1、輥壓機(jī)輥面的磨損機(jī)理
輥壓機(jī)是由兩個速度相同、相對運動的輥子組成，物料由輥子上部喂料口卸下，進(jìn)入輥間的縫隙中，在高壓研磨力的作用下(輥間壓力在50～300 mPa之間)，物料受到擠壓，受壓物料變成了密實但充滿裂紋的扁平料餅(見圖1)。
物料在兩個輥面之間相互擠壓和摩擦。從輥壓機(jī)的工作狀況可以看出，輥面的磨損類型屬于典型的高壓力磨料磨損。在磨料磨損過程中，物料顆粒在壓力作用下會使輥面產(chǎn)生彈性和塑性變形，從而在輥面亞表面層不同深處會形成循環(huán)壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，當(dāng)循環(huán)應(yīng)力超過輥子材料的疲勞強(qiáng)度時，在表面層將引發(fā)裂紋。在循環(huán)載荷作用下，亞表層的塑性變形繼續(xù)發(fā)展，在離表面一定深度的位置也將萌生裂紋，并逐步擴(kuò)展。表面層裂紋的擴(kuò)展方向是與外加應(yīng)力成45。角，經(jīng)過兩三個晶粒后，即轉(zhuǎn)向與應(yīng)力垂直的方向。而亞表層處萌生的裂紋擴(kuò)展方向是平行于表面，或與表面成1 O�！�20。的角。當(dāng)裂紋擴(kuò)展后，裂紋以上的材料斷裂剝落，這種現(xiàn)象就是疲勞磨損。綜上所述，輥子的磨損機(jī)理是輥面的高應(yīng)力磨料磨損和輥面亞表層的疲勞磨損共同作用的結(jié)果。
輥壓機(jī)運行示意圖
2、輥體及輥面材料的選用
目前在國內(nèi)外輥壓機(jī)制造中，常用的輥體材料多為Cr、w、Mo、V合金、45號鋼等鍛件，國外也有采用鑄件的。但鑄件不如鍛件使用效果好。
長期以來，對輥壓機(jī)輥面保養(yǎng)技術(shù)的研究，國內(nèi)外均進(jìn)行了大量的工作。其中，整體鑄造式、堆焊式、硬質(zhì)合金柱釘式等方法就是不同時期的研究成果。整體鑄造式屬于早期技術(shù)，目前已不多用；硬質(zhì)合金柱釘式則因其對物料中的異物過于敏感或造價過于昂貴而難于推廣使用。從對耐磨性、對工況的適應(yīng)性以及使用、維護(hù)的方便性等諸多因素考慮，目前認(rèn)為堆焊方法效果最好
3、輥面堆焊修復(fù)
⑴堆焊層數(shù)要求
根據(jù)輥壓機(jī)輥面的工作條件以及磨損機(jī)理，要求輥面硬度高，耐磨性好，抗剝落性好，輥體抗裂性以及抗疲勞性好，要達(dá)到以上條件，保證輥子運轉(zhuǎn)良好，對制造新輥材料的選用就非常重要。新輥的制造一般都是先根據(jù)設(shè)計要求鍛造好輥體，然后再在輥體表面進(jìn)行堆焊，根據(jù)輥子的工作條件，輥面的堆焊層分為四層，分別為打底層、過渡層、耐磨層和花紋層(如圖2)。
輥體堆焊示意圖
打底層的作用是保證堆焊層與輥體結(jié)合良好， 防止整個堆焊層剝落，同時要求抗裂性好，能夠有 效阻止輥面的焊接裂紋和疲勞裂紋向輥體延伸、發(fā)展，保護(hù)輥體不受破壞；過渡層的作用是既要保證 與打底層和耐磨層具有非常良好的結(jié)合性，又要對耐磨層有很好的支撐作用，這就要求過渡層材料的 硬度要高于打底層；耐磨層要求堆焊金屬具有較高的焊態(tài)硬度和良好的抗裂性，具有優(yōu)異的抗磨損和抗擠壓綜合性能，要求耐磨層材料的硬度要高于過渡層；花紋層是直接工作面，要求比耐磨層具有更加優(yōu)異的耐磨粒磨損性能和抗擠壓磨損性能，材料的硬度最高。輥子堆焊完以后，堆焊層的硬度從內(nèi)到外呈梯度分布，逐漸升高，這樣既能保證輥面耐磨性好，又能保證能夠承受強(qiáng)大的沖擊力、抗裂性和抗疲勞性能。
⑵ 修復(fù)方式
堆焊成功的關(guān)鍵在于合理設(shè)計輥面的耐磨材質(zhì)和花紋形式以及制定輥面局部和整體的現(xiàn)場修復(fù)工藝。局部修復(fù)需根據(jù)損傷深度確定修復(fù)層。修復(fù)耐磨層前應(yīng)對表面水泥灰和輥面疲勞層進(jìn)行清理，補(bǔ)焊材料應(yīng)與原輥體有良好的相容性和良好的冷焊效果，同時應(yīng)焊過渡層，以避免焊接應(yīng)力太大，破壞原輥體。局部修復(fù)一般采用焊條或CO：氣保護(hù)焊絲等進(jìn)行堆焊。整體修復(fù)是指對輥體局部反復(fù)修復(fù)5～8次后，由于母體反復(fù)承受高壓擠壓應(yīng)力作用，焊接微裂紋不斷擴(kuò)展，輥體會產(chǎn)生一定厚度的疲勞層，用碳弧氣刨在磨損比較嚴(yán)重的輥面上刨出幾道槽檢查裂紋情況，會發(fā)現(xiàn)輥子深處有很多層狀裂紋，較淺的距輥面約10 mm，較深的距輥面約20～30 mlTl，局部深達(dá)50～60 mlil，并且多數(shù)裂紋都沿輥子周向延伸。從刨掉的料塊來看，下表面呈植物年輪狀，一圈沿著一圈向外擴(kuò)展。由此也可看出，輥子的破壞形式是高應(yīng)力磨料磨損及疲勞磨損的綜合表現(xiàn)。此時若再直接補(bǔ)焊，易產(chǎn)生層間脫落，故需對輥體疲勞層進(jìn)行徹底修理后進(jìn)行耐磨堆焊整體修復(fù)，同時配合適當(dāng)?shù)臒崽幚�。疲勞層的清理一般采用碳弧氣刨或電熔刨，用砂輪打磨表面，用車床車圓，徹底清理可能存在的增碳層，然后采用埋弧堆焊的方法進(jìn)行修復(fù)。無論局部或整體修復(fù)，輥體的圓度誤差和兩輥直徑誤差都不能太大，否則會引起輥壓機(jī)水平振動和兩擠壓輥不均勻載荷加大。
⑶、輥面花紋選擇
目前國內(nèi)外常用的輥面耐磨花紋形式如圖2--0所示。
輥壓機(jī)輥面的磨損為高應(yīng)力磨損，其耐磨效果決定于輥面耐磨材料的表面硬度及韌性。對輥面進(jìn)行花紋處理，有以下幾個優(yōu)點：增加輥子扒料力度，提高擠壓效率；輥面有效形成料餅，提高輥體耐磨性；磨損首先從花紋開始，對輥體是一個有效的保護(hù)。 從長期的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，采用橫條紋具有許多顯著的優(yōu)點。首先，操作工藝簡單，人為影響因素減少；其次，用作耐磨花紋焊接的材料大都耐磨性很好，但抗裂性稍差，花紋焊層上或多或少地存在裂紋，采用橫條花紋，裂紋行走方向單一，均為橫向裂紋，裂紋止于橫條，不會延伸至輥體，花紋之間不交錯，裂紋不會相互延伸交叉，輥面應(yīng)力小，輥面運行過程裂紋不會對輥體造成破壞，不會出現(xiàn)輥體剝落掉塊現(xiàn)象；同時在進(jìn)行局部維修中，工藝簡單，只需對磨損嚴(yán)重的花紋進(jìn)行處理，而不會影響其他部位花紋的使用。采用菱形花紋，耐磨花紋相對面積增加，對耐磨性的提高有好處，存在的問題是堆焊層交錯相連，裂紋縱橫交錯，受各方向應(yīng)力影響，裂紋會延至母體。雖然這種花紋形式有好的扒料作用，形成的料餅效果好，但由于裂紋多，走向復(fù)雜，在輥壓機(jī)高應(yīng)力作用下容易出現(xiàn)剝落，局部出現(xiàn)剝落后，由于裂紋影響到輥體，且重新修復(fù)菱形條又與原先菱形條縱橫交叉，對母體影響更大，經(jīng)常導(dǎo)致的結(jié)果是整體修復(fù)后，使用過程中一旦出現(xiàn)剝落，就止不住，以至于一月一修，維修量特別大。短棒狀和點狀不易形成料墊，對輥體保護(hù)不足；鋸齒狀花紋工藝復(fù)雜，對設(shè)備及人員要求很高，不利于推廣及現(xiàn)場操作。綜合我們的實際經(jīng)驗及研究結(jié)果，我們認(rèn)為對輥面進(jìn)行橫條紋處理是最簡便易行的方法。
⑷、對輥壓機(jī)輥面的要求
輥壓機(jī)擠壓輥要求輥面有很高的硬度，一般要求HRC≥55，而且對表面裂紋的數(shù)量及分布都是有比較嚴(yán)格限制的，以免裂紋在高應(yīng)力反復(fù)作用下擴(kuò)展、連網(wǎng)。同時在輥體運行中，不允許出現(xiàn)局部或大面積剝落、掉塊現(xiàn)象。因此，對擠壓輥用堆焊材料及其工藝有很高的要求。
⑸、堆焊修復(fù)材料的選擇
根據(jù)輥壓機(jī)的工況及輥面磨損情況，決定材料必須硬度、耐磨性及韌性相結(jié)合。同時硬層材料不易堆焊過厚，否則在高應(yīng)力作用下易剝落。這就需要在母體與硬層之間堆焊過渡層材料，在輥體徑向形成硬度遞增的梯度，提高輥體堆焊層的結(jié)合。
在輥壓機(jī)技術(shù)的引進(jìn)和國產(chǎn)化過程中，鄭州機(jī)械研究所與專業(yè)制造輥壓機(jī)的企業(yè)——洛陽礦山機(jī)器廠合作，經(jīng)過分析輥壓機(jī)輥面的磨損機(jī)理，通過大量的耐磨實驗，對材料進(jìn)行深人研究及I生能對比，研制生產(chǎn)出了ZD系列埋弧堆焊藥芯焊絲、C02氣保護(hù)藥芯焊絲及焊條。目前采用一ZD系列埋弧焊絲對輥子進(jìn)行新輥制造及舊輥再生性堆焊修復(fù)，采用ZD系列C02氣保護(hù)焊絲或焊條進(jìn)行現(xiàn)場局部輥體的維修。良好的材料性能配合適宜的焊接工藝，取得了良好的效果。一Z1-)1韌性好，作為止裂層，堆焊在最底層，與母材相連；ZD2強(qiáng)度高，可抵抗較高的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，起到很好的緩沖作用，作為緩沖層材料，堆焊在ZDl上面；ZD3為輥面堆焊材料，焊接工藝良好，抗裂性優(yōu)良，同時也具有良好的抗磨損性能，堆焊層硬度大于HRC55，輥面保證不裂，該材料具有了耐磨性及良好韌性的有效結(jié)合，非常適于輥壓機(jī)高應(yīng)力工況，7I)3 10屬于高合金堆焊材料，耐磨性能優(yōu)異，作為花紋堆焊材料，HRC硬度在57～62之間，花紋上面會出現(xiàn)少量細(xì)小裂紋，但由于ZD3良好的韌性，裂紋不會向zD3堆焊層擴(kuò)展。而輥體沒有裂紋的最大優(yōu)勢在于在高應(yīng)力作用下，不容易在輥體內(nèi)部積存太多水泥粉塵導(dǎo)致輥體局部發(fā)空，而出現(xiàn)大面積剝落。為保證修復(fù)質(zhì)量，清理工作非常重要。對于舊輥子修復(fù)，清理時間與堆焊時間基本對半，甚至多于堆焊時間，底部清理徹底，是保證堆焊層良好結(jié)合性的前提條件。堆焊時首先將輥子整體預(yù)熱到一定溫度，用一ZDl堆焊使輥體找圓，后上車床車圓；而后連續(xù)堆焊ZD2、ZD3、ZD310，全部焊完后，再把輥體整體預(yù)熱一下，用保溫材料將輥體仔細(xì)包好，緩冷。局部修復(fù)或現(xiàn)場維修時預(yù)熱溫度可適當(dāng)?shù)鸵恍?/SPAN>
⑹、使用效果
根據(jù)不同的水泥廠使用情況來看，拆下來采用埋弧自動焊大修的輥面使用效果最好，輥子使用壽命均在6 000 h以上，有的已突破10 000 h�，F(xiàn)場維修建議采用C0：氣保護(hù)藥芯焊絲或焊條。建議水泥廠在使用輥壓機(jī)時，對輥面要維護(hù)好，不要等輥面磨損到實在不能使用了再堆焊。如果耐磨花紋磨損完了，失去了最外面耐磨層的保護(hù)，下面的過渡層磨損就會很快，這是對輥壓機(jī)致命的破壞。對輥壓機(jī)輥面的及時堆焊維護(hù)是保證輥壓機(jī)使用壽命的關(guān)鍵。輥面維護(hù)得好，可大大減少停機(jī)堆焊次數(shù)。
江蘇鵬飛集團(tuán)管理理念： 生產(chǎn)過程零缺陷、產(chǎn)品品質(zhì)百分百、售后服務(wù)優(yōu)加優(yōu)。江蘇鵬飛集團(tuán)全國大型的球磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)基地，提供日產(chǎn)8000噸級以下回轉(zhuǎn)窯等水泥機(jī)械成套設(shè)備的生產(chǎn)制造、安裝調(diào)試。主要產(chǎn)品：水泥回轉(zhuǎn)窯|鈦白粉回轉(zhuǎn)窯|石灰回轉(zhuǎn)窯|紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯|水泥球磨機(jī)|礦渣球磨機(jī)|粉煤灰球磨機(jī)|風(fēng)掃煤磨|水泥熟料輥壓機(jī)|礦渣輥壓機(jī)|煤立磨||礦渣立磨|鋁釩土立磨|
