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谁左右了瓦楞辊的质量
 
    瓦楞辊的主要技术指标,在国家标准GBl2070-89(中、低速瓦楞纸板生产线)上都已经有了明确规定。而对于运行速度在120m/min以上的中、高速瓦楞纸板生产线上用的瓦楞辊,其各项技术指标又必须进一步提高,尤其是中、高速瓦楞辊还必须具有选用材质的优秀性能、采用先进的热处理工艺使机体获得均匀的高硬度性能、经济合理的楞型设计和可靠的制造精度及表面镀覆层优异的耐磨性能等等,才能满足瓦楞纸板生产线高速生产的需要。以下是瓦楞辊的主要精度指标:新制瓦楞辊楞型:楞高、300mm楞数、楞顶与楞底圆弧半径,耗纸率和微型瓦楞的包角等参数经济、合理。
   
      淬火层:层深5~7mm,硬度≥HRC5,硬度均匀、有槽辊无软带。表面镀层:显微硬度HV900~1050,微裂纹数每lcm高达400多条。高速瓦楞辊:两次精研磨:
   
      楞厚极限偏差±0025楞顶圆跳动公差0.025楞高极限偏差+0.025楞侧面对轴线极限偏差0.025
   
      中高辊的中高度极限偏差为中高值的4-10%
   
      中低速瓦楞辊各项指标符合GB1207-89
   
      修复瓦楞辊
   
      楞型:楞高、300mm楞数、楞顶与楞底圆弧半径,耗纸率和微型瓦楞的包角等参数经济、合理。
   
      表面镀层显微硬度HV900~1050,微裂纹数每lcm高达400多条,厚度≥O.10。
   
      高速瓦楞辊:两次精研磨:楞厚极限偏差±O025
   
      楞顶圆跳动公差0.025楞高极限偏差+0.025楞侧面对轴线极限偏差0025
   
      中高辊的中高度极限偏差±l0%
   
      中低速瓦楞辊各项指标符合GB1207—89。
   
      瓦楞辊的制造工艺和修复技术
   
      瓦楞辊的制造技术集材料技术、热处理技术、焊接技术、各种精密机械加工技术、表面电镀和热喷涂技术、热传导结构技术、空气动力学技术和瓦楞纸板的结构力学及电脑楞型设计与数控自动化技术等为一体。具有极高的工艺性能要求和成套专业的工艺技术装备和设施要求。
   
      精选材质
   
      我国目前采用的钢材标;隹,同一种牌号的化学成分范围很宽,其上下限往往与相邻牌号相接(比如国内瓦楞辊常用的35CrM0的含碳量及其它化学成分上限就在42CrM0的中下限内),而同一牌号钢材的化学成分误差之大,给热处理质量控制带来很大的危害。
   
      我们都知道,含碳量的高低将直接影响瓦楞辊合金钢辊体淬火马氏体的硬度。如合金钢的含碳量为0.3%,其马氏体的硬度是HRC49~55。含碳量为0.4%,其马氏体的硬度是HRC54~60。含碳量为0.5%,其马氏体的硬度是HRC58~62。
   
      所以严谨选材,选用优质42CrMo和50CrM0精锻件,严格把好材料的化学成份关,把含碳、铬、硅、锰、钼等主要成份的指标控制在一定的范围内,为以后的预备热处理和淬火的质量稳定创造基本条件。
   
      采用先进的热处理工艺
   
      瓦楞辊采用淬透性能良好的合金钢42CrMo、50CrM0精锻件,但其辊面特殊的几何形状和尺寸给热处理带来很大的难度和质量不稳定性因素,因此一直是国内外同行潜心攻关的主要难题。众所周知,热处理质量优良的瓦楞辊应该保证充分淬透、达到所要求的淬硬层深度、硬度均匀无软带又不产生开裂。而充分均匀淬硬且防止淬裂的条件除成分稳定的材料和充分合理的预备热处理(如调质、重复多次去除机加工和焊接应力)外,还要求在淬火冷却过程中,各温度阶段的冷却速度分布必须在该种材料淬火的允许冷速区内,实现“水淬油冷”的冷速分布,即高中温冷却阶段具有像水一样快的冷却速度,以避开非马氏体组织转变区。而在低温阶段冷却速度应尽量缓和,特别是3000C左右时的冷速要象油一样缓慢,以避免产生变形和裂纹。
   
      新工艺对传统的热处理方法进行了工艺改革。一是通过调整材质,稳定和缩小化学成分的范围,调整加热方法和加热温度来移动冷速允许区。二是通过选择性能优越的淬火介质和调整冷却方式来移动冷却曲线,使其进入允许冷速区内。
   
      迄今为止,国内对合金钢进行感应淬火一般使用聚乙烯醇溶液作为淬火介质。聚乙烯醇是50年代中期开始用于水的添加剂,目前在我国普遍使用。由于其冬季怕冻,其他季节易变质、发臭,且使用中易结块阻塞喷孔,难以维护保养等缺点,有效使用寿命短。同时,因为使用含量低(通常使用浓度在千分之二到千分之三左右,而其浓度千分之一的变化即可引起性能的很大差异)难以准确检测和控制浓度,因此大多数仅凭操作工以经验控制(如:看泡沫多少或以手感判断粘度等),故无法保证稳定的淬火质量。由于不利于浓度管理,国外已很少采用。
   
      新工艺引进SZ水基淬火液和淬火工艺用于瓦楞辊和其他合金钢淬火,有效地保证了淬火质量的稳定性。SZ水基淬火液属聚烷撑乙二醇类(PoIvaIkIeneGfvcoIs)淬火剂。具有逆溶性,通过调整成一定的浓度可获得比油快、比水慢的淬火冷却速度。当工件淬火时,喷淋的淬火液会在工件表面附着上脱溶的聚合物薄膜,薄膜能有效地破坏水在工件上形成的蒸汽膜,因而提高了水的高温冷速,并且使工件不同部位的冷速趋于均匀。这层聚合物膜的存在也降低了水的低温冷速,减小了淬火变形和开裂的危险。同时,该淬火介质浓度便于检测、控制,保证了工艺的稳定性。其次,在一定范围内,通过改变搅拌条件来控制淬火介质的温度,保证淬火介质的冷却特性曲线落入允许的冷速区内,使淬火工件实现淬火硬度高且均匀,无开裂,并保证稳定的淬硬层深。由于每道工序的层层严格控制,淬火工件变形量可以稳定地小于0.l5mm。为什么有的一对瓦楞辊中存在有槽辊(包括导纸片槽,真空外吸和内吸槽),槽一侧易于淬裂并且另一侧有明显软带,这样往往出现淬火偏软的现象。因为中频感应淬火是感应圈匀速移动瞬间加热,淬火时随着感应圈的向上移动,槽的下端部楞齿因受槽阻断磁场和向上传递的热量,功率和热量集中而瞬间过热容易淬裂崩齿。同时,槽的上端因槽阻断了下部的传递热量,温度还未达到相变温度但感应圈已上升因而淬不硬,形成明显软带。为减少淬裂风险,往往降低淬火温度或选用含碳量相对低的35GrM0材料,以牺牲淬火硬度为代价。
   
      感应淬火的最大优点是表层发生马氏体转变而心部不发生转变,从而在表面形成有利的残余压应力,从而明显提高了弯曲疲劳强度。感应加热的另一大特点是温度集中分布于表层,使其具有高效、节能和变形小的优点,但由于加热层温度梯度很陡,往往在过度区造成很大的残余拉应力。瓦楞辊类似2.5以下模数的小齿轮,常用中频淬火频率一般在2.5~8kHz之问。直径大的瓦楞辊频率在2.5~4kHz之间。所以淬火时齿顶与齿沟明显存在温差,往往会致使淬火后出现齿顶软、齿沟硬,并在齿沟附近集中很大的残余拉应力,易引起楞沟部轴向开裂。如果硬化层偏浅,瓦楞辊经几次修磨后,则薄弱的过度区很可能在外加载荷所形成的最大剪切应力与高的残余拉应力共同作用下而产生疲劳裂纹,最终导致硬化层剥落,也就是我们常见的崩齿现象。
   
      新工艺针对性地对热处理设备、感应圈、喷水圈、感应圈与喷水圈的距离、两圈与工件的间隙、喷淋角度、加热方法和感应圈移动速度及方法采取了突破性的改进,使楞面获得HRC58以上5~7mm层深、硬度均匀、有槽辊无明显软带的硬化层,从而保证了热处理质量的稳定性。
   
      目前国际上都在努力改善和提高感应淬火工艺技术水平,一些专家认为,现代感应热处理的发展应改变传统的“低频率”(3~10kHz)、“低功率”(≤150kW)的长周期加热法,采用大功率、双频、多频和多能级脉冲的短周期而精确的感应淬火工艺,(双频或多频感应加热淬火是以低频齿沟部预热、热扩散、高频表面加热实现整体沿齿轮廓加热淬火,可以明显改善淬火应力的分布状态,有效地防止齿根部淬火开裂。)现代电力电子技术及计算机控制技术的快速发展将为此提供充分的条件。
    品质优良的镀铬层
   
      淬硬并精磨后的瓦楞辊表面镀0.1mm以上硬铬镀层,可以降低楞齿表面摩擦系数,增强楞齿的耐磨性能,延长瓦楞辊的使用寿命。目前国内都施以传统的镀硬铬工艺。由于阴极电流效率低,一般为12~14%。镀液浓度和电镀温度控制粗糙,大多由操作者凭经验判断调整,故镀层质量不稳定。主要表现为:
   
      镀层厚度不易控制。如果一对瓦楞辊不成对进行电镀,有些上下瓦楞辊电镀层厚度误差甚至达50%。
   
      深镀能力差,尤其是有槽的瓦楞辊,槽边楞齿上往往镀不上铬或镀上很少,造成瓦楞辊使用过程中磨损不一。
   
      硬度低且不均匀。由于瓦楞辊电镀均为深井式镀槽,如无搅拌则上下温差很大,造成上部温度高铬层偏软,下部温度低铬层偏脆,严重影响使用质量。
   
      采用目前世界上功能性镀铬工艺中最先进的HEEF~25高效率硬铬电镀工艺应用于瓦楞辊,其优点是:
   
      采用比传统电镀硬铬工艺更大的电流密度,阴极电流效率达22~26%,比常规镀铬工艺高出~倍,沉积速度是传统镀铬的2~3倍。因此深镀能力大大改善。
   
      镀层的显微硬度达HV900~1050,传统工艺为HV700~800。
   
      该工艺得到的硬铬镀层的磨损量要比传统镀层少磨损将近25%。
   
      由于减少了高电流的过厚沉积使镀层厚度均匀。
   
      镀层平滑,细致光亮。
   
      HEEF一25镀层的另一最大的优点是微裂纹数每1cm高达400多条。由于微裂纹代表了较为容易腐蚀的情况。腐蚀是顺着这些微裂纹发生的。微裂纹数越少裂纹就越深越长,也就越容易腐蚀。而该工艺生成许多浅而短的微裂纹,防腐能力因而提高。因此更少腐蚀缺陷。
   
      电镀时必须进行严格的工艺管理每支辊筒根据直径、长度和受镀面积分别设定工艺参数,严格操作记录、镀液连续循环过滤,严格按工艺要求控制电镀温度,严格检测和控制镀液浓度及各项指标。确保均匀地把0.10mm以上的硬铬镀层镀上最易磨损的齿项部及一定比例量铬层镀上根部及楞面,获得比传统硬铬工艺更坚硬、更平滑、更光亮、更耐磨的硬铬镀层。
   
      实践证明,虽然该工艺成本是传统工艺成本的3倍,但大大提升了产品的质量,耐磨性提高了40%,延长了使用周期,减少了维修成本。
   
      耐磨性能更好的是楞面喷涂钻包碳化钨涂层的瓦楞辊。因其只能在硬度科学设计楞型
   
      瓦楞辊楞型的耗纸量对瓦楞纸板制造业而言,是一个影响企业生产成本的重要因素。
   
      耗纸率(也有称折楞率、收缩率和瓦楞率等),是指单个楞型的齿廓曲线长度与单个齿的弧长的比值。也就是成型后瓦楞纸板的长度与所需瓦楞原纸长度的比值。它的合理性是直接衡量瓦楞辊质量的重要经济指标。
   
      国外的一些包装业比较发达的国家对瓦楞纸用纸量这一经济指标很重视。如日本三菱就将同一规格的瓦楞辊楞型分别设计成标准型和经济型两类。因此,楞高虽相同但每300mm的楞数不一样,耗纸率就完全不同。以一条年产一千万平方米的三层瓦楞纸板生产线为例,若耗纸率减少1%,则可以节约瓦楞原纸十余万平方米,并且产量愈大、纸板愈厚(如五层、七层),节约的潜力愈可观。
   
      瓦楞辊楞型的基本几何形状是圆弧加切线的楞轮廓曲线(见图1)。
   
      根据楞顶和楞沟圆弧的半径大小及连接圆弧的切线夹角度数,分U型、UV型和V型。圆弧的半径大及连接圆弧的切线夹角小谓之U型,反之谓V型,介于两者之间的谓UV型。从结构力学看其承载强度和综合性能(见表2)UV型偏V型是最理想的楞型。
   
      以计算机技术辅助计算,科学设计楞型是瓦楞辊在制造和修复前的一个重要工作环节,用户在修理和新制瓦楞辊时可以依据产品的实际状况直接参与设计。运用楞型设计软件,可以快捷地对各种楞型方案的经济性、合理性作出科学的评估和选择,以获得更经济、更合理、质量更好的瓦楞辊楞型。
   
      随着纸箱行业的迅速发展,瓦楞辊趋向宽幅、大直径、高速,设备趋向多功能性。一些生产线会增加E型纸板、F型、G型等等微型纸板。由瓦楞纸板的特性和成型机理所决定,瓦楞成型必须为单齿啮合,设计楞型时必须控制在一定的包角范围之内(这里的包角是指滑动中的原纸在各接触齿顶上包角之和),如盲目的进行改制,或包角过大、造成滑动摩擦力和原纸包角处的弯曲应力超过瓦楞原纸的强度,无法向齿廓间滑动补充瓦楞成型所需的原纸量,就会阻碍纸板的成型,造成瓦楞纸破裂。因此,合理的包角量是楞型设计中的一个十分重要的技术参数。设计软件在设计楞型的同时也计算出该辊的楞型包角,并可通过计算进行调整,设计出科学、经济、合理、可靠的微型纸板。
   
      旧辊修复技术
   
      以上工艺也用于修复的各种瓦楞辊、压力辊,大大地提高其修复辊的耐用性能。瓦楞辊在修复前都要对其的直径、长度、瓦楞辊楞高、中高、跳动、硬度,表面外观状况及轴承位和装配档位等全面清洗检测,所有损伤区域和数据都必须记录在进厂入库检测报告中,并存入客户档案,以便及时与客户详细联系原辊的使用情况和修复内容。同时以计算机辅助设计楞型,并配制相对的专用精密金刚石滚轮。旧辊楞面上的缺损和崩齿在修磨前用合金钢焊丝以氩气保护焊进行补焊,除了对辊面修复外并对磨损的轴承位和其他轴位进行检测修复,还可以改制和更换整个轴头。修复后的辊子出厂应有详细的各项技术指标检验报告供用户备查存档。同时对旧辊进行测绘推算和备档,以便随时为客户制造新辊。
   
      先进的合金钢瓦楞辊的制造和修复工艺可以延长瓦楞辊的使用寿命,提高经济性能,保证瓦楞辊的各项精度指标,保证了纸板质量,同时还可以满足250m/min以上的进口高速生产线上瓦楞辊的修复和制造需要。
   
 
 
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