CN113960162B - 一种轧辊表面激光熔覆修复层的检验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轧辊表面激光熔覆修复层的检验方法，包括以下步骤：采用超声波探伤，对全部修复层区域进行探伤，并对修复层与原辊面熔合线附进行探伤；对修复层与原辊面熔合区进行不平度测量；对修复层与原辊面熔合区进行金相检验，金相取样方式为平行于熔合线或其切线取样；对修复层与原辊面熔合区进行硬度检验，采用洛氏硬度检测法，取样方式为垂直于熔合线取样，对于每个试样进行多点的测量。利用该方法对轧辊表面制备的激光熔覆修复层进行检验，能有效判断轧辊表面激光熔覆修复层的质量，保证修复后的轧辊能正常运行使用。
Description
技术领域
本发明属于冶金工程领域，具体涉及一种轧辊表面激光熔覆修复层的检验方法。
背景技术
轧辊是一种体积大、质量重、加工不便的大型零件，在使用磨损后，高性能修复一直是困扰难题。在过去常采用堆焊修复或直接更换，但是大型零件通常意味着运输不便、风险大、费用高、费工时，堆焊修复耗时也很漫长，在经济效益上不甚理想。激光熔覆是将金属在激光加热熔化后，在特定区域自由熔积成形的方法，工艺简单且效率高，近几年越来越多的用户希望对轧辊进行激光熔覆修复。
由于激光能量很高，熔覆区域温度会剧烈变化，产生复杂的温度梯度。因此，轧辊表面激光熔覆层常存在着未熔合、气孔、夹杂等缺陷，由于局部快速加热和冷却，导致残余拉应力的产生，继而引发裂纹萌生拓展，从而影响成形件性能的稳定可靠性。
上述问题需要一种检验方法，对激光熔覆修复层进行科学、合理、客观的评价，确保其质量。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种轧辊表面激光熔覆修复层的检验方法，利用该方法对轧辊表面制备的激光熔覆修复层进行检验，能有效判断轧辊表面激光熔覆修复层的质量，保证修复后的轧辊能正常运行使用。
技术方案：本发明公开的轧辊表面激光熔覆修复层的检验方法，包括以下步骤：
S1、采用超声波探伤，对全部修复层区域进行探伤，并对修复层与原辊面熔合线进行探伤，探伤无缺陷视为合格进入下一步，否则为不合格；
S2、对修复层与原辊面熔合区进行不平度测量，表面不平度极差≤1mm视为合格进入下一步，否则为不合格；
S3、对修复层与原辊面熔合区进行金相检验，金相取样方式为平行于熔合线或其切线取样；金相观察熔合线为冶金结合白亮带，无未熔合可视为合格进入下一步，否则为不合格；
S4、对修复层与原辊面熔合区进行硬度检验，采用洛氏硬度检测法，取样方式为垂直于熔合线取样，对于每个试样进行多点的测量，其中，在熔合线原辊面区域一侧2mm范围内、在修复层区域、在原辊面距离熔合线2～5mm区域以及在原辊面距离熔合线≥5mm区域均取多点，每2个点之间的距离≥2.5mm，测得的数值极差≤15HRC，且平均差≤5HRC视为合格，否则为不合格。
其中，S1中对修复层与原辊面熔合线附近20mm内进行探伤。
进一步的，S2中测量位置为垂直于熔合线的直线上不少于50mm距离，且修复层和原辊面区域占比不得少于30％。
进一步的，S3中取样点为全熔合线4等分位置取3个试样，每个试样长度尺寸不少于30mm；如修复区域与原辊面熔合的熔合线≤1000mm，且≥300mm，只取样1个进行检验；如熔合线≤300mm，直接在辊面用腐蚀液擦拭观察有无未熔合即可。
进一步的，S4中修复层和原辊面区域占比不得少于30％，取样点为全熔合线等分位置取多个试样，每个试样长度≥50mm；如修复区域与原辊面熔合的熔合线≤1000mm，且≥500mm，取样1个进行检验；如熔合线≤500mm，免做此检验；如修复区域面积≤1500mm2免于测量。
有益效果：本发明相对于现有技术：
1、对全部修复层区域进行探伤，确保熔覆层内质量良好，对修复层与原辊面熔合线附近20mm内进行探伤，防止因激光熔覆加热作用造成的原辊面出现缺陷；
2、对修复层与原辊面熔合区进行不平度测量，测量位置为垂直于熔合线的直线上不少于50mm距离，且修复层和原辊面区域占比不得少于30％，采用此方法进行测量，数据具备代表性，能有效表明修复后激光熔覆层与原辊面的不平度。表面不平度极差≤1mm保证了轧制精度；
3、熔合线的金相检验能够确保激光熔覆层与原辊面的结合良好，是关键的检验方案。对于长熔合线在等分位置取样具备代表性，对于较小的熔合线需要全部检验以保证熔覆质量；
4、采用洛氏硬度检验能管控激光熔覆层进行修复后，常见熔覆层硬度与原轧辊表面相差较大，原轧辊表面热影响区软化导致硬度下降影响了轧制效果的问题。多点取样使得试验具备代表性，对于熔覆区域小的熔覆层，其对轧制的影响很小，可少做或不做检验，提高效率。
5、进行洛氏硬度检验时，其取样方法能够保证硬度测量不互相干扰，测得的数值极差≤15HRC，且平均差≤5HRC视为合格，有益于在保证熔覆层质量的同时，防止本身的材质硬度偏差和测量偏差导致的不合格现象。
附图说明
图1为实施例1中3个试样熔合线金相图；
图2为实施例3中1个试样熔合线金相图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。
一种的轧辊表面激光熔覆修复层的检验方法，包括以下步骤：
S1、采用超声波探伤，对全部修复层区域进行探伤，并对修复层与原辊面熔合线附近20mm内进行探伤，探伤无缺陷视为合格进入下一步，否则为不合格；
S2、对修复层与原辊面熔合区进行不平度测量，测量位置为垂直于熔合线的直线上不少于50mm距离，且修复层和原辊面区域占比不得少于30％，表面不平度极差≤1mm视为合格进入下一步，否则为不合格；
S3、对修复层与原辊面熔合区进行金相检验，金相取样方式为平行于熔合线或其切线取样；取样点为全熔合线4等分位置取3个试样，每个试样长度尺寸不少于30mm；如修复区域与原辊面熔合的熔合线≤1000mm，且≥300mm，只取样1个进行检验；如熔合线≤300mm，直接在辊面用腐蚀液擦拭观察有无未熔合即可，金相观察熔合线为冶金结合白亮带，无未熔合可视为合格进入下一步，否则为不合格；
S4、对修复层与原辊面熔合区进行硬度检验，采用洛氏硬度检测法，取样方式为垂直于熔合线取样，修复层和原辊面区域占比不得少于30％，取样点为全熔合线等分位置取多个试样，每个试样长度≥50mm；如修复区域与原辊面熔合的熔合线≤1000mm，且≥500mm，取样1个进行检验；如熔合线≤500mm，免做此检验；如修复区域面积≤1500mm2免于测量，对于每个试样进行多点的测量，其中，在熔合线原辊面区域一侧2mm范围内、在修复层区域、在原辊面距离熔合线2～5mm区域以及在原辊面距离熔合线≥5mm区域均取多点，每2个点之间的距离≥2.5mm，测得的数值极差≤15HRC，且平均差≤5HRC视为合格，否则为不合格。
实施例1
对某钢厂精轧辊表面采用激光熔覆法进行了修复，原轧辊表面硬度为60～70HRC，修复区域熔合线总长约为2000mm，修复区域面积约为250000mm2。
采用超声波探伤，对全部修复层区域进行探伤，无缺陷；对修复层与原辊面熔合线附近20mm内进行探伤，无缺陷，符合要求。
对修复层与原辊面熔合区进行不平度测量，测量位置为垂直于熔合线的直线上，取50mm距离，修复层和原辊面区域各占比50％。表面不平度极差为0.5mm，符合要求。
对修复层与原辊面熔合区进行金相检验，金相取样方式为平行于熔合线切线取样。取样点为全熔合线4等分位置取3个试样，每个试样长度尺寸为40mm。如图1所示，金相观察熔合线为冶金结合白亮带，无未熔合，符合要求。
对修复层与原辊面熔合区进行硬度检验，采用洛氏硬度检测法，取样方式为垂直于熔合线取样，修复层和原辊面区域占比各为50％。取样点为全于熔合线等分位置取3个试样，每个试样为50mm。对于每个试样，进行12点的测量，其中3个点在熔合线原辊面区域一侧2mm范围内，3个点取在修复层区域，3个点取在原辊面距离熔合线2～5mm区域，3个点取在原辊面距离熔合线≥5mm区域。每2个点之间的距离为2.5mm。
测得的硬度数据如下表所示，单位为HRC。1～3为修复层区域，4～6为熔合线原辊面区域一侧2mm范围内，7～9为原辊面距离熔合线2～5mm区域，10～12为原辊面距离熔合线≥5mm区域。
测得的数值极差分别为8HRC、7HRC、9HRC，且平均差为2.3HRC、1.8HRC、2.1HRC，符合要求。
因此该轧辊表面激光熔覆修复层合格。
实施例2
对某钢厂板粗轧工作辊表面采用激光熔覆法进行了修复，原轧辊表面硬度为35～45HRC，修复区域熔合线总长257mm，修复区域面积为约为4096mm2。
采用超声波探伤，对全部修复层区域进行探伤，无缺陷；对修复层与原辊面熔合线附近20mm内进行探伤，无缺陷，符合要求。
对修复层与原辊面熔合区进行不平度测量，测量位置为垂直于熔合线的直线上，取50mm距离，修复层占比30％，原辊面占比70％。表面不平度极差为1.2mm，不符合要求。
根据要求，此修复层不合格。
经修磨后，表面不平度极差为1mm，符合要求。
对修复层与原辊面熔合区进行金相检验，因熔合线≤300mm，不取样，直接采用腐蚀液擦拭后进行观察，无未熔合现象，符合要求。
对修复层与原辊面熔合区进行硬度检验，因熔合线≤500mm，修复造成的影响较小，不需要进行检测。
因此该轧辊表面激光熔覆修复层经修磨后合格。
实施例3
对某钢厂带钢精轧辊表面采用激光熔覆法进行了修复，原轧辊表面硬度为65～75HRC，修复区域熔合线总长约为800mm，修复区域面积约为40000mm2。
采用超声波探伤，对全部修复层区域进行探伤，无缺陷；对修复层与原辊面熔合线附近20mm内进行探伤，无缺陷，符合要求。
对修复层与原辊面熔合区进行不平度测量，测量位置为垂直于熔合线的直线上，取50mm距离，修复层和原辊面区域各占比50％。表面不平度极差为0.7mm，符合要求。
对修复层与原辊面熔合区进行金相检验，金相取样方式为平行于熔合线切线取样。修复区域与原辊面熔合的熔合线为800mm，可只取样1个进行检验。如图2所示，金相观察熔合线为冶金结合白亮带，无未熔合，符合要求。
对修复层与原辊面熔合区进行硬度检验，采用洛氏硬度检测法，取样方式为垂直于熔合线取样，修复层占比为30％，原辊面区域占比70％。修复区域与原辊面熔合的熔合线为800mm，可只取样1个进行检验，试样长度为50mm。对于该试样，进行12点的测量，其中3个点在熔合线原辊面区域一侧2mm范围内，3个点取在修复层区域，3个点取在原辊面距离熔合线2～5mm区域，3个点取在原辊面距离熔合线≥5mm区域。每2个点之间的距离为2.5mm。
测得的硬度数据如下表所示，单位为HRC。1～3为修复层区域，4～6为熔合线原辊面区域一侧2mm范围内，7～9为原辊面距离熔合线2～5mm区域，10～12为原辊面距离熔合线≥5mm区域。
测得的数值极差为12HRC，且平均差为3.0HRC，符合要求。
因此该轧辊表面激光熔覆修复层合格。
Claims (1)
1.一种轧辊表面激光熔覆修复层的检验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用超声波探伤，对全部修复层区域进行探伤，并对修复层与原辊面熔合线进行探伤，探伤无缺陷视为合格进入下一步，否则为不合格；
S2、对修复层与原辊面熔合区进行不平度测量，表面不平度极差≤1mm视为合格进入下一步，否则为不合格；
S3、对修复层与原辊面熔合区进行金相检验，金相取样方式为平行于熔合线或其切线取样；金相观察熔合线为冶金结合白亮带，无未熔合可视为合格进入下一步，否则为不合格；
S4、对修复层与原辊面熔合区进行硬度检验，采用洛氏硬度检测法，取样方式为垂直于熔合线取样，对于每个试样进行多点的测量，其中，在熔合线原辊面区域一侧2mm范围内、在修复层区域、在原辊面距离熔合线2~5mm区域以及在原辊面距离熔合线≥5mm区域均取多点，每2个点之间的距离≥2.5mm，测得的数值极差≤15HRC，且平均差≤5HRC视为合格，否则为不合格；
其中，S1中对修复层与原辊面熔合线附近20mm内进行探伤；
S2中测量位置为垂直于熔合线的直线上不少于50mm距离，且修复层和原辊面区域占比不得少于30%；
S3中取样点为全熔合线4等分位置取3个试样，每个试样长度尺寸不少于30mm；如修复区域与原辊面熔合的熔合线≤1000mm，且≥300mm，只取样1个进行检验；如熔合线＜300mm，直接在辊面用腐蚀液擦拭观察有无未熔合即可；
S4中修复层和原辊面区域占比不得少于30%，取样点为全熔合线等分位置取多个试样，每个试样长度≥50mm；如修复区域与原辊面熔合的熔合线≤1000mm，且≥500mm，取样1个进行检验；如熔合线＜500mm，免做此检验；如修复区域面积≤1500mm2免于测量。
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Non-Patent Citations (1)
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| 飞机半轴激光熔覆及喷丸强化修复;南健等;航空维修与工程(第06期);第66-69页 * |
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