CN100491625C - 双金属冶金结合高精度辊件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纺织印染机械用的辊件以及制造方法。辊件包括辊体，辊体的两端分别固定连接芯轴组合件，芯轴组合件包括芯轴、外闷头板和内闷头板，外闷头板和内闷头板分别固定连接在芯轴上，内闷头板处于辊件内腔中，外闷头板的外侧面与辊件的端面齐平且外闷头板固定连接在辊件上，辊体由双金属爆炸复合板制成；在辊体两端的外闷头板的外侧面上和轴头的外表面上分别设置不锈钢外包覆层，芯轴则由碳素钢或合金结构钢制成。为制得该辊件，先制造成形辊体，然后在辊体的两端连接芯轴组合件并设置不锈钢外包覆层，最后对辊体外表进行光整加工。本发明中的辊件机械性能优良、强度高、经久耐用、制造成本低，而且制造工艺先进。
Description
技术领域
本发明涉及一种纺织印染机械用的双金属冶金结合高精度辊件以及制造这种辊件的方法。
背景技术
在纺织印染业，辊件是织物加工设备的关键部件。目前使用最为普遍的辊件包括辊体、芯轴、外闷头板和内闷头板，辊体由两层不锈钢板构成，其内层是δ＝2～2.5mm的不锈钢板、外层是δ＝1.5～2.5mm的不锈钢板，两不锈钢板分别卷成圆筒状，上述两圆筒相套且外层焊接、内层镶衬、辘制成辊体；外闷头板和内闷头板分别固定连接在由不锈钢材料制成的芯轴上组成一组合件，该组合件与辊体共同构成辊件。这种辊件的辊体刚度及芯轴的强度较差，辊体为辘制复合辊体，内外层采用镶衬结合法，叠加后无法达到双层之和的刚度指标，且芯轴由不锈钢材料制成，易疲劳断裂。而且，使用不锈钢材料的成本高，双层卷制辊体超重蓄能高，不利于节约能源。同时，辊件受热易变形，辊体外圆接缝焊接应力无法彻底消除，存在残余应力，受高温时，辊体轴向焊缝引起弯曲变形；辊体的两复合层界面间结合不紧密，受热后辊体表面会出现明显的无规则变形。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种机械性能优良、强度高、经久耐用、制造成本低的双金属冶金结合高精度辊件。
本发明包括圆筒状的辊体，辊体的两端分别固定连接芯轴组合件，每个芯轴组合件包括芯轴、外闷头板和内闷头板，外闷头板和内闷头板分别固定连接在芯轴上，内闷头板处于辊件的内腔中，外闷头板的外侧面与辊件的端面齐平且外闷头板固定连接在辊件上，圆筒状的辊体由双金属爆炸复合板制成；在辊体两端的外闷头板的外侧面上和轴头的外表面上分别设置不锈钢外包覆层；芯轴由碳素钢或合金结构钢制成。
与单纯使用不锈钢材料辘制复合成形的辊体相比，本发明的辊体机械性能指标是组成双金属复合板的两种金属的机械性能指标叠加之和，克服了现有技术中辊体强度低的缺陷。而且，由于爆炸复合的双金属复合板是两种金属板相互熔接而成，故辊体的两复合层界面间结合紧密，辊件在220℃以上工况条件下，受热均匀，变形量极小。由于芯轴采用碳素钢或合金结构钢制成，且在外闷头板的外侧面及轴头表层设置不锈钢包覆层，这既节约了价格昂贵的不锈钢材料，降低了制造成本，又保护了轴头、延长了轴头的使用寿命。同时，相对于使用不锈钢材料制成的轴头，使用碳素钢或合金结构钢制成的轴头不易疲劳断裂，机械性能优越。
为了进一步提高辊件的机械性能，增强其强度，双金属爆炸复合板可采用双面不锈钢复合板，所述双面不锈钢复合板包括两层不锈钢板以及设置在上述两层不锈钢板之间且与不锈钢板熔接的一层碳素钢板；或者，双金属爆炸复合板采用单面不锈钢复合板，所述单面不锈钢复合板包括一层不锈钢板以及与上述不锈钢板熔接的一层碳素钢板。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供制造双金属冶金结合高精度辊件的方法。
上述方法包括以下步骤：首先将双金属爆炸复合板卷制成圆筒状辊体，使用金属胎模裹夹圆筒状辊体，对圆筒状辊体内壁进行软化处理，再使用旋压装置沿圆筒状辊体径向旋压，精密旋拉圆筒状辊体内壁，圆筒状辊体内壁受力产生塑性变形且其外壁胀实胎模，出模后即为成形圆筒状辊体；然后在成形圆筒状辊体的两端分别固定连接由芯轴、外闷头板和内闷头板组成的芯轴组合件，并且在成形圆筒状辊体两端的轴头外表面上和外闷头板的外侧面上分别冶金结合熔接不锈钢材料，形成不锈钢外包覆层；最后切削不锈钢外包覆层，对成形圆筒状辊体外表进行光整加工制成成品。
本发明的制造工艺先进，生产效率高，使用该制造方法生产出的辊件比传统的辘制成形法生产出的相同壁厚的辊件抗弯强度高、使用寿命长。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式的结构示意图。
图2是本发明的另一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，圆筒状的辊体1由双金属爆炸复合板制成，双金属爆炸复合板为双面不锈钢复合板，其包括不锈钢板1-1和不锈钢板1-3以及碳素钢板1-2，碳素钢板1-2设置在不锈钢板1-1和不锈钢板1-3之间与不锈钢板熔接。
圆筒状的辊体1两端分别连接芯轴组合件2和2′，芯轴组合件2包括由碳素钢或合金结构钢制成的芯轴2-1、外闷头板2-2和内闷头板2-3，内闷头板2-3固定连接在芯轴2-1的末端，外闷头板2-2固定连接在芯轴2-1的轴身上。芯轴2-1的末端从圆筒状的辊体1的一端伸入圆筒状的辊体1的内腔中，内闷头板2-3处于圆筒状的辊体1的内腔中，外闷头板2-2的外侧面处在与圆筒状的辊体1的端面齐平的位置，且外闷头板2-2与圆筒状的辊体1固定连接。外闷头板2-2的外侧面以及一部分作为轴头的芯轴2-1的外表面上设置不锈钢外包覆层2-4。芯轴组合件2′的结构与芯轴组合件2的结构相同，包括芯轴2-1′、外闷头板2-2′和内闷头板2-3′，芯轴组合件2′使用相同的方式固定连接在圆筒状的辊体1的另一端，且外闷头板2-2′的外侧面以及一部分作为轴头的芯轴2-1′的外表面上设置不锈钢外包覆层2-4′。
如图2所示为本发明的另一种实施方式，这种结构的辊件与图1中所示辊件的结构基本相同。其不同之处在于制成圆筒状辊体3的双金属爆炸复合板是单面不锈钢复合板，单面不锈钢复合板包括不锈钢板3-1和碳素钢板3-2，碳素钢板3-2与不锈钢板3-1熔接。
上述双金属冶金结合高精度辊件可采用如下方法制造：首先将双金属爆炸复合板卷制成圆筒状辊体，接下来使用金属胎模裹夹圆筒状辊体，再使用旋压装置沿圆筒状辊体径向旋压，精密旋拉圆筒状辊体内壁，圆筒状辊体内壁受力产生塑性变形且其外壁胀实胎模，出模后为成形圆筒状辊体1；然后在成形圆筒状辊体1的两端分别固定连接芯轴组合件2和2′，并且在成形圆筒状辊体1两端一部分作为轴头的芯轴2-1和2-1′的外表面、及外闷头板2-2和2-2′的外侧面冶金结合熔接不锈钢材料，形成不锈钢外包覆层2-4和2-4′；最后切削不锈钢外包覆层2-4和2-4′，对成形圆筒状辊体1外表面进行光整加工制成成品。
Claims (4)
1、双金属冶金结合高精度辊件，包括圆筒状的辊体，所述圆筒状的辊体两端分别固定连接芯轴组合件，每个芯轴组合件包括芯轴、外闷头板和内闷头板，外闷头板和内闷头板分别固定连接在芯轴上，内闷头板处于辊件的内腔中，外闷头板的外侧面与辊件的端面齐平且外闷头板固定连接在辊件上，其特征在于：圆筒状的辊体由双金属爆炸复合板制成；在圆筒状的辊体两端的外闷头板的外侧面上和轴头的外表面上分别设置不锈钢外包覆层；芯轴由碳素钢或合金结构钢制成。
2、如权利要求1所述的双金属冶金结合高精度辊件，其特征在于：双金属爆炸复合板为双面不锈钢复合板，包括两层不锈钢板以及设置在上述两层不锈钢板之间且与不锈钢板熔接的一层碳素钢板。
3、如权利要求1所述的双金属冶金结合高精度辊件，其特征在于：双金属爆炸复合板为单面不锈钢复合板，包括一层不锈钢板以及与上述不锈钢板熔接的一层碳素钢板。
4、一种制造权利要求1的双金属冶金结合高精度辊件的方法，其特征在于包括以下步骤：
a、将双金属爆炸复合板卷制成圆筒状辊体，使用金属胎模裹夹圆筒状辊体，对圆筒状辊体内壁进行软化处理，再使用旋压装置沿圆筒状辊体径向旋压，精密旋拉圆筒状辊体内壁，圆筒状辊体内壁受力产生塑性变形且其外壁胀实胎模，出模后即为成形圆筒状辊体；
b、在成形圆筒状辊体的两端分别固定连接由芯轴、外闷头板和内闷头板组成的芯轴组合件，并且在成形圆筒状辊体两端的轴头外表面上和外闷头板的外侧面上分别冶金结合熔接不锈钢材料，形成不锈钢外包覆层；
c、切削不锈钢外包覆层，对成形圆筒状辊体外表进行光整加工制成成品。
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