瑕疵的產(chǎn)生會(huì)損害螺桿的使用壽命，并影響加工過程的安全性。如今，恩格爾材料科技開發(fā)了專用于塑化螺桿的onyx抗磨損保護(hù)系統(tǒng)，可使螺桿免受磨損的困擾，并具有高抗沖性能。
為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)上可行的生命周期，在加工高添加劑水平的專業(yè)復(fù)合材料時(shí)，含有碳金屬涂層的塑化螺桿顯得至關(guān)重要。含碳涂層可確保必要的高抗磨損性，而涂層下面的鋼則承受了機(jī)械負(fù)荷，并憑借出色的強(qiáng)度特性，確保在沖擊應(yīng)力下的高度安全性。恩格爾材料科技（以下簡(jiǎn)稱“恩格爾”）的發(fā)展項(xiàng)目旨在提升碳化鋼復(fù)合材料的機(jī)械性能，以期在長(zhǎng)期的生產(chǎn)應(yīng)用中將碳化物的巨大潛能應(yīng)用于抗磨損保護(hù)。
在涂層中，諸如針孔、裂紋和非金屬雜質(zhì)（如氧化物或泥漿）等瑕疵是導(dǎo)致金屬疲勞的主要因素。這些缺陷區(qū)域的磨損機(jī)制與長(zhǎng)的工作壽命緊密相關(guān)，因此必須優(yōu)化制造工藝，以盡量避免缺陷的產(chǎn)生，或至少將其產(chǎn)生的可能性降至最低。通過開發(fā)新的用于塑化螺桿的恩格爾抗磨損保護(hù)系統(tǒng)，得以成功實(shí)現(xiàn)這一目的。
螺桿的生產(chǎn)僅僅采用了直的和非扭曲的棒狀材料。螺桿的初始輪廓通過銑削或旋切得到，在切除掉大部分材料的同時(shí)也釋放出材料的內(nèi)應(yīng)力。金屬需要經(jīng)過多次退火和重塑，從而制造出無應(yīng)力的螺桿半成品。隨后，在燃燒器中將碳化物粉末加熱到大約1200℃，并加速至音速或以上（300m/s~2000m/s）。在該速度下，半流體的粒子擊中螺桿半成品的粗糙表面，并同未經(jīng)處理的工件相粘合。足夠的粒子速度也可確保即使在射流沖擊角度不佳的螺桿邊緣處，表面也幾乎不存在任何針孔。灼熱的粉末狀顆粒從1200℃迅速冷卻至150℃左右，引起的體積收縮會(huì)導(dǎo)致表面產(chǎn)生張力。而隨后，這種張力被粒子的高速運(yùn)動(dòng)能所抵消，因?yàn)榱Ｗ拥臎_擊將導(dǎo)致表層塑化變形并形成擠壓強(qiáng)度。在30~60次沖擊下，整個(gè)表面將產(chǎn)生一個(gè)均勻的涂層。
塑料中的礦物添加劑或玻璃纖維令塑化部件必須有更耐磨損的能力。恩格爾推出了供螺桿用的碳化物涂層“ENGEL onyx”，它將涂層的韌性和鍵合力提高了300%，同時(shí)，其抗磨損性能也得到了改善。恩格爾提供的這種帶onyx涂層的螺桿直徑范圍是25~70mm之后，使涂層在惰性氣體或真空爐中進(jìn)行退火。通過加熱基材，其微觀結(jié)構(gòu)從中空的立方形鐵變成了中空的立方形奧氏體，這種微觀結(jié)構(gòu)的改變不會(huì)影響涂層。在這期間，處于極端熱力學(xué)不平衡狀態(tài)的涂層，其所含的合金元素會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散補(bǔ)償?；倪吘壍耐繉油瑯訒?huì)發(fā)生變化，從而提高了粘附力。加熱期后，鋼經(jīng)過若干個(gè)階段得到冷卻。冷卻速度會(huì)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變和螺桿基材的性能產(chǎn)生較大的影響。取決于當(dāng)前的工藝進(jìn)程，具有不同冷卻速度的多階段冷卻工藝避免了相應(yīng)的誤差源，優(yōu)化了圖層和基材的性能，并保證生產(chǎn)的螺桿無裂紋且?guī)缀鯚o扭曲。有針對(duì)性的冷卻意味著需要對(duì)螺桿進(jìn)行細(xì)微的調(diào)直，以保持所需的準(zhǔn)確度。取決于用于螺桿的基本鋼材，隨后400℃~650℃的退火和粗磨工藝可得到所需的鋼材性能。在退火和粗磨后，對(duì)螺桿進(jìn)行機(jī)械加工，由此得到在塑化單元使用時(shí)所需的表面粗糙度。
這種新體系的特征尤其在于它經(jīng)改進(jìn)的堅(jiān)固耐用性，落錘沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果為其提供了證明。相對(duì)于其他涂層體系，在初始開裂發(fā)生前，其能承受的最大落錘沖擊力要高300%。
另外，退火工藝經(jīng)過了相當(dāng)程度的改進(jìn)，以提高鍵合力。標(biāo)準(zhǔn)HVOF（高音速氧燃料）涂層只能達(dá)到90~110MPa的鍵合水平，而恩格爾onyx涂層體系則可以達(dá)到250~350MPa。這些改進(jìn)帶來的好處在于防開裂程度的提高，以及減少涂層剝離的風(fēng)險(xiǎn)。
憑借用于塑化螺桿的恩格爾onyx抗磨損保護(hù)系統(tǒng)，由于磨損水平低，因此螺槽的幾何結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，即使在加工高添加劑含量的塑料時(shí)，也能確保獲得長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的加工窗口。
