在楔橫軋機上下兩個軋輥中間左右位置各設一塊導板,用以控制軋件,防止軋件歪斜,保證軋制過程的穩(wěn)定,并可有效地控制產品的尺寸精度,有利于精密楔橫軋工藝的實現,見圖1。但在楔橫軋制過程中,由于冷導板和熱軋件接觸產生摩擦力,經常會使軋件的表面材料被刮下粘到導板工作面上,這部分材料有的會掉落,重新粘到工件上,在拋丸時自工件脫落,形成表面坑,見圖2,而粘到導板上的材料不掉落時,會在工件表面形成劃痕,見圖3,這兩種情況,輕者影響表面外觀,重者造成產品報廢。長期以來,導板粘料造成的產品表面坑或表面劃痕的廢品占全部廢品的50%左右,該缺陷一直困擾著我們,為解決此問題,我們進行了大量試驗,最終使該缺陷得到有效控制。
影響導板粘料的因素
導板工作面粗糙度
導板工作表面越粗糙,與軋件的有效接觸面積越小,二者相對運動時,對軋件的壓強越大,在接觸點的凸峰微切削作用下將軋件表面材料刮下,形成導板粘料,見圖4。
導板工作面硬度
導板工作面越軟,在軋制時,越容易磨損,使導板表面變粗糙,產生粘料現象。
導板工作面材料
由于導板工作表面直接與熱軋件接觸,并且承受著很大壓力下的切向和軸向的滑動摩擦。因此,如果導板材料高溫耐磨性較差時,就容易磨損,磨損后會造成工作面不光滑,軋制時,高溫軋件材料會粘到導板上。同時,導板工作面的顯微組織晶粒大小對耐磨性和粘料也有影響。
工件溫度
工件溫度越高,塑性越好,強度越低,越容易被導板刮料。同時,溫度高,還容易在工件表面產生氧化皮,氧化皮組織比正常組織疏松,容易脫落,粘到導板上。
導板安裝位置
導板上下、左右位置對軋制工藝的穩(wěn)定,產品質量影響很大。
⑴導板上下位置。
導板上下位置與軋輥的轉動方向有關,如圖5(a)所示,當軋輥逆時針旋轉時,軋件順時針旋轉,軋件容易被左導板工作面的下部和右導板工作面的上部刮傷。所以在軋輥的徑向調整好后,應將左導板調整至盡量貼向下軋輥,將右導板調整至貼向上軋輥,如圖5(b)導板實線部分。如圖6(a)所示,當軋輥順時針旋轉時,軋件逆時針旋轉,情況正好相反,左導板應貼向上軋輥,右導板應貼向下軋輥,如圖6(b)。
⑵導板左右位置。
1)導板間的距離。兩個導板工作面之間的距離Q應為軋件熱態(tài)最大直徑kd加上一定的間隙δ,見圖7,若該間隙δ過大,則容易使軋件左右擺動,產品尺寸精度差,甚至導致中心疏松,若該間隙過小,則不容易落料,甚至被卡住,或者刮料。因此,該間隙既不能過大,也不能過小。
2)工作導板位置。導板的理想狀態(tài)是軋制中心線(兩導板工作面間的中心線)與軋輥中心連線重合,如圖8(a),左右導板均不受力,但實際上軋件不是貼近左導板就是貼近右導板,或者來回交替貼左右導板,甚至出現軋件一端貼近一個導板,并不斷地變化,貼近的導板就是工作導板,為確保軋制穩(wěn)定,應盡可能使軋件始終貼近一個導板(即工作導板),這就要求軋制中心線(兩導板工作面間的中心線)偏離軋輥中心連線一定距離△,見圖8(b)。△越大,貼向右導板的力越大,但過大會加重導板磨損,形成粘料,因此應根據經驗及公式合理選擇△。
導板工作面寬度
如圖9所示,導板工作面的寬度(即導板厚度)應確保不與軋輥產生干涉。過寬,軋制時會碰到軋輥;過窄,容易刮料,因此,導板工作面寬度一般按熱態(tài)軋件最小直徑kd加一定間隙的經驗公式確定。
試驗過程
為解決導板粘料問題,在確保導板尺寸精度、導板安裝位置準確以及軋件溫度合理的前提下,我們做了如下試驗。
⑴在導板工作面上鑲嵌白鋼條。白鋼條是高速鋼,硬度高、耐磨,正常情況下,可以減少導板粘料,但該材料非常脆,抗沖擊能力差,一旦軋件卡住導板就會產生崩裂,安全風險也非常大。
⑵H13組合導板。H13是熱作模具鋼,具有抗熱裂能力,在高溫時具有較好的強度和硬度,耐磨性好。為降低導板制作成本,又能提高導板工作表面硬度和耐磨性,我們用45#鋼和H13材料做組合導板,H13做導板的工作面,熱處理后磨床磨削使用,熱處理硬度要求50~55HRC,實際硬度50HRC,該導板并未像想象的那樣耐磨,軋制不足一個班,就磨損出深坑,出現了粘料現象,軋制800多件,出現了50多件粘料坑工件。
⑶45#鋼導板工作面噴涂熱處理。噴涂工藝是近幾年興起的一種硬化零件表面的加工工藝,該工藝制作的導板工作面硬度高,表面粗糙度值小,耐磨,壽命長,使用效果不錯,但因為噴涂熱處理需要委外加工,加工時間長,成本高,一旦損壞,仍需委外處理,因此,這種導板也不太理想。
⑷滾輪導板。滾輪導板是在導板工作面上安裝數個一定長度能滾動的圓柱輪,使軋件和導板之間的滑滾動摩擦變?yōu)榧儩L動摩擦,降低摩擦力,減少導板工作面的磨損,從而可以減少粘料現象,但由于這種方式是在并不很厚的導板工作面上挖洞,做轉軸,安裝轉輪,轉軸很細,承載能力差,一旦卡鋼,就會將滾輪軸卡斷,應用效果并不十分好。
⑸D322焊條堆焊導板工作面后用手工磨削,見圖10。隨著工業(yè)技術的日益發(fā)展,堆焊的應用越來越廣泛。已從單純修復磨損零件工藝,發(fā)展成制造具有很高的耐磨、耐熱、耐蝕等特殊性能要求的雙金屬零件的重要手段,堆焊后的導板工作面硬度高達52~62HRC,但該導板使用一兩個班后就開始粘料,一直靠人工捅導板(也就是每軋一件,由人工將粘到導板上的材料用鐵棒捅下來)的辦法緩解導板粘料缺陷。這種靠人工捅導板的方法是不可靠的,一是捅導板的人員不是專職人員,既負責上料、又負責捅導板,在上料期間,導板沒人捅,就會粘料;二是粘到導板上的材料有時很結實,很難全部捅下來,剩余部分,仍然會造成工件表面缺陷,因此這種方法是不可靠的。
⑹D322焊條堆焊導板工作面后磨床磨削,見圖11。這種方法與試驗5類似,硬度相同,只是對堆焊后的導板工作面用磨床磨削,提高了表面光潔度,表面平滑如鏡面,使用30多個班才開始輕微磨損,出現輕微粘料現象,工件表面坑很淺,并未造成產品報廢,是一種較為理想的加工方法,不僅延長了導板使用壽命,減少導板粘料,降低廢品率,還節(jié)約了捅導板的人工成本。