico
• Componentes de la extrusora de doble husillo
• Tornillos para moldeo por inyección
• Tornillos de alimentación
• Tornillos de transporte industrial
• Otros componentes de desgaste helicoidales de gran tamaño

La estrategia de revestimiento adecuada depende del mecanismo de desgaste real, la geometría del tornillo, el material del sustrato y las condiciones de funcionamiento.

Soluciones de revestimiento láser GRIENSTONE para husillos de extrusoras

GRIENSTONE proporciona soluciones de procesos y equipos de revestimiento láser para tornillos de extrusoras, ejes de gran tamaño y otros componentes industriales que requieren ingeniería de superficies resistentes al desgaste o restauración dimensional.

Para aplicaciones de tornillos, los sistemas pueden integrar rotación controlada por CNC, movimiento longitudinal, alimentación de polvo de precisión y revestimiento láser automatizado con trayectoria helicoidal, de acuerdo con las dimensiones y la geometría de la pieza de trabajo.

La solución debe configurarse en función del componente en sí, en lugar de seleccionarse únicamente según la potencia del láser.

Para un proyecto de revestimiento láser de tornillos, proporcione el plano del tornillo, la longitud total, el diámetro máximo, el paso, el material base, la posición de desgaste, el espesor de reconstrucción requerido, el material de revestimiento (si se especifica) y la capacidad de producción objetivo . Estos parámetros se pueden utilizar para evaluar el proceso, el material y la configuración de equipos adecuados.