CN103990935A - 一种线材高速轧机辊轴修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线材高速轧机辊轴修复方法，依次包括对辊轴的安装油膜轴承部位进行去除疲劳层、探伤、激光熔敷、镀铬和机加工等工序。其中，通过激光熔敷工艺可以修补轴段上大量缺失的材料，并且不会产生过大的残余内应力，引起轴弯曲变形与内部裂纹扩展；而通过镀铬工艺则可使得修复表面硬度达到HRC60以上，从而不但弥补了材料损失，又不造成内应力对轴本身性能的影响，并使表面硬度值达到HRC60以上，满足了线材高速轧机的使用需求。

Description

一种线材高速轧机辊轴修复方法

技术领域

本发明涉及辊轴修复工艺，更具体地说，涉及一种线材高速轧机辊轴修复方法。

背景技术

线材高速轧机多为悬臂轧机，轧机辊轴是用于完成产品轧制生产的主要零件，其典型结构如图1所示，辊轴材质为渗碳淬火钢材料，通过驱动齿轮传动辊轴上的传动齿轮使得辊轴旋转，然后由辊轴上安装工作侧油膜轴承部位与安装传动侧油膜轴承部位来承载径向轧制力，在运转时油膜轴承与辊轴之间由润滑油膜来填充。安装工作侧和传动侧油膜轴承部位均使用了渗碳淬火热处理，表面硬度达到HRC60以上。

在实际工作中，由于轧制用冷却水侵入润滑系统，造成润滑油大量含水，无法在辊轴与油膜轴承之间形成良好的润滑油膜，这会引起工作侧油膜轴承烧损，并使得安装工作侧油膜轴承部位的轴段损坏严重。而当油膜轴承烧损瞬间产生的高温，会造成辊轴此部位的基体材料内部产生裂纹与缺陷。目前，对于类似此类失效的辊轴无相应的修复方式，因此，不进行再修复利用，而该辊轴以进口件为主，且价格昂贵与供货周期长，从而造成了较大的成本及浪费。

这是因为目前常见的轴修复方法多为常规的焊接、等离子喷涂、镀铬等方式。这些修复方法若用于油膜轴承烧损的辊轴，会存在如下问题：1）普通气体保护焊修复方式仍会对渗碳淬火类材料产生较大残余内应力，造成轴弯曲变形或内部材料裂纹缺陷，会在后续使用中发生断轴现象。2）等离子喷涂修补的材料损失仅为单侧0.75mm左右，不足以弥补油膜轴承烧损引起的辊轴材料缺陷数量，且与基体材料结合强度不足，运行时会产生剥落引起油膜轴承烧损。3）镀铬修复与基体结合性能大幅提高，但铬层修补厚度仅为单侧0.5mm。所以常规修复均不能弥补由于辊轴表面恶性损坏而引起的基体材料变化和外形尺寸减小。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种线材高速轧机辊轴修复方法，通过激光熔敷与表面镀铬工艺的组合，即弥补了材料损失，又不造成内应力对轴本身性能的影响，并使其表面硬度值达到HRC60以上。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该材高速轧机辊轴修复方法，包括以下步骤：

A．对辊轴的安装油膜轴承部位进行去除疲劳层，并进行探伤；

B．采用激光熔敷方式进行修补；

C．在激光熔敷层表面进行镀铬以恢复尺寸；

D．对辊轴进行机加工工序。

在步骤A中，具体包括以下步骤：

A1．使用车削加工去除安装油膜轴承部位的疲劳层，第一次车削量为2mm，第二次车削量为1mm，第三次之后每次车削量为0.5mm，且最终疲劳层的最大去除量小于等于辊轴直径的10％；

A2．在每次车削疲劳层之后，使用磁粉探伤检测车削部位裂纹状态，当检测发现无缺陷时，停止去除疲劳层的车削工序；

A3．若在疲劳层最大去除量之内无磁粉探伤缺陷，则对轴颈应力易集中部位实施超声波探伤。

在步骤B中，具体包括以下步骤：

B1．利用激光熔敷方式来恢复疲劳层去除部位的尺寸；

B2．将轴段尺寸恢复至设计尺寸的上公差；

B4．当激光熔敷结束后，实施熔敷表面粗磨加工，使熔敷表面磨光滑后再次磁粉探伤，确认表面缺陷状态，并检测表面硬度。

在步骤B4中，所述的熔敷层表面硬度应达到HRC38-42。

在步骤C中，具体包括以下步骤：

C1．将激光熔敷层表面继续精磨加工至设计下公差-0.30mm；

C2．对其余不需修复的轴段进行保护，然后在激光熔敷层表面进行镀铬修复，镀铬修复尺寸至设计上公差＋0.20mm。

在步骤D中，具体包括以下步骤：

D1．对镀铬完成的辊轴进行粗磨加工，去除表面镀铬残留气孔缺陷；

D2．超精磨加工轴段至尺寸公差值；

D3．测量表面硬度值实际数据。

在上述技术方案中，本发明的线材高速轧机辊轴修复方法，依次包括对辊轴的安装油膜轴承部位进行去除疲劳层、探伤、激光熔敷、镀铬和机加工等工序。其中，通过激光熔敷工艺可以修补轴段上大量缺失的材料，并且不会产生过大的残余内应力，引起轴弯曲变形与内部裂纹扩展；而通过镀铬工艺则可使得修复表面硬度达到HRC60以上，从而不但弥补了材料损失，又不造成内应力对轴本身性能的影响，并使表面硬度值达到HRC60以上，满足了线材高速轧机的使用需求。

附图说明

图1是本发明的辊轴修复方法的主流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

由于辊轴安装油膜轴承部位的表面硬度要求达到HRC60以上，且表面粗糙度达到0.1μm。因此，本发明的线材高速轧机辊轴修复方法主要采用了激光熔敷和镀铬这两种恢复尺寸的组合方法，来实现既能较大程度恢复尺寸又能达到表面硬度的目的，同时也不会对辊轴基体材料产生较大残余内应力而造成轴弯曲变形甚至内部材料缺陷。请结合图1所示，具体可按以下几个步骤来实施：

1、疲劳层的去除与探伤工序

渗碳淬火材料的辊轴在油膜轴承烧损后，安装油膜轴承部位表面均严重损坏，并在轴颈应力集中部位可能会出现内部裂纹。所以在去除烧损疲劳层的同时，必须对轴基体严格探伤。

先使用车削加工去除油膜轴承烧损部位的疲劳层，第一次车削量2mm，第二次车削量1mm，第三次之后每次车削量为0.5mm。

每次车削疲劳层之后，使用磁粉探伤检测车削部位裂纹状态，当检测发现无缺陷时停止去除疲劳层车削工序。

上述疲劳层全部的最大去除量（沿直径方向）需小于等于轴直径的10％，如超出仍存在探伤缺陷，则此辊轴不存在修复可能。

如在最大疲劳层去除量之内无磁粉探伤缺陷，则对轴颈应力易集中部位实施超声波探伤，在确认探伤无缺陷后实施下一步骤。

2、激光熔敷工序

由于在上述工序中会去除较多的基体疲劳材料，为了将辊轴安装油膜轴承部位的外形尺寸恢复，必须选用不易出现应力集中的修补方式。

本发明的采用了激光熔敷工艺来恢复疲劳层去除部位尺寸。

并且将轴段修复尺寸恢复至设计尺寸的上公差。

在激光熔敷结束后，实施熔敷表面粗磨加工，表面磨光滑再次磁粉探伤，确认表面缺陷状态，并检测表面硬度，其熔敷层表面硬度应达到HRC38-42。

3、表面镀铬恢复尺寸工序

由于激光熔敷能钩修补较多的材料损失，但其修补材料的表面硬度最高仅能达到HRC38-42，为了使表面硬度到达设计要求的HRC60以上还需使用镀铬恢复尺寸的方式，在激光熔敷层表面再电镀上厚度不小于0.25mm的硬铬层，即

先将激光熔敷层表面继续磨加工至设计下公差－0.30mm；

再对其余不需修复的轴段进行保护，然后在激光熔敷层表面进行镀铬修复，镀铬修复尺寸至设计上公差＋0.20mm。

4、最终机加工工序

先将镀铬完成的辊轴进行粗磨加工，去除表面镀铬残留气孔等缺陷；

然后进行超精磨加工轴段至尺寸公差值；

最后测量表面硬度值实际数据。

经过以上步序后，辊轴烧损部位的材料变为最内层的原基体材料，中间层的激光熔敷材料与最外层的表面硬铬材料，所修复的辊轴安装油膜轴承部位，其表面硬度可达到HRC60以上，且表面粗糙度达到0.1μm，完全满足该辊轴的使用及技术需求。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种线材高速轧机辊轴修复方法，其特征在于，

包括以下步骤：

A．对辊轴的安装油膜轴承部位进行去除疲劳层，并进行探伤；

B．采用激光熔敷方式进行修补；

C．在激光熔敷层表面进行镀铬以恢复尺寸；

D．对辊轴进行机加工工序。

2.如权利要求1所述的线材高速轧机辊轴修复方法，其特征在于：

在步骤A中，具体包括以下步骤：

A1．使用车削加工去除安装油膜轴承部位的疲劳层，第一次车削量为2mm，第二次车削量为1mm，第三次之后每次车削量为0.5mm，且最终疲劳层的最大去除量小于等于辊轴直径的10％；

A2．在每次车削疲劳层之后，使用磁粉探伤检测车削部位裂纹状态，当检测发现无缺陷时，停止去除疲劳层的车削工序；

A3．若在疲劳层最大去除量之内无磁粉探伤缺陷，则对轴颈应力易集中部位实施超声波探伤。

3.如权利要求1所述的线材高速轧机辊轴修复方法，其特征在于：

在步骤B中，具体包括以下步骤：

B1．利用激光熔敷方式来恢复疲劳层去除部位的尺寸；

B2．将轴段尺寸恢复至设计尺寸的上公差；

B4．当激光熔敷结束后，实施熔敷表面粗磨加工，使熔敷表面磨光滑后再次磁粉探伤，确认表面缺陷状态，并检测表面硬度。

4.如权利要求3所述的线材高速轧机辊轴修复方法，其特征在于：

在步骤B4中，所述的熔敷层表面硬度应达到HRC38-42。

5.如权利要求1所述的线材高速轧机辊轴修复方法，其特征在于：

在步骤C中，具体包括以下步骤：

C1．将激光熔敷层表面继续精磨加工至设计下公差-0.30mm；

C2．对其余不需修复的轴段进行保护，然后在激光熔敷层表面进行镀铬修复，镀铬修复尺寸至设计上公差＋0.20mm。

6.如权利要求1所述的线材高速轧机辊轴修复方法，其特征在于：

在步骤D中，具体包括以下步骤：

D1．对镀铬完成的辊轴进行粗磨加工，去除表面镀铬残留气孔缺陷；

D2．超精磨加工轴段至尺寸公差值；

D3．测量表面硬度值实际数据。