專利名稱：模切輥、壓切輥或壓痕輥的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、低碳合金鋼、中碳合金鋼或高碳合金鋼為坯料的輥子表面激光熔覆方法，尤其涉及一種模切輥、壓切輥或壓痕輥以溫控激光表面粉末冶金涂層的制造方法，該方法用來制造輥上的高釩合金鋼刀刃。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的模切輥，壓切輥或壓痕輥均采用高碳或高合金鋼制造，材料成本高，機加工以及熱處理工藝復(fù)雜，使用壽命低，并導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量問題。采用激光熔覆方法是一種新技術(shù)，它可以大大的降低材料成本，提高輥子的使用壽命。但激光表面粉末冶金涂層對高釩合金鋼的粉末材料一直是個高難度的工藝。這種工藝的難度在可用的技術(shù)參數(shù)范圍很小，常見的困難是出現(xiàn)氣孔與開裂，導(dǎo)致涂覆失敗。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種模切輥、壓切輥或壓痕輥的制造方法，它解決了激光表面粉末冶金涂層材料及工藝參數(shù)問題，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。該制造方法采用溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層及相關(guān)工藝參數(shù)，降低了材料成本，提高了模切輥、壓切輥以及壓痕輥的使用壽命。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種模切輥、壓切輥或壓痕輥的制造方法，按下列步驟進行(1)已加工過的實心輥筒；(2)對實心輥筒采用溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層；(3)對涂覆后的實心輥筒進行磨削加工；(4)再進行電火花線切割加工，達到輥上刀刃需要的幾何形狀；
所述實心輥筒坯料為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、低碳合金鋼、中碳合金鋼或高碳合金鋼；所述溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層所用的材料成分重量百分比為釩(V)7～16.3，碳(C)1.6～3.4，錳(Mn)0.3～0.7，硅(Si)0.8～1.0，鉻(Cr)5.25～5.95，鉬(Mo)1.7～2.3，硫(S)0～0.1，鐵(Fe)和雜質(zhì)71.97～80.45；所述溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層的工藝參數(shù)為涂層表面溫度設(shè)定1600℃～2300℃；激光輸出功率1.5kw～6.0kw；激光圓光斑直徑 3mm～7mm；離焦距 35mm～55mm；激光圓光斑掃描線速度2mm/s～16mm/s；粉末涂層送粉率 7g/min～15g/min。
本發(fā)明采用溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層，及相關(guān)工藝參數(shù)，通過溫控反饋來控制激光能量，保持工藝的穩(wěn)定，解決了涂層易出現(xiàn)氣孔與開裂的問題，可大大降低材料成本，提高了模切輥、壓切輥以及壓痕輥的使用壽命。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
圖1為溫控反饋激光控制裝置原理圖。
圖中1激光發(fā)射器，2激光束，3、4轉(zhuǎn)向平面鏡，5光學(xué)聚焦鏡，6聚焦激光束，7a送粉器噴嘴，7b送粉器，8溫度檢測器，9溫度反饋控制器，10輥筒，11三維加一旋轉(zhuǎn)步加工機械系統(tǒng)。
具體實施方式
一種模切輥、壓切輥或壓痕輥的制造方法，包括以下步驟(1)已加工過的實心輥筒，實心輥筒坯料為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、低碳合金鋼、中碳合金鋼或高碳合金鋼；(2)對實心輥筒采用溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層；
(3)對涂覆后的實心輥筒進行磨削加工；(4)再進行電火花線切割加工，達到輥上刀刃需要的幾何形狀。
對實心輥筒采用溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層，溫控反饋激光控制裝置的工作原理參見圖1，其溫度控制反饋主要包括溫度檢測器8、溫度反饋控制器9和光學(xué)聚焦鏡5。激光束2從激光發(fā)射器1射出，經(jīng)轉(zhuǎn)向平面鏡3、4變向后送入光學(xué)聚焦鏡5，激光束2經(jīng)光學(xué)聚焦鏡5聚焦后將由送粉器噴嘴7a噴出的粉末熔融在輥筒10表面，輥筒10被置于三維加一旋轉(zhuǎn)步加工機械系統(tǒng)11上；溫度檢測器8置于光學(xué)聚焦鏡5一側(cè)，溫度檢測器8既能準確檢測到輥筒10上激光涂層的熔池溫度，又不能被激光束燒掉；溫度檢測器8將檢測到的信號送入溫度反饋控制器9，溫度反饋控制器9將收到的信號經(jīng)過類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為類比信號，再與設(shè)定的溫度來比較，溫度如果比設(shè)定值高，激光發(fā)射器1輸出的激光功率便調(diào)小，反之則調(diào)大。此反應(yīng)速度高達在10ns之內(nèi)，足以即時控制輥筒10上激光涂層的熔池溫度。具體的實施例為下面三個實施例1，壓切輥低成本高碳合金鋼輥φ9.9英寸×32英寸；溫控激光表面冶金粉末涂層所用的材料主要成分重量百分比釩V 碳C 錳Mn 硅Si 鉻Cr鉬Mo硫S 鐵Fe和雜質(zhì)高釩合金鋼A 7％ 1.6％ 0.7％1.0％5.95％2.3％ 0 80.45％溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層的工藝參數(shù)為涂層表面溫度設(shè)定2200℃±50℃激光輸出功率2.5kw～6.0kw激光圓光斑直徑 4mm離焦距 40mm激光圓光斑掃描線速度4mm/s粉末涂層送粉率 12g/min電火花線切割加工每小時燒掉1立方英寸的鋼材，保持刀刃尺寸的精確度到±0.001英寸。
實施例2，壓切輥低成本中碳合金鋼輥φ10英寸×24英寸；
溫控激光表面冶金粉末涂層所用的材料主要成分重量百分比釩V碳C錳Mn 硅Si 鉻Cr 鉬Mo 硫S 鐵Fe高釩合金鋼C 16.3％ 3.4％0.5％0.8％5.25％ 1.7％0.08％71.97％溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層的工藝參數(shù)為涂層表面溫度設(shè)定 1700℃±50℃激光輸出功率 2.5kw～6.0kw激光圓光斑直徑6mm離焦距50mm激光圓光斑掃描線速度 2mm/s粉末涂層送粉率8g/min放電加工每小時燒掉1立方英寸的鋼材，保持刀刃尺寸的精確度到±0.001英寸。
實施例3，模切帶壓痕輥低成本低碳鋼輥φ17英寸×48英寸；溫控激光表面冶金粉末涂層所用的材料主要成分重量百分比釩V 碳C錳Mn硅Si 鉻Cr鉬Mo硫S鐵Fe高釩合金鋼B 9.5％2.7％ 0.3％ 1.0％ 5.35％2.1％ 0.1％78.95％溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層的工藝參數(shù)為涂層表面溫度設(shè)定2000℃±50℃激光輸出功率1.5kw～6.0kw激光圓光斑直徑 5mm離焦距 38mm激光圓光斑掃描線速度16mm/s粉末涂層送粉率 14g/min電火花線切割加工每小時燒掉1立方英寸的鋼材，保持刀刃尺寸的精確度到±0.001英寸。
本發(fā)明對20公分到60公分直徑的中大型的模切輥、壓切輥或壓痕輥來說，在低成本的材料輥上利用溫控激光表面冶金粉末涂層，涂上一層0.1到0.25公分厚，占小于10％總面積的高釩合金鋼的刀刃胚，其材料成本可降低到75％，刀刃耐磨性可提高1.5倍到4.5倍，耐沖擊性可提高5倍到9倍。
權(quán)利要求
1.一種模切輥、壓切輥或壓痕輥的制造方法，其特征是按下列步驟進行(1)已加工過的實心輥筒；(2)對實心輥筒采用溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層；(3)對涂覆后的實心輥筒進行磨削加工；(4)再進行電火花線切割加工，達到輥上刀刃需要的幾何形狀；所述實心輥筒坯料為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、低碳合金鋼、中碳合金鋼或高碳合金鋼；所述溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層所用的材料成分重量百分比為釩(V)7～16.3，碳(C)1.6～3.4，錳(Mn)0.3～0.7，硅(Si)0.8～1.0，鉻(Cr)5.25～5.95，鉬(Mo)1.7～2.3，硫(S)0～0.1，鐵(Fe)和雜質(zhì)71.97～80.45；所述溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層的工藝參數(shù)為涂層表面溫度設(shè)定1600℃～2300℃；激光輸出功率1.5kw～6.0kw；激光圓光斑直徑 3mm～7mm；離焦距 35mm～55mm；激光圓光斑掃描線速度2mm/s～16mm/s；粉末涂層送粉率 7g/min～15g/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以低、中、高碳鋼或合金鋼為坯料的輥子以溫控激光表面粉末冶金涂層的制造方法。一種模切輥、壓切輥或壓痕輥的制造方法，是對已加工過的實心輥筒采用溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層，對涂覆后的實心輥筒進行磨削加工，再進行電火花線切割加工，達到輥上刀刃需要的幾何形狀；所述溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層所用的材料成分重量百分比為釩(V)7～16.3，碳(C)1.6～3.4，錳(Mn)0.3～0.7，硅(Si)0.8～1.0，鉻(Cr)5.25～5.95，鉬(Mo)1.7～2.3，硫(S)0～0.1，鐵(Fe)和雜質(zhì)71.97～80.45；并設(shè)置溫控激光表面高釩合金鋼冶金粉末涂層的工藝參數(shù)。本發(fā)明可大大降低材料成本，提高模切輥、壓切輥和壓痕輥的使用壽命。
文檔編號C23C24/10GK1651606SQ20041006646
公開日2005年8月10日 申請日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者許正仁 申請人:許正仁