CN1944044A - 一种高耐磨瓦楞辊制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐磨瓦楞辊制造方法，包括下列步骤：(1)以60CrMnMoA或60CrNiMoA为材料，且材料经锻造和调质处理，调质硬度要求为HRC25～40；(2)对瓦楞辊齿部进行预处理；(3)通过激光器对瓦楞辊的楞齿进行激光淬火处理，光斑轴向扫描。本发明采用具有热疲劳性能好，淬透性好，强韧性能高等优点的材料，采用激光淬火工艺，激光淬火件更加耐磨、强韧；工艺流程短，加工成本低；利用光斑的聚焦特性，使瓦楞齿顶和齿根的功率密度与磨损机制相吻合；变形量小，轴向变形(径向跳动)小于0.03mm，硬度高于HRC60，使用寿命(轧纸量)高于1200万跑米。
Description
技术领域
本发明属于激光强化、冶金和金属材料热处理领域，特别是一种高耐磨瓦楞辊制造方法。
背景技术
对于任何档次的瓦楞纸板生产线，瓦楞辊总是最昂贵的易损部件之一。它的经济性能和使用寿命一直是瓦楞纸箱行业关注的重要课题。提高瓦楞辊的耐磨性能，延长瓦楞辊的使用寿命，是降低瓦楞纸板生产成本的有效方法。
目前常用的中频淬火后镀铬工艺，由于中频淬火属于裸露加热，难免氧化、脱碳，同时难免产生裂纹和软点，而且由于中频加热的特点，需要重点强化的楞顶的强化程度不如不需太强的楞底，发生性能颠倒现象。虽然中频淬火有强化层较厚的优点，但因此而产生较大的变形，中频淬火瓦楞辊的变形量(径向跳动)为0.1～0.15mm，对后续工序造成很大困难。中频淬火瓦楞辊只适用于中、低速生产线。中频淬火后镀铬瓦楞辊使用寿命为800～900万跑米。
另一类碳化钨瓦楞辊，其耐磨性能上乘无可否认，但是碳化钨瓦楞辊的应用存在诸多难点：碳化钨瓦楞辊需要5～6次喷涂才能达到0.1mm左右的厚度，然后研磨抛光，实际工作厚度为0.05～0.06mm，喷涂碳化钨的回收率仅为35％左右；由于碳化钨喷涂后需要再修磨、抛光，而碳化钨十分坚硬，只能用金刚石磨具研磨，因此磨削成本较高；另外，目前的喷涂碳化钨只能在HRC45以下的基体上进行，涂层虽然耐磨，但基体较软，因而经不起砂砾碾压，在纸质较差的条件下使用很容易出现麻坑和凹陷，所以碳化钨瓦楞辊只能在拥有高档设备和使用高档原纸条件下使用，适应范围主要在高速生产线和使用含砂量少的高档原纸，而我国的市场环境特点是80％以上是中、低速设备，因此其在中国瓦楞辊市场的空间也相对较小，即使在国外，也不是普遍应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种高耐磨瓦楞辊制造方法，其制得瓦楞辊耐磨，使用寿命长，适用范围广。
本发明的目的是这样实现的：一种高耐磨瓦楞辊制造方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
(1)以60CrMnMoA或60CrNiMoA为制造瓦楞辊的材料，且材料经锻造和调质处理，调质硬度要求为HRC25～40。
(2)采用碳素吸光涂料对瓦楞辊齿部进行喷涂预处理，或者采用磷化液对瓦楞辊齿部进行磷化处理。
(3)通过激光器对瓦楞辊的楞齿进行激光淬火处理，光斑轴向扫描。
所述步骤(1)中60CrMnMoA材料按质量分数百分比计算，含有以下化学成分：C 0.55～0.70％、Mn 0.70～1.00％、Cr 0.80～1.00％、Mo 0.25～0.35、Si 0.17～0.37％、Cu≯0.25％、P≯0.025％、S≯0.025。
所述步骤(1)中60CrNiMoA材料按质量分数百分比计算，含有以下化学成分：C 0.55～0.70％、Mn 0.60～0.80％、Cr 0.80～1.00％、Ni 1.50～2.00％、Mo 0.25～0.35％、Si 0.20～0.40％、Cu≯0.25％、P≯0.025％、S≯0.025％
所述步骤(1)中的调质处理工艺为：淬火850±20℃，回火500～600℃。
所述步骤(1)中60CrMnMoA或60CrNiMoA材料的低倍质量符合GB1222《弹簧钢》的要求。
所述步骤(3)中，激光光斑轴向扫描，扫描完第一个齿后，翻转180°对称扫描第二个齿，通过手动定位或自动分度定位，光斑对准齿尖。
所述步骤(3)中，激光器的输出功率N为1500～5000W。
所述步骤(3)中，对A型和C型瓦楞辊进行激光淬火处理时，镜头采用宽带积分镜头，扫描速度为500～4000m/min。
所述步骤(3)中，对B型和E型瓦楞辊进行激光淬火处理时，镜头采用聚焦镜头，扫描速度为600～4000m/min。
本发明采用材料具有热疲劳性能好，淬透性好，强韧性能高的优点，且材料成本与目前瓦楞辊主流材料42～48CrMo相当；采用激光淬火工艺，快速加热和快速冷却的工艺环境下形成弥散强化效果，在硬度相同的条件下，激光淬火件更加耐磨，且更加强韧；由于使用的吸光涂料可在光斑周围形成气体保护气氛，使处理面免遭氧化，具有保护工件表面的性能，使瓦楞辊更加耐疲劳；瓦楞辊激光淬火工艺流程短，加工成本低；利用光斑的聚焦特性，使瓦楞齿顶的功率密度最高，齿根的功率密度最低，与瓦楞辊的磨损机制相吻合；瓦楞辊激光淬火，由于基体牵制变形量小，且采用对称扫描工艺，变形量更小，其径向跳动下辊(带槽)为0～0.01mm，上辊(不带槽)0.01～0.03mm，硬度高于HRC60，使用寿命(轧纸量)高于1200万跑米。
具体实施方式
本发明是一种高耐磨瓦楞辊制造方法，用于楞型符合QB/T1447.1-2000《单面瓦楞纸板机瓦楞辊》要求的瓦楞辊选材和激光强化工艺方法。
首先，选用具有高耐磨性能和热疲劳性能的60CrMnMoA或60CrNiMoA为制造材料。材料的化学成分需严格控制，见表1和表2。材料的低倍质量符合GB1222《弹簧钢》的要求。材料经锻造加工成瓦楞辊坯料尺寸要求，然后进行调质处理，处理工艺为：淬火850±20℃，回火500～600℃。调质硬度要求为HRC25～40。
表1.60CrMnMoA的化学成分(质量分数)(％)
| ％ | Mn％ | Cr％ | Mo％ | Si％ | Ni | Cu≯ | P≯ | S≯ |
| 55～0 | 0.70～1.00 | 0.80～1.00 | 0.25～0.35 | 0.17～0.37 | - | 0.25 | 0.025 | 0.025 |
表2.60CrNiMoA的化学成分(质量分数)(％)
| Mn％ | Cr％ | Ni％ | Mo％ | Si | Cu≯ | P≯ | S≯ |
| 0.55～0.70 | 0.60～0.80 | 0.80～1.00 | 1.50～2.00 | 0.25～0.35 | 0.20～0.40 | 0.25 | 0.025 | 0.025 |
然后采用碳素吸光涂料对齿部进行喷涂预处理，或者采用磷化液对齿部进行磷化处理。
最后对楞齿进行激光淬火处理：光斑轴向扫描，扫描完第一个齿后，翻转180°对称扫描第二个齿；手动定位或自动分度定位，光斑对准齿尖；功率和扫描速度根据实际需要而设定。一般的，激光器的输出功率N＝1500～5000W。扫描速度按表3执行。
表3.激光淬火处理扫描速度
| 镜头 | 宽带积分镜头 | 聚焦镜头 | ||
| 齿型 | A | C | B | E |
| 速度m/min | 500～4000 | 550～4000 | 600～4000 | 600～4000 |
用本发明技术制造的瓦楞辊，轴向变形(径向跳动)小于0.03mm，硬度高于HRC60，使用寿命(轧纸量)高于1200万跑米。
实施例1
首先以60CrMnMoA为材料，经锻造加工成A型瓦楞辊坯料，再进行调质处理，调质硬度要求为HRC25；然后采用碳素吸光涂料对瓦楞辊齿部进行喷涂预处理；通过激光器对瓦楞辊的楞齿进行激光淬火处理，光斑轴向扫描，激光器的输出功率N为5000W，镜头采用宽带积分镜头，扫描速度为500m/min。
实施例2
以60CrNiMoA为瓦楞辊的材料，经锻造加工成C型瓦楞辊坯料，再进行调质处理，调质硬度要求为HRC40；然后采用碳素吸光涂料对瓦楞辊齿部进行喷涂预处理；通过激光器对瓦楞辊的楞齿进行激光淬火处理，光斑轴向扫描，激光器的输出功率N为1500W，镜头采用宽带积分镜头，扫描速度为4000m/min。
实施例3
首先以60CrMnMoA为材料，经锻造加工成B型瓦楞辊坯料，再进行调质处理，调质硬度要求为HRC30；然后采用磷化液对齿部进行磷化处理；通过激光器对瓦楞辊的楞齿进行激光淬火处理，光斑轴向扫描，激光器的输出功率N为2500W，镜头采用聚焦镜头，扫描速度为空600m/min。
实施例4
以60CrNiMoA为瓦楞辊的材料，经锻造加工成E型瓦楞辊坯料，再进行调质处理，调质硬度要求为HRC35；然后采用磷化液对齿部进行磷化处理；通过激光器对瓦楞辊的楞齿进行激光淬火处理，光斑轴向扫描，激光器的输出功率N为3500W，镜头采用聚焦镜头，扫描速度为3000m/min。
Claims (9)
1.一种高耐磨瓦楞辊制造方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
(1)以60CrMnMoA或60CrNiMoA为制造瓦楞辊的材料，且材料经锻造和调质处理，调质硬度要求为HRC25～40。
(2)采用碳素吸光涂料对瓦楞辊齿部进行喷涂预处理，或者采用磷化液对瓦楞辊齿部进行磷化处理。
(3)通过激光器对瓦楞辊的楞齿进行激光淬火处理，光斑轴向扫描。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨瓦楞辊制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中60CrMnMoA材料按质量分数百分比计算，含有以下化学成分：C 0.55～0.70％、Mn 0.70～1.00％、Cr 0.80～1.00％、Mo 0.25～0.35、Si 0.17～0.37％、Cu≯0.25％、P≯0.025％、S≯0.025。
3.根据权利要求1所述的一种高耐磨瓦楞辊制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中60CrNiMoA材料按质量分数百分比计算，含有以下化学成分：C 0.55～0.70％、Mn 0.60～0.80％、Cr 0.80～1.00％、Ni 1.50～2.00％、Mo 0.25～0.35％、Si 0.20～0.40％、Cu≯0.25％、P≯0.025％、S≯0.025％。
4.根据权利要求1所述的一种高耐磨瓦楞辊制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中的调质处理工艺为：淬火850±20℃，回火500～600℃。
5.根据权利要求1所述的一种高耐磨瓦楞辊制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中60CrMnMoA或60CrNiMoA材料的低倍质量符合GB1222《弹簧钢》的要求。
6.根据权利要求1所述的一种高耐磨瓦楞辊制造方法，其特征在于：所述步骤(3)中，激光光斑轴向扫描，扫描完第一个齿后，翻转180°对称扫描第二个齿，通过手动定位或自动分度定位，光斑对准齿尖。
7.根据权利要求1所述的一种高耐磨瓦楞辊制造方法，其特征在于：所述步骤(3)中，激光器的输出功率N为1500～5000W。
8.根据权利要求1所述的一种高耐磨瓦楞辊制造方法，其特征在于：所述步骤(3)中，对A型和C型瓦楞辊进行激光淬火处理时，镜头采用宽带积分镜头，扫描速度为500～4000m/min。
9.根据权利要求1所述的一种高耐磨瓦楞辊制造方法，其特征在于：所述步骤(3)中，对B型和E型瓦楞辊进行激光淬火处理时，镜头采用聚焦镜头，扫描速度为600～4000m/min。
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|---|---|---|---|---|
| CN101942556A (zh) * | 2010-08-31 | 2011-01-12 | 广州富通光科技术有限公司 | 一种瓦楞辊激光淬火处理方法 |
| CN102808187A (zh) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | 上海大松瓦楞辊有限公司 | 瓦楞辊表面深冷处理方法 |
| CN104726649A (zh) * | 2015-03-12 | 2015-06-24 | 沧州博恩激光再制造技术有限公司 | 一种石油螺杆转具连接套激光相变处理工艺 |
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2006
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