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做座关于瓦楞辊的裂纹分析

发布时间:2021-10-15 01:52:35 阅读: 来源:中空玻璃设备厂家
做座关于瓦楞辊的裂纹分析

关于瓦楞辊的裂纹分析

纸箱厂的主要生产设备是单面机,而单面机的心脏零件是瓦楞辊。但是瓦楞辊裂纹问题一直困扰着制造厂家与使用单位,尤其令翻修瓦楞辊厂家棘手,往往在磨削过程中会突然成条齿被磨崩掉,甚至伤害操作者。

瓦楞辊裂纹究竟是如何形成的?笔者认为:一是热处理不当造成的;二是安装,操作不正确导致的;三是磨削工艺不正确产生的。

一、由热处理不当造成的裂纹问题最严重它给翻修工作造成无法避免的损失。瓦楞材料通常为35CrM、42CrM。其热处理方式为表面感应中频淬火,最高硬度达HRC,硬度越高使用寿命就越长,若热处理工艺不当将会产生两种淬火裂纹:

1.纵向裂纹:瓦楞辊相对完全淬透齿底心部转变为马氏体导致表面切向拉应力过大所致。产生相对完全淬透,主要是淬火温度偏高感应圈的移动速度慢,或中频电机功率不够,马氏体与索氏体的临界太浅,即淬透层深度不足。

2.横向裂纹:瓦楞辊未被淬透,淬硬区和未淬硬区的过度部分有一个大的拉应力峰,且轴向应力大于切向应力。未淬透主要原因是特处理工艺粗糙,淬火温度选择不当(电流强度),感应圈移动速度太快,没有屏蔽措施,或中频电机功率不够,马氏体与索氏体的临界面太浅,即淬透层深度不足。

产生两种裂纹还有一个影响因素——时效裂纹:即回火工艺不及时或未充分回火使其残余奥氏体较多的组织转变增加应力。只要热处理工艺正确,瓦楞辊齿面硬度在HRC,完全可以避免裂纹。如发现有漏油首都航天机械厂的神箭牌瓦楞辊齿面硬度均在HRC左右,我公司在翻修过程中未发现一次裂纹现象。而很多其他厂家的瓦楞辊齿前几年中东地区还能进口到1部份乙烷面要么坑坑洼洼硬度不足,要么就出现纵向、横向裂纹,这是什么原因呢?关键是热处理工艺不正确所致。

二、安装不正确出现的裂纹单面机上瓦楞辊以及压紧辊的安装,操作正确与否,将直接导致瓦楞辊是否产生裂纹或掉齿、崩齿。因为压紧辊两端压力不平衡或压力过高,将会引起下瓦楞辊两端局部掉、崩齿现象;瓦楞辊不论新造还是翻修上瓦楞辊均存在中高参数。若上瓦楞辊轴线与下瓦楞辊轴线不平行必将产生局部冷作硬化(全齿幅面受力不均匀造成应力集中),在晶格畸变应力作用下与热处理缺陷应力叠加产生裂纹,其裂纹在瓦楞辊上呈S状,此时瓦楞辊纸板两侧呈相反方向不对称倒楞。这种由冷作硬化产生的裂纹普遍存在于蒸气加热方式中,电加热方式中一般较少出现。因为蒸气式瓦楞辊的温度通常在170℃左右,它低于瓦楞辊材料的冷作硬化再结晶温度,而电加热式瓦楞辊的温度一般在500℃左右。(瓦楞辊表面颜色呈黑褐色),该温度已大于再结晶温度,从而消除了冷作硬化应力。

三、磨削裂纹磨削裂纹完全由烧伤引起的,即磨削烧伤形成的二次马氏体所致。其特征是垂直于磨削痕迹,表现在齿面的表皮层下呈不规则的细、密、浅以及疏或密的络状龟裂。磨削烧伤裂纹是一个既简单而又复杂的问题,对新造瓦楞辊而言,它涉及到热处理残留下的多种应力和由铬、钼两种元素引起的第一类回火脆性作用;对翻修瓦楞辊而言,它不仅有新辊的缺陷影响还要受到冷作硬化的威胁,只要各种应力小于材料的强度极限是不会产生裂纹的,即淬火钢的硬度只要不大于HRC55就不会产生磨削裂纹。

磨削烧伤是难以避免的,因为磨削产生的热量在℃,砂轮吸热量约占12%,磨削吸热量约占4%,剩余的热量全部被瓦楞辊吸收。磨削淬火瓦楞辊时若表面层产生回火现象,马氏体转化成索氏体或屈氏体(两种组织均为扩散度很高的珠光体),因体积缩小,表面层产生产残余拉应力,里层产生残余压应力。若表面层产生二次淬火现象,则表面层产生二次淬火马氏体,其体积比里层的回火组织大,因而表面产生压应力,里层产生拉应力。磨削时一般因磨削热较高,常以相变和热塑性变形产生的拉应力为主,所以表面层常常有残余拉应力。当残余应力超过材料的强度相限时,瓦楞辊表面就会产生裂纹。有的磨削裂纹不在外表面,而是在表面层下肉眼难于发现的缺陷。裂纹的方向常与磨削方向垂直或呈状,裂纹的产生常与烧伤同时存在,如何避免烧伤,笔者认为:

1.提高冷却效果:由于旋转的砂轮表面产生强大气流层以致没有多少冷却液能进入磨削区,于是大量地喷注在已经离开磨削区的已加工齿表面上,而此时磨削热量已进入瓦楞辊表面造成了热损伤。我公司改进措施:

(a)采用高压大流量冷却。这样不仅能增强冷却作用,而且还可以对砂轮表面进行冲洗,使其空隙不易被切削堵塞。

(b)为减轻高速旋转的砂轮表面高压附着气流的作用,加装空气挡板,且从多方位向磨削区喷注,使冷却液能顺利地喷注到磨削区。

(c)采用碱性冷却液。

2.磨削用量的选择,提高砂轮速度和瓦楞辊速度,粗磨时增大磨削切深和瓦楞辊的速度,将增加塑性变形的程度从而增加了粗糙度,最后采用小切深或无火花磨削以提高表面光洁度。

3.改善砂轮的磨削性能:砂轮的磨料和粘结剂在瓦楞辊的磨削上极为重要,立方氮化硼磨料(CBM)的硬度和强度稍低于金刚石,但其热稳定性好,且与铁族元素的化学惰性高,所以磨削瓦楞辊不产生粘屑,磨削热也较低。磨出的表面质量高。橡1、主机采取交换伺服机电及驱动器作为动力源胶粘结剂的砂轮可以防止表面产生烧伤,因为这种粘结剂具有一定的弹性,当磨粒受到过大切削力时会自动退让,减小磨削深度。另外砂轮的修正也十分重要,即砂轮的锋利程度取决于磨削切深和瓦楞辊的速度。在此就不阐述。

上述是笔者在生产实践中遇到的裂纹现象分析,并采取相应的工艺技术措施解决,防止了瓦楞辊裂纹的形成和扩展。瓦楞辊产生的裂纹首先是热处理工艺问题,不论是纵向裂纹还是横向裂纹,往往都是穿透性的裂纹导致瓦楞辊掉齿、崩齿;其次是安装、操作不正确导根据实验温度可分为常温冲击、低温冲击和高温冲击;根据试样的受力状态可分为曲折冲击(简支梁冲击和悬臂梁冲击)、拉伸冲击、改变冲击和剪切冲击;根据采取的能量和冲击次数可分为大能量的1次冲击(简称1次冲击实验或落锤冲击实验)和小能量的屡次冲击实验致冷作硬化晶格畸变应力与淬火应力叠加,也会出现掉齿、崩齿。磨削工艺不正确虽然产生烧伤裂纹,但它浅、疏,不会出现穿透性裂纹,绝对不会掉齿、崩齿。(南京枭翔机电技术有限公司 总经理 陈谦)

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