CN117983663A - 一种高峰值数的电火花毛化轧辊及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高峰值数的电火花毛化轧辊，该轧辊表面结构由随机形状的毛化坑构成，且表面粗糙度Ra范围为2.5‑3.5μm，表面峰值数Pc>105个/cm。本发明还公开了该轧辊采用石墨电极火花放电进行毛化加工的方法。该轧辊能够有效提高轧辊毛化后的表面峰值数，从而更好的满足用户指标要求。
Description
技术领域
本发明涉及毛化轧辊，尤其涉及一种高峰值数的电火花毛化轧辊及其加工方法。
背景技术
峰值数，又称Pc值，是指材料表面轮廓在1厘米长度内的峰谷对个数，其中峰和谷通常是指高出轮廓中线0.5μm的峰和低于轮廓中线0.5μm的谷，相邻的峰和谷计为一个峰谷对。在同等的粗糙度水平下，高峰值数表面具有更多的峰谷数量，具有更加细腻的表面，其在涂装时具有更好的表面质量。
电火花毛化技术是一种钢铁行业内常用的轧辊毛化加工技术，其原理是通过电极和轧辊之间的电火花放电，在轧辊表面形成不规则形状的凹坑达到毛化效果，再通过轧制过程使轧辊表面形貌传递复制到钢板表面。近年来，随着汽车厂对涂装表面质量要求的不断提高，对钢板表面的峰值数要求也在逐步提高，采用常规电火花毛化加工工艺生产的毛化辊，其表面峰值数水平已越来越难以充分满足用户对钢板表面的峰值数指标要求，因此迫切需要进一步提高轧辊表面毛化加工后的峰值数水平。
公开号为CN105290547B，名称为“一种低粗糙度高峰值数毛化轧辊的加工方法”的专利文献，其通过改进设备结构、磨削工艺，减少了毛化缺陷的发生，从而可以稳定实现低粗糙度下的高峰值数轧辊加工。但其主要是进一步拓展了电火花毛化设备的粗糙度加工极限，并未能够提高在较高粗糙度下的电火花毛化加工峰值数水平。
发明内容
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种高峰值数的电火花毛化轧辊及其加工方法，能够有效提高轧辊毛化后的表面峰值数。
一方面，一种高峰值数的电火花毛化轧辊，所述轧辊表面结构由随机形状的毛化坑构成，且表面粗糙度Ra范围为2.5-3.5μm，表面峰值数Pc>105个/cm。
所述轧辊表面结构由石墨电极火花放电进行毛化加工而成。
另一方面，的一种高峰值数的电火花毛化轧辊的加工方法，包括以下步骤：
a.使用轧辊磨床将轧辊表面磨削至表面粗糙度Ra<0.4μm；
b.使用石墨材质的放电电极与轧辊同时浸泡在绝缘油中，且电极靠近轧辊表面但不接触；
c.在轧辊和电极之间施加高频脉冲电源进行火花放电，并根据目标粗糙度要求，调节脉冲电源参数，其中轧辊为正极，电极为负极；
d.移动轧辊或电极，使毛化纹理覆盖整个轧辊表面，完成轧辊表面的毛化加工。
在步骤b中，所述放电电极的直径范围在3-8mm之间。
在步骤b中，所述电极与轧辊之间的间隙L控制在0<L<200μm，并在整个加工过程中保持恒定。
在步骤c中，所述脉冲电源参数包括脉冲电源的脉冲开时间、脉冲关时间、电流大小。
采用本发明的一种高峰值数的电火花毛化轧辊及其加工方法，采用石墨电极火花放电进行毛化加工，能够有效提高轧辊毛化后的表面峰值数，表面粗糙度Ra范围为2.5-3.5μm，表面峰值数Pc>105个/cm，可更好的满足用户指标要求。
附图说明
图1为本发明的高峰值数的电火花毛化轧辊的加工原理图；
图2为本发明的实施例1的毛化轧辊表面微观形貌照片；
图3为本发明的对比例1的毛化轧辊表面微观形貌照片。
具体实施方式
下面对本发明的一种高峰值数的电火花毛化轧辊及其加工方法做进一步的描述，
本发明的高峰值数的电火花毛化轧辊的轧辊表面结构由随机形状的毛化坑构成，且表面粗糙度Ra范围为2.5-3.5μm，表面峰值数Pc>105个/cm。
其轧辊表面结构可由石墨电极火花放电进行毛化加工而成，具体加工方法如图2所示，包括以下步骤：
a.使用轧辊磨床将轧辊表面磨削至表面粗糙度Ra<0.4μm，以获得光洁平整的轧辊表面，以便进行下一步的毛化加工。
b.使用石墨材质的放电电极2与轧辊1同时浸泡在绝缘油3中，且电极2靠近轧辊1表面但不接触。其中，使用石墨材质的放电电极2，其原理是石墨材质较常规的铜电极具有更高的熔点，可以承受更大的放电电流，因而在相同的放电能量下，石墨电极2可以使用更短的放电时间，从而获得直径更小、深度更深的毛化坑；同时，该电极2的直径要求在3-8mm之间，是因为电极直径过大会由于尖端放电效应，导致火花放电位置会过多的集中于某些凸起的尖峰区域，而不能在轧辊1表面均匀分布，导致轧辊1表面的峰值数受限，同时直径过小，则电极消耗快，需要频繁更换电极，生产经济性较差；所述电极2与轧辊1之间的间隙L始终控制在0<L<200μm，其原因是间隙过大时，电极2与轧辊1间的放电通道不容易建立，且放电时容易集中于电极2或轧辊1的局部尖峰点，导致毛化坑分布不均匀且毛化坑较为粗大，不利于峰值数的提高。但需注意，间隙过小时，在设备上很难实现精确控制，且电极2与轧辊1之间易发生短路烧伤或擦划伤等表面质量缺陷，因此，应当在设备可实现的范围内尽量降低间隙值的大小。
c.在轧辊1和电极2之间施加高频脉冲电源4进行火花放电，并根据目标粗糙度要求，调节脉冲电源参数，其中轧辊1为正极，电极2为负极。其中，采用高频脉冲直流电源，其可以发出具有高低电平的脉冲电信号，当其从低电平切换至高电平时，电极2与轧辊1之间的绝缘油3被电离击穿，形成火花放电通道，从而在轧辊1表面形成放电烧蚀凹坑，当其从高电平切换至低电平时，火花放电通道消失。而所述的脉冲电源参数，是指脉冲电源的脉冲开时间、脉冲关时间、电流大小，其调节原理是脉冲开时间及电流越大，在辊面放电形成的毛化坑也就越大，最终加工出来的辊面粗糙度也就越高，因此需根据目标粗糙度要求，合理的调节脉冲电源的脉冲开时间和电流大小，脉冲关时间是指上一次放电与下一次放电的时间间隔，在保证脉冲完全关断的情况下，应尽量设置小一些，可以增加单位时间内的脉冲放电次数，提高加工效率。轧辊1为正极，电极2为负极的原因是相关试验结果显示，负极性电极2毛化加工后的毛化坑更细小密集，有利于峰值数的提升。
d.移动轧辊或电极，使毛化纹理覆盖整个轧辊表面，完成轧辊表面的毛化加工。
实施例1
a.使用轧辊磨床将轧辊表面磨削至表面粗糙度<0.4μm，在本实施例中，磨削后的轧辊表面粗糙度为0.34μm；
b.使用石墨材质的放电电极，电极直径为6mm，并将轧辊和石墨电极同时浸泡在绝缘油3中，石墨电极靠近轧辊表面但不接触，两者之间的间隙大小控制在150μm，并在加工过程中保持恒定；
c.在轧辊和电极之间施加高频脉冲电源进行火花放电，其中轧辊为正极，电极为负极，在本实施例中所使用的脉冲电源高电平为300V，低电平为50V，使用的电源参数为脉冲开8μs，脉冲关13μs，电流18A；
d.移动轧辊或电极，使毛化纹理覆盖整个轧辊表面，完成轧辊表面的毛化加工。在本实施例中，轧辊以20rpm的速度匀速旋转，并以30mm/min的速度沿着轧辊轴线方向横移，电极保持不动，往复加工两个道次，完成整个轧辊表面的毛化加工，实际测的轧辊表面粗糙度为2.85μm，峰值数为105个/cm。
其余各实施例及对比例之间的差异主要在于步骤b中所述的电极材质、电极直径、电极与轧辊的间隙大小以及步骤c中所述的电源参数、电极极性，具体见表1：
表1各实施例与对比例的方案及结果对比
根据本发明的技术方案，完成了上述的1-4实施例的不同粗糙度水平的轧辊毛化加工，其表面微观形貌其由随机形状的毛化坑构成，表面粗糙度在2.5～3.5μm之间，表面峰值数均在105个/cm以上，在峰值数水平上显著的优于对比例1-4，而图2和图3则分别展示了其中实施例1和对比例1的实际表面微观形貌，可以明显看到采用本技术方案加工的轧辊表面微观结构更为细腻，单位面积上具有更多的毛化坑数量。
但是，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)
1.一种高峰值数的电火花毛化轧辊，其特征在于：所述轧辊表面结构由随机形状的毛化坑构成，且表面粗糙度Ra范围为2.5-3.5μm，表面峰值数Pc>105个/cm。
2.如权利要求1所述的一种高峰值数的电火花毛化轧辊，其特征在于：所述轧辊表面结构由石墨电极火花放电进行毛化加工而成。
3.如权利要求1所述的一种高峰值数的电火花毛化轧辊的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.使用轧辊磨床将轧辊表面磨削至表面粗糙度Ra<0.4μm；
b.使用石墨材质的放电电极与轧辊同时浸泡在绝缘油中，且电极靠近轧辊表面但不接触；
c.在轧辊和电极之间施加高频脉冲电源进行火花放电，并根据目标粗糙度要求，调节脉冲电源参数，其中轧辊为正极，电极为负极；
d.移动轧辊或电极，使毛化纹理覆盖整个轧辊表面，完成轧辊表面的毛化加工。
4.如权利要求3所述的一种高峰值数的电火花毛化轧辊的加工方法，其特征在于：在步骤b中，所述放电电极的直径范围在3-8mm之间。
5.如权利要求3所述的一种高峰值数的电火花毛化轧辊的加工方法，其特征在于：在步骤b中，所述电极与轧辊之间的间隙L控制在0<L<200μm，并在整个加工过程中保持恒定。
6.如权利要求3所述的一种高峰值数的电火花毛化轧辊的加工方法，其特征在于：在步骤c中，所述脉冲电源参数包括脉冲电源的脉冲开时间、脉冲关时间、电流大小。
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