專利名稱：一種高耐磨瓦楞輥制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光強(qiáng)化、冶金和金屬材料熱處理領(lǐng)域，特別是一種高耐磨瓦楞輥制造方法。
背景技術(shù)：
對于任何檔次的瓦楞紙板生產(chǎn)線，瓦楞輥總是最昂貴的易損部件之一。它的經(jīng)濟(jì)性能和使用壽命一直是瓦楞紙箱行業(yè)關(guān)注的重要課題。提高瓦楞輥的耐磨性能，延長瓦楞輥的使用壽命，是降低瓦楞紙板生產(chǎn)成本的有效方法。
目前常用的中頻淬火后鍍鉻工藝，由于中頻淬火屬于裸露加熱，難免氧化、脫碳，同時難免產(chǎn)生裂紋和軟點，而且由于中頻加熱的特點，需要重點強(qiáng)化的楞頂?shù)膹?qiáng)化程度不如不需太強(qiáng)的楞底，發(fā)生性能顛倒現(xiàn)象。雖然中頻淬火有強(qiáng)化層較厚的優(yōu)點，但因此而產(chǎn)生較大的變形，中頻淬火瓦楞輥的變形量(徑向跳動)為0.1～0.15mm，對后續(xù)工序造成很大困難。中頻淬火瓦楞輥只適用于中、低速生產(chǎn)線。中頻淬火后鍍鉻瓦楞輥使用壽命為800～900萬跑米。
另一類碳化鎢瓦楞輥，其耐磨性能上乘無可否認(rèn)，但是碳化鎢瓦楞輥的應(yīng)用存在諸多難點碳化鎢瓦楞輥需要5～6次噴涂才能達(dá)到0.1mm左右的厚度，然后研磨拋光，實際工作厚度為0.05～0.06mm，噴涂碳化鎢的回收率僅為35％左右；由于碳化鎢噴涂后需要再修磨、拋光，而碳化鎢十分堅硬，只能用金剛石磨具研磨，因此磨削成本較高；另外，目前的噴涂碳化鎢只能在HRC45以下的基體上進(jìn)行，涂層雖然耐磨，但基體較軟，因而經(jīng)不起砂礫碾壓，在紙質(zhì)較差的條件下使用很容易出現(xiàn)麻坑和凹陷，所以碳化鎢瓦楞輥只能在擁有高檔設(shè)備和使用高檔原紙條件下使用，適應(yīng)范圍主要在高速生產(chǎn)線和使用含砂量少的高檔原紙，而我國的市場環(huán)境特點是80％以上是中、低速設(shè)備，因此其在中國瓦楞輥市場的空間也相對較小，即使在國外，也不是普遍應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種高耐磨瓦楞輥制造方法，其制得瓦楞輥耐磨，使用壽命長，適用范圍廣。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種高耐磨瓦楞輥制造方法，其特征在于該方法包括下列步驟(1)以60CrMnMoA或60CrNiMoA為制造瓦楞輥的材料，且材料經(jīng)鍛造和調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度要求為HRC25～40。
(2)采用碳素吸光涂料對瓦楞輥齒部進(jìn)行噴涂預(yù)處理，或者采用磷化液對瓦楞輥齒部進(jìn)行磷化處理。
(3)通過激光器對瓦楞輥的楞齒進(jìn)行激光淬火處理，光斑軸向掃描。
所述步驟(1)中60CrMnMoA材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分比計算，含有以下化學(xué)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。
所述步驟(1)中60CrNiMoA材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分比計算，含有以下化學(xué)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％所述步驟(1)中的調(diào)質(zhì)處理工藝為淬火850±20℃，回火500～600℃。
所述步驟(1)中60CrMnMoA或60CrNiMoA材料的低倍質(zhì)量符合GB1222《彈簧鋼》的要求。
所述步驟(3)中，激光光斑軸向掃描，掃描完第一個齒后，翻轉(zhuǎn)180°對稱掃描第二個齒，通過手動定位或自動分度定位，光斑對準(zhǔn)齒尖。
所述步驟(3)中，激光器的輸出功率N為1500～5000W。
所述步驟(3)中，對A型和C型瓦楞輥進(jìn)行激光淬火處理時，鏡頭采用寬帶積分鏡頭，掃描速度為500～4000m/min。
所述步驟(3)中，對B型和E型瓦楞輥進(jìn)行激光淬火處理時，鏡頭采用聚焦鏡頭，掃描速度為600～4000m/min。
本發(fā)明采用材料具有熱疲勞性能好，淬透性好，強(qiáng)韌性能高的優(yōu)點，且材料成本與目前瓦楞輥主流材料42～48CrMo相當(dāng)；采用激光淬火工藝，快速加熱和快速冷卻的工藝環(huán)境下形成彌散強(qiáng)化效果，在硬度相同的條件下，激光淬火件更加耐磨，且更加強(qiáng)韌；由于使用的吸光涂料可在光斑周圍形成氣體保護(hù)氣氛，使處理面免遭氧化，具有保護(hù)工件表面的性能，使瓦楞輥更加耐疲勞；瓦楞輥激光淬火工藝流程短，加工成本低；利用光斑的聚焦特性，使瓦楞齒頂?shù)墓β拭芏茸罡?，齒根的功率密度最低，與瓦楞輥的磨損機(jī)制相吻合；瓦楞輥激光淬火，由于基體牽制變形量小，且采用對稱掃描工藝，變形量更小，其徑向跳動下輥(帶槽)為0～0.01mm，上輥(不帶槽)0.01～0.03mm，硬度高于HRC60，使用壽命(軋紙量)高于1200萬跑米。
具體實施例方式
本發(fā)明是一種高耐磨瓦楞輥制造方法，用于楞型符合QB/T1447.1-2000《單面瓦楞紙板機(jī)瓦楞輥》要求的瓦楞輥選材和激光強(qiáng)化工藝方法。
首先，選用具有高耐磨性能和熱疲勞性能的60CrMnMoA或60CrNiMoA為制造材料。材料的化學(xué)成分需嚴(yán)格控制，見表1和表2。材料的低倍質(zhì)量符合GB1222《彈簧鋼》的要求。材料經(jīng)鍛造加工成瓦楞輥坯料尺寸要求，然后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，處理工藝為淬火850±20℃，回火500～600℃。調(diào)質(zhì)硬度要求為HRC25～40。
表1.60CrMnMoA的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(％)
表2.60CrNiMoA的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(％)
然后采用碳素吸光涂料對齒部進(jìn)行噴涂預(yù)處理，或者采用磷化液對齒部進(jìn)行磷化處理。
最后對楞齒進(jìn)行激光淬火處理光斑軸向掃描，掃描完第一個齒后，翻轉(zhuǎn)180°對稱掃描第二個齒；手動定位或自動分度定位，光斑對準(zhǔn)齒尖；功率和掃描速度根據(jù)實際需要而設(shè)定。一般的，激光器的輸出功率N＝1500～5000W。掃描速度按表3執(zhí)行。
表3.激光淬火處理掃描速度
用本發(fā)明技術(shù)制造的瓦楞輥，軸向變形(徑向跳動)小于0.03mm，硬度高于HRC60，使用壽命(軋紙量)高于1200萬跑米。
實施例1首先以60CrMnMoA為材料，經(jīng)鍛造加工成A型瓦楞輥坯料，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度要求為HRC25；然后采用碳素吸光涂料對瓦楞輥齒部進(jìn)行噴涂預(yù)處理；通過激光器對瓦楞輥的楞齒進(jìn)行激光淬火處理，光斑軸向掃描，激光器的輸出功率N為5000W，鏡頭采用寬帶積分鏡頭，掃描速度為500m/min。
實施例2以60CrNiMoA為瓦楞輥的材料，經(jīng)鍛造加工成C型瓦楞輥坯料，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度要求為HRC40；然后采用碳素吸光涂料對瓦楞輥齒部進(jìn)行噴涂預(yù)處理；通過激光器對瓦楞輥的楞齒進(jìn)行激光淬火處理，光斑軸向掃描，激光器的輸出功率N為1500W，鏡頭采用寬帶積分鏡頭，掃描速度為4000m/min。
實施例3首先以60CrMnMoA為材料，經(jīng)鍛造加工成B型瓦楞輥坯料，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度要求為HRC30；然后采用磷化液對齒部進(jìn)行磷化處理；通過激光器對瓦楞輥的楞齒進(jìn)行激光淬火處理，光斑軸向掃描，激光器的輸出功率N為2500W，鏡頭采用聚焦鏡頭，掃描速度為空600m/min。
實施例4以60CrNiMoA為瓦楞輥的材料，經(jīng)鍛造加工成E型瓦楞輥坯料，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度要求為HRC35；然后采用磷化液對齒部進(jìn)行磷化處理；通過激光器對瓦楞輥的楞齒進(jìn)行激光淬火處理，光斑軸向掃描，激光器的輸出功率N為3500W，鏡頭采用聚焦鏡頭，掃描速度為3000m/min。
權(quán)利要求
1.一種高耐磨瓦楞輥制造方法，其特征在于該方法包括下列步驟(1)以60CrMnMoA或60CrNiMoA為制造瓦楞輥的材料，且材料經(jīng)鍛造和調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度要求為HRC25～40。(2)采用碳素吸光涂料對瓦楞輥齒部進(jìn)行噴涂預(yù)處理，或者采用磷化液對瓦楞輥齒部進(jìn)行磷化處理。(3)通過激光器對瓦楞輥的楞齒進(jìn)行激光淬火處理，光斑軸向掃描。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐磨瓦楞輥制造方法，其特征在于所述步驟(1)中60CrMnMoA材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分比計算，含有以下化學(xué)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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐磨瓦楞輥制造方法，其特征在于所述步驟(1)中60CrNiMoA材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分比計算，含有以下化學(xué)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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐磨瓦楞輥制造方法，其特征在于所述步驟(1)中的調(diào)質(zhì)處理工藝為淬火850±20℃，回火500～600℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐磨瓦楞輥制造方法，其特征在于所述步驟(1)中60CrMnMoA或60CrNiMoA材料的低倍質(zhì)量符合GB1222《彈簧鋼》的要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐磨瓦楞輥制造方法，其特征在于所述步驟(3)中，激光光斑軸向掃描，掃描完第一個齒后，翻轉(zhuǎn)180°對稱掃描第二個齒，通過手動定位或自動分度定位，光斑對準(zhǔn)齒尖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐磨瓦楞輥制造方法，其特征在于所述步驟(3)中，激光器的輸出功率N為1500～5000W。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐磨瓦楞輥制造方法，其特征在于所述步驟(3)中，對A型和C型瓦楞輥進(jìn)行激光淬火處理時，鏡頭采用寬帶積分鏡頭，掃描速度為500～4000m/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐磨瓦楞輥制造方法，其特征在于所述步驟(3)中，對B型和E型瓦楞輥進(jìn)行激光淬火處理時，鏡頭采用聚焦鏡頭，掃描速度為600～4000m/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高耐磨瓦楞輥制造方法，包括下列步驟(1)以60CrMnMoA或60CrNiMoA為材料，且材料經(jīng)鍛造和調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度要求為HRC25～40；(2)對瓦楞輥齒部進(jìn)行預(yù)處理；(3)通過激光器對瓦楞輥的楞齒進(jìn)行激光淬火處理，光斑軸向掃描。本發(fā)明采用具有熱疲勞性能好，淬透性好，強(qiáng)韌性能高等優(yōu)點的材料，采用激光淬火工藝，激光淬火件更加耐磨、強(qiáng)韌；工藝流程短，加工成本低；利用光斑的聚焦特性，使瓦楞齒頂和齒根的功率密度與磨損機(jī)制相吻合；變形量小，軸向變形(徑向跳動)小于0.03mm，硬度高于HRC60，使用壽命(軋紙量)高于1200萬跑米。
文檔編號D21F11/00GK1944044SQ20061012290
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者馬春印, 馮榮元 申請人:廣州富通光科技術(shù)有限公司