As roscas extrusoras utilizadas na produção de pneus e borracha operam continuamente sob alta carga mecânica, atrito e fluxo abrasivo de material. Ao longo do tempo, as espiras da rosca e outras áreas de alto contato sofrem perda gradual de material, alterando sua geometria original e reduzindo a estabilidade da extrusão.

O revestimento a laser oferece um método eficaz para reconstruir roscas desgastadas e aplicar superfícies metálicas resistentes ao desgaste em áreas críticas das roscas de extrusoras de pneus.

A tecnologia pode ser usada tanto para remanufaturar parafusos desgastados quanto para reforçar componentes novos antes de sua entrada em serviço.

Por que os parafusos da extrusora de pneus se desgastam?

Durante a extrusão de borracha, a rosca rotativa transporta, comprime e mistura continuamente o material dentro do cilindro.

A combinação de contato mecânico, fricção, pressão e compostos abrasivos produz desgaste progressivo, particularmente nas espiras da hélice.

A deterioração típica inclui:

• desgaste da borda da hélice do parafuso
• Redução na altura de voo
• Perda localizada de material
• Aumento da folga entre o parafuso e o cano.
• Desgaste irregular ao longo do comprimento do parafuso
• riscos e abrasões na superfície
• Desvio dimensional após operação prolongada

Com o desgaste, a folga de trabalho entre a rosca e o cilindro aumenta. Isso pode afetar o transporte de material, o desenvolvimento da pressão, a eficiência da extrusão e a consistência do processo.

Quando o corpo principal do parafuso permanece estruturalmente íntegro, a substituição de todo o componente pode não ser necessária.

Revestimento a laser para restauração de hélices

O revestimento a laser reconstrói o material diretamente nas regiões desgastadas do parafuso.

O pó metálico é introduzido em uma poça de fusão controlada, gerada por laser, produzindo uma camada depositada com ligação metalúrgica sobre o substrato.

Para reparo de hélices, o processo normalmente segue os seguintes passos:

Inspeção → preparação da superfície → revestimento a laser → reconstrução dimensional → usinagem/retificação → inspeção dimensional

O material depositado proporciona margem suficiente para o acabamento subsequente, permitindo que o perfil da hélice seja restaurado próximo à sua geometria original.

Seguindo a Geometria Helicoidal

Ao contrário dos eixos cilíndricos convencionais, os parafusos de extrusão contêm características helicoidais contínuas.

Portanto, o revestimento a laser bem-sucedido requer movimento coordenado entre a rotação da peça de trabalho e o movimento longitudinal da cabeça de processamento ou do eixo da máquina.

O laser deve seguir a hélice helicoidal, mantendo os seguintes parâmetros adequados:

• posição de processamento
• velocidade de deslocamento
• Distância de segurança
• Entrega de pó
• Sobreposição de faixas
• Orientação a laser

Para roscas extrusoras grandes ou longas, os sistemas multieixos controlados por CNC proporcionam a repetibilidade necessária para o processamento contínuo em extensos percursos helicoidais.

Essa capacidade de controle de movimento é uma parte essencial do processo, e não apenas um acessório da fonte de laser.

Reparo localizado em vez de deposição em toda a superfície.

O desgaste nem sempre é uniforme em toda a extensão do parafuso.

Em muitas aplicações, a perda de material mais severa ocorre nas bordas externas e nas superfícies de trabalho das espiras da rosca.

O revestimento a laser permite que o material seja depositado especificamente nessas regiões de alto desgaste, em vez de revestir todo o corpo do parafuso.

Essa abordagem seletiva pode reduzir:

• Consumo de pó
• Entrada de calor
• Tempo de processamento
• Usinagem desnecessária
• Custo total de remanufatura

Em seções muito desgastadas, podem ser depositadas camadas adicionais para reconstruir o volume de material necessário.

Seleção de materiais resistentes ao desgaste

A liga de revestimento deve ser selecionada de acordo com o material do substrato, o mecanismo de desgaste e as características de acabamento necessárias.

Dependendo das condições de operação, os sistemas de materiais adequados podem incluir ligas à base de níquel, à base de ferro ou outras ligas resistentes ao desgaste , sendo consideradas fases duras adicionais quando for necessária uma resistência severa ao desgaste abrasivo.

No entanto, a dureza máxima não é automaticamente a melhor solução.

A camada depositada deve proporcionar um equilíbrio adequado entre:

Resistência ao desgaste + tenacidade + resistência a fissuras + compatibilidade metalúrgica + usinabilidade

Para o reparo de parafusos, esse equilíbrio é particularmente importante, pois a região depositada normalmente requer usinagem ou retificação subsequentes para restaurar o perfil final da rosca.

Controle de Processo para Revestimento a Laser de Parafuso

A qualidade de um parafuso reparado depende de toda a janela de processo.

Parâmetros importantes incluem:

• potência do laser
• Tamanho do feixe
• velocidade de deslocamento
• Velocidade de rotação
• Taxa de alimentação de pó
• Sobreposição de faixas
• Espessura da camada
• Gás de proteção
• Estratégia de pré-aquecimento quando necessário

Essas variáveis ​​devem ser coordenadas com o diâmetro da rosca, o passo, o material do substrato, a liga do revestimento e a espessura de reconstrução necessária.

O objetivo é obter deposição estável, ligação metalúrgica confiável, diluição controlada e espessura de reconstrução suficiente sem introduzir distorção térmica ou fissuras desnecessárias.

Gerenciando a entrada de calor em parafusos de grande porte

Os parafusos de extrusão podem ser longos, pesados ​​e geometricamente complexos. Durante o revestimento contínuo, a acumulação térmica deve, portanto, ser considerada.

A estratégia de processamento pode envolver o controle da sequência de deposição, da energia de entrada do laser, da temperatura entre passes e da rotação da peça para gerenciar a distribuição de calor.

Para determinadas combinações de substrato e revestimento, pode ser necessário um pré-aquecimento adequado ou um resfriamento controlado.

A estratégia térmica correta depende do sistema de materiais e deve ser determinada durante o desenvolvimento do processo, em vez de aplicar um único parâmetro fixo a cada parafuso.

Revestimento automatizado para roscas extrusoras longas

A remanufatura de parafusos industriais requer mais do que uma fonte de laser e uma cabeça de revestimento.

Um sistema prático deve coordenar:

Processamento a laser + alimentação de pó + rotação de parafuso + deslocamento longitudinal + controle CNC

Para peças de grande porte, a estrutura da máquina também deve proporcionar capacidade de carga, comprimento de deslocamento e estabilidade de posicionamento suficientes.

A programação automatizada permite que o percurso do revestimento siga diferentes diâmetros de rosca, passos e zonas de reparo, mantendo condições de deposição repetíveis.

Isso torna o revestimento a laser adequado tanto para reparos individuais de parafusos de alto valor quanto para remanufatura industrial repetitiva.

Pós-usinagem e restauração dimensional

O revestimento a laser é normalmente seguido por usinagem de precisão ou retificação.

O excesso de material depositado é removido até que o diâmetro, o perfil e a folga da rosca sejam restaurados.

A inspeção final pode incluir:

• diâmetro externo do parafuso
• Altura e perfil de voo
• Consistência dimensional ao longo do parafuso
• Condição de superfície
• Integridade do revestimento
• Propriedades de dureza ou revestimento necessárias

O componente finalizado deve atender aos requisitos mecânicos e dimensionais do sistema de extrusão, e não apenas apresentar uma camada de revestimento visualmente completa.

Reparo de parafusos desgastados e proteção de parafusos novos.

O revestimento a laser pode ser aplicado em duas fases diferentes do ciclo de vida do parafuso.

Para roscas extrusoras desgastadas , as superfícies de contato danificadas podem ser reconstruídas e posteriormente usinadas de volta às dimensões necessárias.

Para parafusos novos , áreas selecionadas de alto desgaste podem ser reforçadas antes de entrarem em serviço para melhorar a durabilidade da superfície.

Isso faz do revestimento a laser tanto uma tecnologia de remanufatura quanto um processo preventivo de engenharia de superfície.

Aplicações além da extrusão de pneus

O mesmo princípio de processamento pode ser aplicado a outros componentes de parafusos industriais expostos a desgaste severo, incluindo:

• Parafusos extrusores de borracha
• Parafusos extrusores de plástico
• Componentes da extrusora de rosca dupla
• Parafusos de moldagem por injeção
• Parafusos de alimentação
• Parafusos de transporte industrial
• Outros componentes de desgaste helicoidal de grande porte

A estratégia de revestimento adequada depende do mecanismo de desgaste real, da geometria da rosca, do material do substrato e das condições de operação.

Soluções de revestimento a laser GREENSTONE para roscas de extrusoras

A GREENSTONE fornece soluções de processo e equipamentos de revestimento a laser para roscas de extrusoras, eixos de grande porte e outros componentes industriais que exigem engenharia de superfície resistente ao desgaste ou restauração dimensional.

Para aplicações de roscagem, os sistemas podem integrar rotação controlada por CNC, movimento longitudinal, alimentação precisa de pó e revestimento a laser helicoidal automatizado, de acordo com as dimensões e a geometria da peça de trabalho.

A solução deve ser configurada em torno do componente real, em vez de ser selecionada apenas de acordo com a potência do laser.

Para um projeto de revestimento a laser de rosca, forneça o desenho da rosca, o comprimento total, o diâmetro máximo, o passo, o material base, a posição de desgaste, a espessura de reconstrução necessária, o material de revestimento (se especificado) e a capacidade de produção desejada . Esses parâmetros podem então ser usados ​​para avaliar o processo, o material e a configuração de equipamento mais adequados.