一種線材高速軋機輥軸修複方法
2023-05-27 00:40:01
一種線材高速軋機輥軸修複方法
【專利摘要】本發明公開了一種線材高速軋機輥軸修複方法，依次包括對輥軸的安裝油膜軸承部位進行去除疲勞層、探傷、雷射熔敷、鍍鉻和機加工等工序。其中，通過雷射熔敷工藝可以修補軸段上大量缺失的材料，並且不會產生過大的殘餘內應力，引起軸彎曲變形與內部裂紋擴展；而通過鍍鉻工藝則可使得修復表面硬度達到HRC60以上，從而不但彌補了材料損失，又不造成內應力對軸本身性能的影響，並使表面硬度值達到HRC60以上，滿足了線材高速軋機的使用需求。
【專利說明】一種線材高速軋機輥軸修複方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及輥軸修復工藝，更具體地說，涉及一種線材高速軋機輥軸修複方法。
【背景技術】
[0002]線材高速軋機多為懸臂軋機，軋機輥軸是用於完成產品軋制生產的主要零件，其典型結構如圖1所示，棍軸材質為滲碳淬火鋼材料，通過驅動齒輪傳動棍軸上的傳動齒輪使得輥軸旋轉，然後由輥軸上安裝工作側油膜軸承部位與安裝傳動側油膜軸承部位來承載徑向軋制力，在運轉時油膜軸承與輥軸之間由潤滑油膜來填充。安裝工作側和傳動側油膜軸承部位均使用了滲碳淬火熱處理，表面硬度達到HRC60以上。
[0003]在實際工作中，由於軋制用冷卻水侵入潤滑系統，造成潤滑油大量含水，無法在輥軸與油膜軸承之間形成良好的潤滑油膜，這會引起工作側油膜軸承燒損，並使得安裝工作側油膜軸承部位的軸段損壞嚴重。而當油膜軸承燒損瞬間產生的高溫，會造成輥軸此部位的基體材料內部產生裂紋與缺陷。目前，對於類似此類失效的輥軸無相應的修複方式，因此，不進行再修複利用，而該輥軸以進口件為主，且價格昂貴與供貨周期長，從而造成了較大的成本及浪費。
[0004]這是因為目前常見的軸修複方法多為常規的焊接、等離子噴塗、鍍鉻等方式。這些修複方法若用於油膜軸承燒損的輥軸，會存在如下問題:1)普通氣體保護焊修複方式仍會對滲碳淬火類材料產生較大殘餘內應力，造成軸彎曲變形或內部材料裂紋缺陷，會在後續使用中發生斷軸現象。2)等離子噴塗修補的材料損失僅為單側0.75mm左右，不足以彌補油膜軸承燒損引起的輥軸材料缺陷數量，且與基體材料結合強度不足，運行時會產生剝落引起油膜軸承燒損。3)鍍鉻修復與基體結合性能大幅提高，但鉻層修補厚度僅為單側0.5mm。所以常規修復均不能彌補由於輥軸表面惡性損壞而引起的基體材料變化和外形尺寸減小。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中存在的上述缺點，本發明的目的是提供一種線材高速軋機輥軸修複方法，通過雷射熔敷與表面鍍鉻工藝的組合，即彌補了材料損失，又不造成內應力對軸本身性能的影響，並使其表面硬度值達到HRC60以上。
[0006]為實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
[0007]該材高速軋機輥軸修複方法，包括以下步驟:
[0008]A.對輥軸的安裝油膜軸承部位進行去除疲勞層，並進行探傷；
[0009]B.採用雷射熔敷方式進行修補；
[0010]C.在雷射熔敷層表面進行鍍鉻以恢復尺寸；
[0011]D.對輥軸進行機加工工序。
[0012]在步驟A中，具體包括以下步驟:
[0013]Al.使用車削加工去除安裝油膜軸承部位的疲勞層，第一次車削量為2mm，第二次車削量為1mm，第三次之後每次車削量為0.5mm，且最終疲勞層的最大去除量小於等於輥軸直徑的10% ；
[0014]A2.在每次車削疲勞層之後，使用磁粉探傷檢測車削部位裂紋狀態，當檢測發現無缺陷時，停止去除疲勞層的車削工序；
[0015]A3.若在疲勞層最大去除量之內無磁粉探傷缺陷，則對軸頸應力易集中部位實施超聲波探傷。
[0016]在步驟B中，具體包括以下步驟:
[0017]B1.利用雷射熔敷方式來恢復疲勞層去除部位的尺寸；
[0018]B2.將軸段尺寸恢復至設計尺寸的上公差；
[0019]B4.當雷射熔敷結束後，實施熔敷表面粗磨加工，使熔敷表面磨光滑後再次磁粉探傷，確認表面缺陷狀態，並檢測表面硬度。
[0020]在步驟B4中，所述的熔敷層表面硬度應達到HRC38-42。
[0021]在步驟C中，具體包括以下步驟:
[0022]Cl.將雷射熔敷層表面繼續精磨加工至設計下公差-0.30_ ;
[0023]C2.對其餘不需修復的軸段進行保護，然後在雷射熔敷層表面進行鍍鉻修復，鍍鉻修復尺寸至設計上公差+ 0.20mm。
[0024]在步驟D中，具體包括以下步驟:
[0025]Dl.對鍍鉻完成的輥軸進行粗磨加工，去除表面鍍鉻殘留氣孔缺陷；
[0026]D2.超精磨加工軸段至尺寸公差值；
[0027]D3.測量表面硬度值實際數據。
[0028]在上述技術方案中，本發明的線材高速軋機輥軸修複方法，依次包括對輥軸的安裝油膜軸承部位進行去除疲勞層、探傷、雷射熔敷、鍍鉻和機加工等工序。其中,通過雷射熔敷工藝可以修補軸段上大量缺失的材料，並且不會產生過大的殘餘內應力，引起軸彎曲變形與內部裂紋擴展；而通過鍍鉻工藝則可使得修復表面硬度達到HRC60以上，從而不但彌補了材料損失，又不造成內應力對軸本身性能的影響，並使表面硬度值達到HRC60以上，滿足了線材高速軋機的使用需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是本發明的輥軸修複方法的主流程框圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖和實施例進一步說明本發明的技術方案。
[0031]由於輥軸安裝油膜軸承部位的表面硬度要求達到HRC60以上，且表面粗糙度達到O-1um0因此，本發明的線材高速軋機輥軸修複方法主要採用了雷射熔敷和鍍鉻這兩種恢復尺寸的組合方法，來實現既能較大程度恢復尺寸又能達到表面硬度的目的，同時也不會對輥軸基體材料產生較大殘餘內應力而造成軸彎曲變形甚至內部材料缺陷。請結合圖1所示，具體可按以下幾個步驟來實施:
[0032]1、疲勞層的去除與探傷工序
[0033]滲碳淬火材料的輥軸在油膜軸承燒損後，安裝油膜軸承部位表面均嚴重損壞，並在軸頸應力集中部位可能會出現內部裂紋。所以在去除燒損疲勞層的同時，必須對軸基體嚴格探傷。
[0034]先使用車削加工去除油膜軸承燒損部位的疲勞層，第一次車削量2mm，第二次車削量1mm，第三次之後每次車削量為0.5mm。
[0035]每次車削疲勞層之後，使用磁粉探傷檢測車削部位裂紋狀態，當檢測發現無缺陷時停止去除疲勞層車削工序。
[0036]上述疲勞層全部的最大去除量(沿直徑方向)需小於等於軸直徑的10%，如超出仍存在探傷缺陷，則此輥軸不存在修復可能。
[0037]如在最大疲勞層去除量之內無磁粉探傷缺陷，則對軸頸應力易集中部位實施超聲波探傷，在確認探傷無缺陷後實施下一步驟。
[0038]2、雷射熔敷工序
[0039]由於在上述工序中會去除較多的基體疲勞材料，為了將輥軸安裝油膜軸承部位的外形尺寸恢復，必須選用不易出現應力集中的修補方式。
[0040]本發明的採用了雷射熔敷工藝來恢復疲勞層去除部位尺寸。
[0041]並且將軸段修復尺寸恢復至設計尺寸的上公差。
[0042]在雷射熔敷結束後，實施熔敷表面粗磨加工，表面磨光滑再次磁粉探傷，確認表面缺陷狀態，並檢測表面硬度，其熔敷層表面硬度應達到HRC38-42。
[0043]3、表面鍍鉻恢復尺寸工序
[0044]由於雷射熔敷能鉤修補較多的材料損失，但其修補材料的表面硬度最高僅能達到HRC38-42，為了使表面硬度到達設計要求的HRC60以上還需使用鍍鉻恢復尺寸的方式，在雷射熔敷層表面再電鍍上厚度不小於0.25mm的硬鉻層，即
[0045]先將雷射熔敷層表面繼續磨加工至設計下公差一 0.30mm ；
[0046]再對其餘不需修復的軸段進行保護，然後在雷射熔敷層表面進行鍍鉻修復，鍍鉻修復尺寸至設計上公差+ 0.20mm。
[0047]4、最終機加工工序
[0048]先將鍍鉻完成的輥軸進行粗磨加工，去除表面鍍鉻殘留氣孔等缺陷；
[0049]然後進行超精磨加工軸段至尺寸公差值；
[0050]最後測量表面硬度值實際數據。
[0051]經過以上步序後，輥軸燒損部位的材料變為最內層的原基體材料，中間層的雷射熔敷材料與最外層的表面硬鉻材料，所修復的輥軸安裝油膜軸承部位，其表面硬度可達到HRC60以上，且表面粗糙度達到0.1 μ m，完全滿足該輥軸的使用及技術需求。
[0052]本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求書範圍內。
【權利要求】
1.一種線材高速軋機輥軸修複方法，其特徵在於， 包括以下步驟: A.對輥軸的安裝油膜軸承部位進行去除疲勞層，並進行探傷； B.採用雷射熔敷方式進行修補； C.在雷射熔敷層表面進行鍍鉻以恢復尺寸； D.對輥軸進行機加工工序。
2.如權利要求1所述的線材高速軋機輥軸修複方法，其特徵在於: 在步驟A中，具體包括以下步驟: Al.使用車削加工去除安裝油膜軸承部位的疲勞層，第一次車削量為2mm，第二次車削量為1mm，第三次之後每次車削量為0.5mm，且最終疲勞層的最大去除量小於等於輥軸直徑的 10% ； A2.在每次車削疲勞層之後，使用磁粉探傷檢測車削部位裂紋狀態，當檢測發現無缺陷時，停止去除疲勞層的車削工序； A3.若在疲勞層最大去除量之內無磁粉探傷缺陷，則對軸頸應力易集中部位實施超聲波探傷。
3.如權利要求1所述的線材高速軋機輥軸修複方法，其特徵在於: 在步驟B中，具體包括以下步驟: B1.利用雷射熔敷方式來恢復疲勞層去除部位的尺寸； B2.將軸段尺寸恢復至設計尺寸的上公差； B4.當雷射熔敷結束後，實施熔敷表面粗磨加工，使熔敷表面磨光滑後再次磁粉探傷，確認表面缺陷狀態，並檢測表面硬度。
4.如權利要求3所述的線材高速軋機輥軸修複方法，其特徵在於: 在步驟B4中，所述的熔敷層表面硬度應達到HRC38-42。
5.如權利要求1所述的線材高速軋機輥軸修複方法，其特徵在於: 在步驟C中，具體包括以下步驟: Cl.將雷射熔敷層表面繼續精磨加工至設計下公差-0.30mm ； C2.對其餘不需修復的軸段進行保護，然後在雷射熔敷層表面進行鍍鉻修復，鍍鉻修復尺寸至設計上公差+ 0.20mm。
6.如權利要求1所述的線材高速軋機輥軸修複方法，其特徵在於: 在步驟D中，具體包括以下步驟: Dl.對鍍鉻完成的輥軸進行粗磨加工，去除表面鍍鉻殘留氣孔缺陷； D2.超精磨加工軸段至尺寸公差值； D3.測量表面硬度值實際數據。
【文檔編號】B23P6/00GK103990935SQ201310053551
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年2月19日 優先權日:2013年2月19日
【發明者】餘良棟, 李皓 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司