타이어 및 고무 생산에 사용되는 압출 스크류는 높은 기계적 하중, 마찰 및 마모성 재료 흐름 속에서 지속적으로 작동합니다. 장기간 사용 시 스크류 날개 및 기타 접촉이 잦은 부위에서 재료가 점차 마모되어 원래 형상이 변형되고 압출 안정성이 저하됩니다.

레이저 클래딩은 마모된 스크류 날개를 재건하고 타이어 압출기 스크류의 중요 부위에 내마모성 금속 표면을 적용하는 효과적인 방법입니다.

이 기술은 마모된 나사를 재생산하는 데 사용할 수 있을 뿐 아니라 새 부품을 사용 전에 보강하는 데에도 사용할 수 있습니다.

타이어 압출기 스크류가 마모되는 이유는 무엇일까요?

고무 압출 과정에서 회전하는 스크류는 배럴 내부의 재료를 지속적으로 이송, 압축 및 혼합합니다.

기계적 접촉, 마찰, 압력 및 연마성 화합물의 조합은 특히 스크류 날개 부분에서 점진적인 마모를 일으킵니다.

일반적인 열화 현상은 다음과 같습니다.

• 스크류 플라이트 모서리 마모
• 비행 고도 감소
• 국부적인 물질 손실
• 나사와 배럴 사이의 간격 증가
• 나사 길이 방향으로 불균등한 마모
• 표면 긁힘 및 마모
• 장시간 작동 후 치수 편차

마모가 진행됨에 따라 스크류와 배럴 사이의 작동 간극이 증가합니다. 이는 재료 이송, 압력 발생, 압출 효율 및 공정 일관성에 영향을 미칠 수 있습니다.

주 나사 본체의 구조적 상태가 양호한 경우, 전체 부품을 교체할 필요는 없을 수도 있습니다.

나사산 복원을 위한 레이저 클래딩

레이저 클래딩은 나사의 마모된 부분에 직접 재료를 접착하여 재건하는 기술입니다.

금속 분말이 제어된 레이저로 생성된 용융 풀에 투입되어 기판 위에 야금학적으로 결합된 증착층을 형성합니다.

스크류 플라이트 수리 과정은 일반적으로 다음과 같습니다.

검사 → 표면 처리 → 레이저 클래딩 → 치수 복원 → 기계 가공/연삭 → 치수 검사

증착된 재료는 후속 가공에 충분한 여유를 제공하여 스크류 날개 형상을 원래 형상에 가깝게 복원할 수 있도록 합니다.

나선형 기하학을 따라

기존의 원통형 샤프트와 달리 압출기 스크류는 연속적인 나선형 구조를 포함합니다.

따라서 레이저 클래딩을 성공적으로 수행하려면 공작물의 회전과 가공 헤드 또는 기계 축의 종방향 이동 간의 조화로운 움직임이 필요합니다.

레이저는 적절한 상태를 유지하면서 나사 나선을 따라가야 합니다.

• 처리 위치
• 주행 속도
• 이격 거리
• 분말 공급
• 트랙 겹침
• 레이저 방향

크거나 긴 압출기 스크류의 경우, CNC 제어 다축 시스템은 긴 나선형 경로를 따라 연속 가공에 필요한 반복성을 제공합니다.

이러한 동작 제어 기능은 레이저 소스의 단순한 부속 장치가 아니라 프로세스의 핵심적인 부분입니다.

전체 표면 증착 대신 부분적인 수리

나사 전체에 걸쳐 마모가 항상 균일한 것은 아닙니다.

많은 경우, 가장 심각한 재료 손실은 스크류 날개의 바깥쪽 가장자리와 작동 표면 에서 발생합니다.

레이저 클래딩은 나사 본체 전체에 코팅하는 대신 마모가 심한 부위에만 선택적으로 재료를 증착할 수 있도록 합니다.

이러한 선택적 접근 방식은 다음과 같은 효과를 가져올 수 있습니다.

• 분말 소비량
• 열 입력
• 처리 시간
• 불필요한 가공
• 전체 재제조 비용

마모가 심한 부분의 경우, 필요한 재료 부피를 복원하기 위해 추가 층을 쌓아 올릴 수 있습니다.

내마모성 소재 선택

피복 합금은 기판 재질, 마모 메커니즘 및 요구되는 표면 마감 특성에 따라 선택해야 합니다.

작동 조건에 따라 적합한 재료 시스템에는 니켈 기반, 철 기반 또는 기타 내마모성 합금이 포함될 수 있으며 , 심각한 마모 저항성이 요구되는 경우에는 추가적인 경질상이 고려될 수 있습니다.

하지만 최대 경도가 자동으로 최선의 해결책은 아닙니다.

증착층은 다음 사항들 사이에서 적절한 균형을 제공해야 합니다:

내마모성 + 인성 + 균열 저항성 + 야금학적 적합성 + 가공성

나사 수리의 경우, 이러한 균형이 특히 중요한데, 그 이유는 증착된 부분이 최종 비행 형상을 복원하기 위해 후속 가공이나 연삭 작업을 필요로 하기 때문입니다.

스크류 레이저 클래딩 공정 제어

수리된 나사의 품질은 전체 공정 과정에 달려 있습니다.

중요한 매개변수는 다음과 같습니다.

• 레이저 파워
• 빔 크기
• 주행 속도
• 회전 속도
• 분말 공급 속도
• 트랙 겹침
• 층 두께
• 차폐 가스
• 필요에 따른 예열 전략

이러한 변수들은 나사 직경, 피치, 기판 재질, 클래딩 합금 및 필요한 재건축 두께와 조화를 이루어야 합니다.

목표는 불필요한 열 변형이나 균열을 발생시키지 않고 안정적인 증착, 신뢰할 수 있는 야금학적 결합, 제어된 희석 및 충분한 재건 두께를 얻는 것입니다.

대형 스크류의 열 입력 관리

압출기 스크류는 길고 무거우며 기하학적으로 복잡할 수 있습니다. 따라서 연속 클래딩 공정 중에는 열 축적을 고려해야 합니다.

가공 전략에는 열 분포를 관리하기 위해 증착 순서, 레이저 에너지 입력, 패스 간 온도 및 공작물 회전을 제어하는 ​​​​것이 포함될 수 있습니다.

특정 기판 및 코팅 조합의 경우, 적절한 예열 또는 제어된 냉각이 필요할 수도 있습니다.

올바른 열 관리 전략은 재료 시스템에 따라 달라지므로 모든 스크류에 단일 고정 매개변수를 적용하는 대신 공정 개발 과정에서 결정해야 합니다.

긴 압출기 스크류용 자동 클래딩

산업용 나사 재제조에는 레이저 광원과 클래딩 헤드 이상의 것이 필요합니다.

실용적인 시스템은 다음 사항들을 조율해야 합니다:

레이저 가공 + 분말 공급 + 스크류 회전 + 종방향 이동 + CNC 제어

대형 공작물의 경우, 기계 구조는 충분한 하중 지지력, 이동 거리 및 위치 안정성을 제공해야 합니다.

자동화된 프로그래밍을 통해 반복 가능한 증착 조건을 유지하면서 다양한 스크류 직경, 피치 및 수리 영역을 따라 클래딩 경로를 설정할 수 있습니다.

이러한 특징 덕분에 레이저 클래딩은 개별적인 고가 나사 수리뿐만 아니라 반복적인 산업 재제조에도 적합합니다.

가공 후 및 치수 복원

레이저 클래딩 후에는 일반적으로 정밀 가공 또는 연삭 작업이 이어집니다.

과도하게 쌓인 물질은 필요한 스크류 날개 직경, 형상 및 간극이 복원될 때까지 제거됩니다.

최종 검사에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 나사 외경
• 비행 고도 및 프로필
• 나사 전체에 걸쳐 치수 균일성
• 표면 상태
• 외장재의 무결성
• 요구되는 경도 또는 코팅 특성

완성된 부품은 단순히 시각적으로 완벽한 클래딩 층을 보여주는 것뿐만 아니라 압출 시스템의 기계적 및 치수적 요구 사항을 충족해야 합니다.

마모된 나사 수리 및 새 나사 보호

레이저 클래딩은 나사 수명 주기의 두 가지 다른 단계에서 적용될 수 있습니다.

마모된 압출기 스크류 의 경우 , 손상된 플라이트 표면을 재건한 후 필요한 치수로 다시 가공할 수 있습니다.

새 나사 의 경우 , 표면 내구성을 향상시키기 위해 사용 전에 마모가 심한 부분을 보강할 수 있습니다.

이러한 특성 덕분에 레이저 클래딩은 재제조 기술이자 예방적 표면 엔지니어링 공정으로서의 역할을 모두 수행합니다.

타이어 압출 외 응용 분야

동일한 가공 원리는 심한 마모에 노출되는 다른 산업용 나사 부품에도 적용할 수 있습니다.

• 고무 압출기 스크류
• 플라스틱 압출기 스크류
• 트윈스크류 압출기 구성 요소
• 사출 성형 스크류
• 이송 스크류
• 산업용 이송 스크류
• 기타 대형 나선형 마모 부품

적절한 클래딩 전략은 실제 마모 ​​메커니즘, 스크류 형상, 기판 재질 및 작동 조건에 따라 달라집니다.

GREENSTONE의 압출기 스크류용 레이저 클래딩 솔루션

그린스톤은 내마모성 표면 처리 또는 치수 복원이 필요한 압출기 스크류, 대형 샤프트 및 기타 산업 부품에 레이저 클래딩 공정 및 장비 솔루션을 제공합니다.

나사 가공에 사용되는 시스템은 가공물의 치수와 형상에 따라 CNC 제어 회전, 종방향 이동, 정밀 분말 공급 및 자동 나선형 경로 레이저 클래딩을 통합할 수 있습니다.

솔루션은 레이저 출력만을 기준으로 선택하는 것이 아니라 실제 구성 요소에 맞춰 구성해야 합니다.

스크류 레이저 클래딩 프로젝트의 경우, 스크류 도면, 전체 길이, 최대 직경, 피치, 모재, 마모 위치, 필요한 재시공 두께, 지정된 경우 클래딩 재료 및 목표 생산 능력을 제공해 주십시오 . 이러한 매개변수를 사용하여 적절한 공정, 재료 및 장비 구성을 평가할 수 있습니다.