欢迎您访问中国刷镀网!中国刷镀网——刷镀者之家

钢铁冶金

钢铁冶金设备电刷镀修复方法

发布时间:2019-05-22 10:04:46    来源:费敬银原创


轧辊轴的微动磨损及FJY电刷镀修复方法

摘要

轧辊是轧钢机械的关键总成。辊颈轴承位会因微动磨损、跑圈拉伤而超差。采用FJY系列电刷镀技术可在冷态条件下修复磨损的轴承位。与热态修复技术(热喷涂(焊)、激光熔覆等)相比,采用电刷镀法修复轧辊,不但不会对轧辊产生热影响、降低轧辊的疲劳寿命,而且可以进一步提高修复部位的耐磨性能。

关键词: 轧辊修复,轧钢机械,磨损修复,FJY 电刷镀

 

一、前言

导致机械设备出现故障的原因包括:磨损、变形、断裂和腐蚀。据统计,大约80%的机械故障是由于零件的过度磨损引起的。进一步调查还发现,磨损不仅缩短设备的使用寿命,而且还会使能耗增加30%以上。因此,研究具有相对运动或有相对运动趋势配合副之间的摩擦、磨损行为,一直是“摩擦学”领域的前沿课题。

尽管磨损的表现形式多种多样,导致磨损的原因也千差万别,一般认为,四种基本的磨损形式及其联合作用的结果,是导致零件出现磨损失效的根本原因。这四种基本磨损形式分别为:1. 磨料磨损;2. 粘着磨损;3. 疲劳磨损;4. 腐蚀磨损。

滑动摩擦副以磨料磨损为主(如导轨、液压杆、气缸、活塞等);润滑不良的摩擦副以粘着磨损为主(如发电机转子轴、曲轴等);冲击、疲劳载荷作用下的摩擦副以疲劳磨损为主(如齿轮、凸轮等);在潮湿、腐蚀环境中工作的摩擦副以腐蚀磨损为主(如搅拌器、泥浆泵、叶轮等)。

事实上,真正导致摩擦副磨损失效的原因通常是两种或两种以上的基本磨损形式共同作用的结果,如齿轮啮合面产生的麻点失效,既包括了疲劳磨损、粘着磨损,也包括磨料磨损。

 

二、    轧辊的种类及磨损形式

(一)、轧辊种类

轧辊是通过对辊挤压使轧材(金属)产生塑性变形的基本部件。根据轧辊的工作温度可将其分为冷轧辊和热轧辊两类,分别适用于轧制不同种类和用途的轧材。决定轧辊性能高低的主要技术参数包括:强度、硬度、耐热性和耐久性。其综合性能的好坏直接决定钢厂的生产效率和产品质量的高低。

1、冷轧辊

冷轧辊用于在较低温度下轧制金属板材。冷轧过程中,由于轧胚硬度较高、冷作硬化现象明显,所以冷轧辊会承受较大的轧制应力、摩擦力、局部高压、瞬间高温、以及强烈的机械振动与冲击。

2、热轧辊

热轧辊用于轧制温度较高的金属轧材。热轧钢板通常是在700℃~800℃的高温环境下挤压成形,高温合金的轧制温度甚至高达1200℃以上。与冷轧过程相比,热轧时,虽然胚料的温度高、质地软,热轧辊承受的外部作用力相对较弱,但是,热轧辊却必须具有更好的高温屈服强度、高温蠕变强度、良好的抗回火性能,并具有良好的抗高温氧化和耐腐蚀能力。

19-5-1(公众号:轧辊修复).jpg

(二)、轧辊磨损形式

1、辊面磨损

轧辊的磨损包括辊面磨损和辊颈轴承位的磨损。辊面(与轧材接触的工作面)磨损的原因较为复杂,轧辊类型、轧材性质、轧制条件不同时,具有不同磨损形式。关于辊面磨损形式与修复方法的详细介绍,请关注“中国刷镀网”中的相关论文.

2、轴承位磨损

(1)拉伤磨损

正常情况下,辊颈轴承位不易发生磨损损坏。因为轴承内圈与轴颈之间是静配合(过盈配合),轴承是采用感应加热或油热的方式进行装配的。但是,如果轧辊在使用过程中存在润滑不良、载荷过重、或强烈振动等问题,会导致轴承内滚动体破碎、卡死,从而出现轴颈拉伤、轴承跑圈现象。

(2)微动磨损

即使轴承在使用过程中不存在因润滑不良、卡死等问题导致轴承很快出现跑圈故障,也可能会在工作一段时间后,因微动磨损超差而跑内圈。微动磨损通常是指原本配合紧密(过盈配合)的零件,在一定频率振动载荷的长期作用下出现配合松动的现象。一般认为,微动磨损的作用机制是当轧辊与轧材接触面处于边界摩擦或半干摩擦条件下,摩擦力的负阻尼作用会使轧辊出现自激振动,自激振动不仅使轧辊和轧材之间因小幅微动而磨损,也会导致轴颈与轴承配合部位出现微动磨损。实际上,微动磨损的作用机理比较复杂,既包括粘着磨损、疲劳磨损、磨料磨损、也包括腐蚀(氧化)磨损(如磨损面局部发黑等)。

通过以上对轧辊磨损形式的简要分析可知,轧辊的不同部位应具有不同的性能指标。如辊面有高的表面硬度(>60HRC)、较厚的淬硬层厚度(>5mm);辊身的中间部位有良好的抗冲击性能。辊轴(辊颈轴承部位)则具有较好的韧性(硬度不高于3235HRC)。19-5-3(公众号:轧辊修复).jpg

 

三、    轧辊磨损修复方法

(一)、辊面磨损修复

在一般轧钢企业内,多采用磨削的方式修正辊型。这种修复方式只能恢复辊面的平整度,无法提高轧辊的使用寿命。

人们一直在尝试采用新型尺寸恢复方法和辊面强化技术来确保辊面磨损修复质量、延长轧辊的使用寿命。这些方法包括:堆焊、热喷涂(焊)、等离子喷涂(焊)、激光熔覆等。每一种修复方法各有其自身的优缺点。关于辊面修复方法的详细介绍请参阅《中国刷镀网》中的相关论文。

19-5-2(公众号:轧辊修复).jpg

(二)、轴承位磨损修复

与辊面修复的难易程度相比,辊颈轴承位磨损的修复要简单得多。多数人认为,能满足过盈配合要求的修复方法都可以用来修复轴承位的磨损破坏。如热喷涂、冷焊、激光熔覆、电刷镀等均可用于轴承位的磨损修复(当然也有采用粘接法进行修复的案例。若非万不得已,尽量不用此法)。然而,采用不同方法修复的轴承位,其实际使用效果却存在巨大差异。有研究表明,轴承位的早期磨损是微动磨损,只有当磨损量超过临界值后,才会出现破坏性的滑动拉伤(磨损)。

实际上,不同维修方法所得修复层的抗微动磨损能力是不一样的。抗微动磨损能力越强,轴颈的使用寿命越长。一般而言,修复层越密实、强韧性越好、与轴颈的结合越牢固,其抗微动磨损能力越强。

作者曾与中钢集团合作,评估过热喷涂、电刷镀法修复旋转机械轴承位的耐用性,结果发现,对于动平衡不良的旋转机械,喷涂法修复的轴承位,很快就出现跑圈现象。

因此,同样是修复旋转机械的轴承位,采用热喷涂、冷焊、激光熔覆、电刷镀等方法修复的耐用性是不一样的,各自具有不同的使用寿命。

19-5-4(公众号:轧辊修复).jpg

 

四、    FJY电刷镀法修复辊颈轴承位的突出特点

因为在轧辊修复现场无法对辊颈进行去应力退火,所以,为了避免热修技术存在的热应力等问题,多采用冷态修复法对辊颈进行修复。

冷态下获得的喷涂层、冷焊(贴片)层具有较大的孔隙率,在冲击载荷的反复作用下,修复层会因不断地被压实而减薄,实际过盈量越来越小,容易出现轴承跑圈现象。

激光熔覆层具有非常好的密实性和表面硬度,是修复辊颈轴承位磨损的有效方法之一。由于熔覆层表面粗糙、硬度极高,因此需要有配套的机加装备进行熔后加工,才能满足修复部位的精度要求。

电刷镀是一种公认的冷态修复技术。刷镀层的密实度与熔焊层基本一致。刷镀层的硬度、韧性可通过选择镀液品种、调控工艺参数进行适当地调整,甚至可以将镀层的性能调整到与调质钢相近的程度。

采用FJY系列电刷镀技术中的自补偿镍基合金刷镀技术,可获得镀层与基体结合力好、硬度高于调质钢的密实镀层。若在刷镀过程中,配套使用费氏特系列镀层厚度实时监测刷镀电源进行精确刷镀,可在无需辅助机加装备的轧钢车间现场进行辊颈轴承位的高精度修复。

可以认为,刷镀法是修复辊颈轴承位磨损的最简易方法之一。

19-5-6(公众号:轧辊修复).jpg

 

了解最新刷镀进展,请关注:

《中国刷镀网》(www.brush-plating.com.cn

公众号:FJY电刷镀


 

联系方式:

FJY刷镀技术工作室:西北工业大学创新科技大厦A705

地址:西安市友谊西路127号(邮政编码:710072

电话:02988893328 传真: 02988893328

手机:13991120876

联系人:费先生

电子邮件:jyfei@nwpu.edu.cn

微信号:feishixiangba

微信公众号:fjy电刷镀

 


返回