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浅谈瓦楞辊复合热处理
2012-11-13 17:01:04   作者:   来源:   评论:0 点击:

  按传统方法制作瓦楞辊,大多以合金钢35CrMo为材料作辊体,再与两端轴头焊接。制作过程中,一般经四次热处理,即毛坯粗加工后调质,焊接轴头后消除应力,粗开齿后中频淬火,精磨齿后镀铬。
  提高瓦楞辊使用寿命的一个关键工艺是镀铬,目的是提高表面硬度,但也存在一些不易克服的缺点,如镀层薄(一般不超0.08mm)、镀层不匀(齿根镀层总是厚于齿顶、而齿顶磨损决定着瓦楞辊的使用寿命)、使齿面光洁度下降、费用增加等。特别是2.2M以上进口吸附式拼装瓦楞辊等。容易发生脱镀、裂纹和崩齿现象。所以希望采取一种非镀铬办法,提高瓦楞辊的表面强度。
  复合热处理是一种具有复合功能的新工艺,实际上是以适当顺序和方法将几种热处理组合起来的一种方法,即具有参与组合的热处理工序各自的工艺效果,同时还具有提高强度、耐磨性等的综合效果。复合热处理不是各工序的简单叠加,而是根据单一热处理工序的特点,有机地将其组合在一起,使参加组合的各工序的优点充分保留,并避免前后工序工效的低消作用。
  一、采用非镀铬复合热处理制作瓦楞辊  
  氮化加中频淬火是一项重要的复合热处理工艺,可获得较深硬化层和平缓硬度梯度,能克服单纯氮化处理表面硬度高但硬化层薄,硬度梯度陡而不能承受较大接触应力和冲击等缺点;另一优点是可提高工件疲劳强度,尤其是滚动接触疲劳强度,这对于主要承受滚动疲劳运动的瓦楞辊来说,具有实际意义。
  在常用的40Cr、42CrMo、35CrMo、38CrMoA1A几种氮化钢中,渗氮效果最好的是后者。42CrMo与35CrMo相比,综合性能好,耐磨性强、可达硬度高、相对使用寿命也长,但加工难度大,特别热处理时易出问题,若淬火不得法会出现裂纹等缺陷,故国内少用。
  (1)瓦楞辊体材质:42CrMo;
  (2)毛坯:用多向锻锤锻打,使之受力均匀,更好地消除原始缺陷;
  (3)热处理:除常规热处理外,在瓦楞辊热套环段后增加一次消除应力工序;重点放在齿形粗加工后,改中频淬为气体离子氮化+中频淬火+回火的复合热处理。使齿形表面金相组织发生变化,促进机械性能提高,得到有效强化;氮化工艺促进材料发挥硬化潜力,使齿面精磨后仍能保持硬度在HPC57左右,从而可省掉传统镀铬工序,还提高了瓦楞辊光洁度和降低了制造成本。
  二、实施要求
  针对以往修磨瓦楞辊镀铬的问题和教训,我们认为是由两点不足造成—制定方案缺乏实践经验及不能认真执行方案。所以要求作到:
  1.重要热处理工序现场跟随,及时掌握进度和发现、解决问题;
  2.重要机械加工时,应对吃刀量、车速有明确规定。尤其精磨齿形,更应严格掌握分度准确和控制进刀量,以免造成不必要损失,特别是防止齿面硬度的降低。
  3.制成后瓦楞辊表面硬度不低于HRC56;
  4.因采用复合热处理代替镀铬没有经验,除本着有风险同担、有意外协商外,还明确规定若时间与质量有矛盾时,质量第一。
  三、验收
  目前对离子渗氮工作质量检验还无统一标准,又因具体工作和使用要求不同,所以结果差别很大。
  一般氮化质量检查是在与工件一同进行的相同材料试件上进行,经解剖来核对渗层厚度、硬度、脆性、表面状态、全相组织、变形等项目。但对瓦楞辊这种数量少、重量大、价值高的工作却不能这样作;另外,作为使用单位的纸箱厂,也缺乏相应检验手段,只能以加工检测报告为主,再从实践中验正。我厂验收时,只着重以下几个方面:
  1.看外观:正常渗氮件应为银灰或暗灰色,没有明显电弧烧伤、碰伤及渗层剥落等现象。
  2.量外形:根据图纸认真核对各外露尺寸是否超差或变形。作好瓦楞中凸复测及进厂记录,以便修磨时核对和验正硬度。
  3.早预防:在签字合同时就考虑到验收困难,规定外观合格后,还留费用总额20%,待瓦楞辊运行一定时间无大问题时再付。
  四、效果
  1.首对辊实用好预料 采用非镀铬复合热处理的首对A型辊,上、下辊硬度分别达到HRC58和HRC56.4(下辊是拼装式,结构致使硬度低于上辊)。在60%以上国产窄幅纸(纸宽1.6M以下)、含水含杂率时常超标的不利情况下,从1996年元月7日起,14个月内生产出合格瓦楞纸板650万M2,瓦楞齿高降低纸0.2mm,瓦楞辊直径缩小不足0.4mm,齿面始终没有出现裂纹或产生崩齿等现象。
  2.扩大试验 在首对辊初步成功基础上,我厂再度与九州所合作,以42CrMo为材料又于今年3月初将用非镀铬复合热处理工艺作出的A、C型瓦楞辊各一付装机,扩大到整条纸板线上进行对比试验,至今已8个多月,未发现异常现象。 

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