A barril de tornillo bimetálicolleva una capa separada de aleación resistente al desgaste unida metalúrgicamente a una base de acero, no es un recubrimiento ni un revestimiento. Los tornillos tienen un revestimiento duro soldado con PTA de 1,0 a 1,5 mm. Los barriles reciben un revestimiento fundido centrífugamente de 2,0 a 3,0 mm. La actualización gana su costo con compuestos abrasivos o corrosivos y desperdicia dinero en resina limpia sin relleno.
Un tornillo regresa a nuestra fábrica con los aterrizajes de vuelo finalizados. El cliente utiliza un 30% de nailon relleno de vidrio. El tornillo está nitrurado. Duró catorce meses.
La misma geometría en la construcción bimetálica, en el mismo compuesto, regresa para inspección años después y todavía mide en tolerancia.
Esa brecha es lo que compra un cilindro de tornillo bimetálico. Pero la brecha sólo existe porque el compuesto es abrasivo. Si pasa PE limpio a través de ambos tornillos, tendrá dificultades para diferenciarlos al final de su vida útil y habrá desperdiciado dinero en la actualización.
Esta guía explica qué es la construcción bimetálica, cómo se fabrica realmente (dos procesos diferentes, en los que la mayoría de los artículos se equivocan), qué grados de aleación son importantes y, la parte que nadie más escribe, cuándo la actualización es un desperdicio de su presupuesto.
Respuesta rápida
- Bimetálicosignifica una capa de aleación resistente al desgaste unida metalúrgicamente a una base de acero, no un revestimiento ni un revestimiento.
- El tornillo y el cañón se fabrican de forma diferente.Los tornillos tienen un revestimiento duro soldado con PTA (1,0–1,5 mm). Los barriles reciben un revestimiento moldeado centrífugo (2,0–3,0 mm).
- Cómprelo cuando su compuesto sea abrasivo o corrosivo:fibra de vidrio, carga mineral, retardante de llama, PVC rígido, pienso reciclado.
- Sáltelo para obtener resina limpia y sin relleno.La nitruración maneja PP, PE, PS y ABS naturales a una fracción del costo.
- La nota importa más que la palabra.Pregunte por el nombre del grado, el espesor de la capa y la dureza.
1. ¿Qué es un cilindro de tornillo bimetálico?
Un cilindro de tornillo bimetálico combina dos metales que realizan dos trabajos diferentes. El acero base proporciona resistencia estructural, resistencia a la fatiga y estabilidad dimensional. Una capa de aleación separada, unida a las superficies de trabajo, proporciona la resistencia al desgaste y a la corrosión que exige el polímero.
"Bi" significa dos. Los dos metales sonfusionado, no mezclado. Una mezcla de metales es una aleación; una parte bimetálica mantiene sus dos materiales en capas distintas con una unión metalúrgica entre ellos.
Esa distinción es importante desde el punto de vista comercial. Un barril cromado no es bimetálico: el revestimiento se asienta en la superficie y puede desprenderse. Un barril nitrurado no es bimetálico: la nitruración difunde nitrógenoenel acero existente en lugar de añadir un nuevo material. Abarril de tornillo bimetálicoañade una aleación real, de varios milímetros de espesor, que pasa a formar parte del componente.
Los aceros base
| Base de acero | Estándar | donde se usa |
|---|---|---|
| 38CrMoAlA | 1.8509 | El caballo de batalla del acero de nitruración en Asia |
| 34CrAlNi7 | 1.8550 | Nitruros más profundos y duros que el 38CrMoAlA |
| 31CrMoV9 | 1.8519 | Alta resistencia, buena resistencia a la fatiga |
| 42CrMo | AISI 4140 | Resistente y ampliamente disponible |
| SKD61/SS316 | — | Servicio crítico para altas temperaturas y corrosión |
2. Dos procesos diferentes: tornillo versus barril
Aquí es donde la mayoría de los artículos sobre este tema salen mal. Describen barriles de tornillos bimetálicos como si un proceso hiciera ambas partes. Están involucrados dos procesos completamente diferentes y saber cuál es cuál le indica si un proveedor realmente fabrica internamente.
El tornillo: soldadura PTA (recargue duro)
PTA significaarco transferido por plasma. Un soplete de plasma funde el polvo de aleación y lo deposita en las pestañas del tornillo como un cordón de soldadura. La aleación depositada se fusiona metalúrgicamente con el acero base; esto es una soldadura, no un rociado.
Después de soldar, el tornillo vuelve al torno. El revestimiento duro de gran tamaño se mecaniza hasta obtener la geometría y tolerancia del vuelo final. Lo que queda es un1,0 a 1,5 mmcapa de aleación resistente al desgaste exactamente donde el tornillo toca la pared del cañón. Los aterrizajes de vuelo son donde un tornillo se desgasta, por lo que el objetivo es revestirlos.
El barril: fundición centrífuga
El orificio del cañón obtiene su aleación mediantefundición centrífuga horizontal. Se vierte una aleación fundida en el cuerpo del barril giratorio; La fuerza centrífuga lo arroja contra la pared interior, donde se solidifica como un revestimiento denso y uniforme. La fundición bajo atmósfera controlada mantiene la porosidad fuera y la unión sólida.
El resultado es un2,0 a 3,0 mmrevestimiento de aleación a lo largo de toda la longitud del diámetro interior. ¿Por qué más grueso que el tornillo? Geometría y economía. El orificio es la superficie contra la que corre el tornillo en toda su longitud, y reemplazar un cilindro cuesta mucho más que un tornillo.
| Componente | Proceso | Capa de aleación | Lo que protege |
|---|---|---|---|
| Tornillo | Soldadura PTA (recargue duro) | 1,0 – 1,5 milímetros | Aterrizajes de vuelo: la superficie de contacto deslizante |
| Barril | fundición centrífuga | 2,0 – 3,0 milímetros | Paso total: la superficie contra la que corre el tornillo. |
Una prueba práctica para proveedores.Pídales que describan cómo aplican la aleación al tornillo y cómo la aplican al cilindro. Un verdadero fabricante nombra dos procesos diferentes sin dudarlo. Una empresa comercial le da una respuesta vaga sobre el "recubrimiento".
3. Bimetálico versus nitrurado: lo que realmente cambia
La nitruración difunde nitrógeno en la superficie del acero, creando una carcasa dura. No se agrega ningún material nuevo. El caso corre0,4 a 0,7 milímetrosde profundidad, y la superficie alcanza aproximadamente HV 850–950 en 38CrMoAlA.
Ese caso es realmente difícil. Su debilidad es que es delgado y químicamente limitado.
| Propiedad | nitrurado | Bimetálico |
|---|---|---|
| Tipo de capa | Estuche difuso (sin material añadido) | Aleación añadida, unida metalúrgicamente. |
| Profundidad de la capa de tornillo | 0,4 – 0,7 milímetros | 1,0 – 1,5 milímetros |
| Profundidad de la capa de barril | 0,4 – 0,7 milímetros | 2,0 – 3,0 milímetros |
| Dureza superficial | HV 850 – 950 | HRC 50 – 62 (depende del grado) |
| Resistencia a la abrasión | Moderado | Alto a excelente |
| Resistencia a la corrosión | Limitado | Bueno a excelente (depende de la calificación) |
| Costo relativo | 1,0× | Más alto: tanto la aleación como el proceso añaden costos |
| mejor deber | Resina limpia y sin relleno. | Pienso relleno, corrosivo o reciclado |
Una vez que el relleno abrasivo atraviesa una capa de nitruro, el núcleo de acero más blando se asienta debajo y se erosiona rápidamente. Es por eso que las piezas nitruradas en compuestos rellenos de vidrio no se degradan fácilmente: aguantan y luego fallan rápidamente.
Una capa bimetálica tiene milímetros de profundidad para dar. Se desgasta lentamente y la tasa de desgaste se mantiene aproximadamente lineal. En esa profundidad es donde reside la resistencia al desgaste, y es la razón por la que la vida útil de los compuestos abrasivos se separa tan marcadamente entre las dos construcciones.
4. Los grados de aleación: solicite el número
La mayoría de los proveedores describen su aleación como "a base de níquel" o "carburo de tungsteno". Eso no te dice casi nada. Ni60 y Colmonoy 83 están basados en níquel y su rendimiento es muy diferente.
Aleaciones de revestimiento duro para tornillos (soldadas con PTA)
| Aleación | Composición | Antidesgaste | Anticorrosión | Dureza |
|---|---|---|---|---|
| Ni60 | Ni+Cr+Fe+Si | ★★★ | ★★★★ | CDH 56–62 |
| Colmonoy 56 | Ni+Cr+Si+Fe | ★★★ | ★★★★ | CDH 53–58 |
| Colmonoy 83 | Ni+Wc+Cr+C | ★★★★ | ★★★★ | CDH 50–55 |
Aleaciones de fundición de barriles (fundidas centrífugamente)
| Aleación | Composición | Antidesgaste | Anticorrosión | Dureza | Temperatura máxima |
|---|---|---|---|---|---|
| EJS01 | Fe+Ni+Cr+B | ★★★ | ★★ | CDH 58–62 | ≤400°C |
| EJS02 | Ni+Cr+Co+B | ★★ | ★★★ | CDH 50–58 | ≤450°C |
| EJS03 | Ni+Cr+Co+V+B | ★★★ | ★★★ | CDH 55–60 | ≤450°C |
| EJS04 | Ni+Wc+Cr+B | ★★★★ | ★★★ | CDH 55–60 | ≤600°C |
El detalle que hace tropezar a la gente
Mire Colmonoy 83. Su dureza diceCDH 50–55 — más bajoque Ni60 a HRC 56–62. Sin embargo, Colmonoy 83 tiene la máxima calificación antidesgaste.
La dureza y la resistencia a la abrasión no son la misma propiedad. La alta dureza de la superficie resiste las hendiduras; La resistencia al desgaste contra el relleno abrasivo proviene de las partículas de carburo incrustadas en la aleación. Colmonoy 83 lleva carburo de tungsteno (el "Wc" en su composición). Esas partículas de carburo incrustadas actúan contra la fibra de vidrio, los minerales y la arena del reciclado, y la matriz que las rodea puede ser más suave sin perjudicar el resultado.
Entonces, cuando un proveedor solo le indica la dureza, está indicando el número equivocado. Pregunta por la composición.
Hacer coincidir el grado con el compuesto
| Tu compuesto | Aleación de tornillo | Aleación de barril | Por qué |
|---|---|---|---|
| Nailon de fibra de vidrio, relleno mineral | Colmonoy 83 | EJS01 o EJS04 | El carburo de tungsteno maneja la abrasión. |
| PVC rígido | Ni60 o Colmonoy 56 | EJS02 o EJS03 | La corrosión por HCl conduce, no a la abrasión |
| Pienso reciclado/postconsumo | Colmonoy 83 | EJS01 o EJS04 | Los finos de arena y metal actúan como papel de lija |
| Compuestos retardantes de llama | Colmonoy 56 | EJS02 o EJS03 | Paquetes químicamente agresivos |
| Polímeros de ingeniería de alta temperatura | Colmonoy 83 | EJS04 | EJS04 tolera hasta aproximadamente 600°C |
| Limpiar PP, PE, PS, ABS | La nitruración es suficiente | Sin abrasión ni corrosión: ahorre dinero | |
5. Cuando se amortiza solo
Cinco condiciones justifican la actualización. Cualquiera de ellos suele ser suficiente.
- Rellenos abrasivos.Fibra de vidrio, carbonato cálcico, talco, refuerzo mineral. Estos cortan una capa de nitruro como el papel de lija corta la madera blanda.
- Química corrosiva.El PVC rígido libera HCl a medida que se degrada. Muchos paquetes de retardantes de llama son químicamente agresivos. Los fluoropolímeros atacan directamente al acero.
- Piensos reciclados y postconsumo.El triturado contiene arena, finos metálicos y contaminación impredecible: el material más abrasivo que utilizan la mayoría de los procesadores.
- Alto rendimiento donde el tiempo de inactividad duele.Si un cambio de tornillo cuesta tres días de producción, la economía se inclina hacia la pieza que necesita cambiarse con menos frecuencia.
- El historial de desgaste dice que nitrurar fue la decisión equivocada.Una pieza nitrurada que se desgastó rápidamente en su compuesto le está diciendo algo. El reemplazo es el momento más económico para arreglar la especificación.
El caso del costo total de propiedad es sencillo. Los bimetálicos cuestan más por adelantado. En trabajos abrasivos, la vida útil prolongada del cilindro del tornillo reduce el costo por hora de funcionamiento por debajo del nitrurado, generalmente dentro del primer ciclo de reemplazo. Los cálculos exactos dependen de su resina, la carga de relleno, el rendimiento y lo que le cuesta a su línea una hora de inactividad, razón por la cual cualquier proveedor que cite un multiplicador de vida universal sin preguntar sobre su compuesto está adivinando.
6. Cuándo NO deberías comprar bimetálicos
Ningún competidor escribe esta sección. Léalo de todos modos: puede ahorrarle dinero.
Las resinas limpias y sin relleno no necesitan bimetálicos.Si utiliza PP, PE, PS o ABS naturales sin relleno abrasivo ni aditivos corrosivos, un tornillo nitrurado y un cilindro en 38CrMoAlA le serán de gran utilidad y costarán mucho menos. La protección bimetálica permanece inactiva. Pagaste por una armadura contra un enemigo que nunca aparece.
Líneas de bajo rendimiento o intermitentes.Si la máquina funciona unas pocas horas a la semana, el desgaste se acumula lentamente independientemente de la construcción. El período de recuperación se extiende más allá del punto en que tiene sentido.
Cuando el verdadero problema es otro.El desgaste prematuro a veces proviene de un tornillo desalineado, un eje doblado, contaminación en la materia prima o un proceso que se ejecuta muy por encima de la temperatura de diseño. La construcción bimetálica no solucionará ninguno de estos problemas: simplemente se desgastará más lentamente mientras la falla subyacente continúa. Diagnostique antes de actualizar.
Los proveedores honestos le dirán esto. Pregúntele a un fabricante si su compuesto justifica el bimetálico y preste atención a si le preguntan qué utiliza realmente antes de responder.
7. Cómo verificar que realmente recibió bimetálico
La palabra "bimetálico" aparece en muchas facturas. La aleación no siempre aparece en la pieza. Cuatro controles te protegen.
Lista de verificación de verificación
- Solicite el grado de aleación por escrito en la cotización.No "aleación a base de níquel", el nombre del grado. Ni60, Colmonoy 56, Colmonoy 83, o denominación propia del fabricante con composición publicada.
- Solicite el espesor de capa por escrito.El revestimiento duro de los tornillos debe ser de 1,0 a 1,5 mm. El revestimiento del cañón debe tener entre 2,0 y 3,0 mm. Un proveedor que ofrece 0,5 mm por cañón le está vendiendo otra cosa.
- Solicitar el certificado de material del acero base.Cada lote debe llevar un certificado de prueba de fábrica que muestre las propiedades químicas y mecánicas. Verifique el número de calor.
- En el primer pedido, haga analizar una pieza de muestra.Un laboratorio metalúrgico puede seccionar un cupón y confirmar el espesor de la capa, la química de la aleación y la calidad de la unión. El coste es insignificante comparado con un contenedor de tornillos.
Un fabricante que fabrica bimetálicos internamente responde a las cuatro preguntas sin fricción. EJS suministra un informe de inspección y un certificado de material con cada cilindro de tornillo y estampa un número de identificación rastreable en cada pieza durante la producción. Vale la pena señalar las dudas sobre cualquiera de estos puntos.
8. Cómo especificar una cotización
Los barriles de tornillos son piezas casi 100% personalizadas. No existe un precio de lista: un fabricante elabora la cotización a partir de sus detalles, por lo que la calidad de su consulta determina la calidad de la respuesta.
Envíe estos seis artículos y cotizaciones de fábrica serias dentro de un día hábil:
- Marca y modelo de la máquina.Las piezas se construyen según plano o según marca y código de máquina.
- Diámetro del tornillo, relación L/D y longitud total.
- Tu compuesto, dicho honestamente."PP" y "PP con 25% de talco más 15% de triturado" son diferentes problemas de desgaste con diferentes respuestas de aleaciones. Esta línea impulsa la recomendación de metalurgia más que cualquier otra cosa que envíe.
- Rango de temperatura del proceso.Las aleaciones del barril se tapan en diferentes límites: EJS01 a aproximadamente 400 °C, EJS04 a aproximadamente 600 °C.
- Dibujo si tienes uno.Sin dibujo, envíe fotografías del producto más las dimensiones principales: diámetro, longitud y detalles de la brida.
- ¿Nueva construcción o reemplazo?Para un reemplazo, las medidas de desgaste y las fotografías de la pieza desgastada permiten a la fábrica juzgar si la renovación supera a la nueva fabricación.
EJS fabrica tornillos y barriles en su fábrica de Zhoushan desde 1992, y construye construcciones bimetálicas internamente (soldadura PTA para tornillos, fundición centrífuga para barriles) en geometrías de husillo simple (Ø12–500 mm), gemelo paralelo, gemelo cónico, inyección y caucho. La producción dura de 20 a 70 días después de la confirmación del dibujo, con una garantía de un año para plásticos puros.
9. Preguntas frecuentes
¿De qué está hecho un cilindro de tornillo bimetálico?
Un cilindro de tornillo bimetálico combina una base de acero con una capa separada de aleación resistente al desgaste unida a las superficies de trabajo. Los aceros base comunes incluyen 38CrMoAlA, 34CrAlNi7, 31CrMoV9 y 42CrMo. La capa de aleación de los tornillos suele ser Ni60, Colmonoy 56 o Colmonoy 83, aplicada mediante soldadura PTA con un espesor de 1,0 a 1,5 mm. La capa de aleación dentro de los barriles es una aleación de fundición a base de níquel o hierro, aplicada mediante fundición centrífuga de 2,0 a 3,0 mm. Los dos materiales permanecen en capas distintas con una unión metalúrgica entre ellos.
¿Cuánto más dura un cilindro de tornillo bimetálico que el nitrurado?
El tiempo suficiente para ser importante en compuestos abrasivos, y no lo suficiente para ser importante en compuestos limpios. En el caso de piensos rellenos de vidrio, minerales o reciclados, la diferencia en la vida útil es sustancial, porque la carcasa de nitruro tiene sólo de 0,4 a 0,7 mm de profundidad, mientras que el bimetálico proporciona de 1,0 a 1,5 mm en el tornillo y de 2,0 a 3,0 mm en el cilindro, en un material más duro y químicamente más resistente. Con resina limpia y sin relleno, ambas construcciones pueden funcionar durante años y la mejora genera pocos beneficios. Cualquier proveedor que cotice un multiplicador fijo sin preguntar qué procesa está adivinando.
¿Es lo mismo un cilindro de tornillo bimetálico que uno cromado?
No. El cromado deposita una capa delgada en la superficie, que puede desprenderse bajo ciclos térmicos y cargas mecánicas. La construcción bimetálica fusiona varios milímetros de aleación con el acero base mediante soldadura o fundición, por lo que la capa se convierte en parte del componente y no puede desprenderse. El cromado tiene propósitos específicos, como protección contra la corrosión leve y liberación, pero no es una solución de desgaste para compuestos abrasivos.
¿Se puede reparar un tornillo bimetálico cuando se desgasta?
Sí, en muchos casos. Un tornillo bimetálico desgastado se puede volver a soldar con un revestimiento duro de PTA nuevo y volver a mecanizarlo hasta obtener su geometría original. El orificio de un cañón desgastado se puede volver a perforar y revestir mediante fundición centrífuga. La renovación mantiene el eje, el chavetero, el muñón y la carcasa originales, lo que a menudo lo convierte en la ruta económica cuando se descontinua la pieza OEM o el tiempo de entrega es largo. Envíe fotografías y medidas de desgaste para obtener una evaluación de renovación o reemplazo.
¿Necesito bimetálico para el tornillo, el cilindro o ambos?
Ambos, en la mayoría de los casos, porque se visten en pareja. El espacio libre entre las pistas de aterrizaje y el orificio es una propiedad del sistema. Un nuevo tornillo bimetálico dentro de un orificio desgastado de gran tamaño todavía funciona con un espacio mayor, por lo que la producción se mantiene baja y el nuevo tornillo se desgasta contra una superficie irregular. Si está actualizando uno, mida el otro. Reemplazar solo la mitad del par de desgaste transfiere el problema a la pieza nueva.
¿Funciona un cilindro de tornillo bimetálico para PVC?
Sí, pero el grado de aleación importa más que la etiqueta. El PVC rígido es un problema de corrosión antes que un problema de abrasión, porque el polímero libera cloruro de hidrógeno a medida que se degrada. Eso significa que desea una aleación resistente a la corrosión: Ni60 o Colmonoy 56 en el tornillo y EJS02 o EJS03 en el cañón. Un grado de carburo de tungsteno como Colmonoy 83 está diseñado para la abrasión y no es la respuesta correcta para el PVC a menos que el compuesto también contenga un relleno pesado.
¿Cuál es el límite de temperatura de un barril bimetálico?
Depende de la aleación de fundición y oscila entre 400 y 600 grados Celsius. EJS01 tiene una clasificación de aproximadamente 400. EJS02 y EJS03 alcanzan aproximadamente 450. EJS04, el grado de carburo de tungsteno, tolera hasta aproximadamente 600. Si su proceso se calienta, el límite de temperatura se convierte en una especificación de activación, así que informe a su fabricante las temperaturas reales de la zona en lugar de los valores de diseño.
¿Puede EJS suministrar cilindros de tornillos bimetálicos para mi máquina?
Sí. EJS fabrica tornillos y cilindros bimetálicos internamente, con revestimiento duro soldado con PTA en los tornillos y revestimiento de fundición centrífuga en los cilindros, para geometrías de husillo simple, gemelo paralelo, gemelo cónico, moldeo por inyección y caucho. Las piezas se construyen según el dibujo o se realizan ingeniería inversa a partir del modelo y código de la máquina cuando no existe ningún dibujo. La cotización se realiza dentro de un día hábil una vez que las especificaciones estén claras.
