本發明涉及一種焊接式鍍鉻輥的制備方法。

背景技術：

焊接式鍍鉻輥一般為薄壁輥，如圖1所示，鍍鉻輥由兩部分組成：輥筒1和套筒2，薄壁輥由以下工藝制備而成：

輥筒1：備料——粗車——ut——調質——半精車——淬火處理——精車(內孔、外圓周面)。

套筒：備料——粗車——精車配合外圓周面。

拼裝：焊接——修正孔口——半精車(輥筒外圓周面、套內孔)——靜平衡試驗——去重(借偏心)——精車——動平衡——修孔口——精磨外圓周面——精車套——毛化鍍鉻。

1、由于材料的特性，產品在熱處理過程中，極易收縮和扭曲變形，難以保證產品淬火深度的均勻性和硬度要求，易導致產品報廢。

2、產品在淬火前，為防止淬火的收縮和扭曲變形，給后續工序留了較多的余量，給加工帶來了一定的難度。

3、產品熱處理后與套焊接，易產生焊接裂紋，給產品最終質量帶來一定的風險，其原因在于，由于輥筒表面具有較高的硬度，焊接時需預熱150℃-200℃，采用小電流快速、分段焊接，減小焊接熱影響區，焊后緩冷，減小應力，防止裂紋，該工藝流程控制要求嚴格，容易產生焊接裂紋。

4、產品平衡精度不高，需通過多次平衡，易產生偏心誤差，對外圓周面淬火硬度的均勻性和深度帶來一定的影響。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種避免出現裂紋的焊接式鍍鉻輥的制備方法。

解決上述技術問題的技術方案如下：

焊接式鍍鉻輥的制備方法，包括輥筒加工的工序、套筒加工的工序、輥筒與套筒焊接的工序以及焊后的處理工序，所述輥筒加工的工序包括以下步驟：

對鍛造成形的輥筒進行正火處理的步驟；

對輥筒的外圓周面以及內孔進行粗車，控制該外圓周面的圓度、粗糙度以及余量的步驟；

通過淬火以及高溫回火對輥筒進行調質處理，控制輥筒的硬度的步驟；

采用數控車床半精車輥筒的外圓周面以及內孔的步驟；

所述套筒加工的工序包括以下步驟：

對套筒的外圓周面以及內孔進行粗車的步驟；

輥筒與套筒焊接的工序包括以下步驟：

輥筒和套筒，在預熱150-250℃后，將輥筒和套筒進行焊接得到輥本體的步驟；

焊后的處理工序包括：

對輥本體進行除應力的步驟；

對輥筒的外圓周面進行中部高兩端低的弧形面半精車的步驟；

對輥本體進行淬火的步驟；

對輥筒的外圓周面進行粗磨的步驟；

對輥筒和套筒的內孔進行半精車的步驟；

檢測輥本體的不平衡量，基于平衡量大于150g時，采用車床上的卡盤夾持裝置對輥本體夾持以借偏心，精車輥筒的外圓周面以及輥筒和套筒的內孔以消除不平衡量的步驟；

在輥本體表面鍍上鉻從而得到焊接式鍍鉻輥。

進一步地，在輥筒加工的工序中，所述粗車是采用普通車床車削外圓周面，留5.5-6.5mm的車削余量，外圓周面的圓度在0.2以內，粗糙度為ra6.3um。

進一步地，在焊后的處理工序中，所是對輥筒的外圓周面進行中部高兩端低的弧形面半精車的步驟是采用數控車床車削輥筒的外圓周面，確保外圓周面的中部留2.2+0.2mm磨削余量，外圓周面的兩端留1.4+0.2mm磨削余量。

進一步地，在焊后的處理工序中，所述淬火的步驟是采用中頻感應圈，淬火功率為220-230kw；淬火速度為250r/min；淬火溫度為850-870℃，噴水冷卻，在300-320℃的烘箱環境下保溫6h后空冷經過淬火后在輥筒的兩端形成長度為35-45mm的軟帶。

進一步地，在焊后的處理工序中，在對輥本體的不平衡量檢測與鍍鉻的步驟之間，還包括以下步驟：

對輥本體進行動平衡的步驟；

根據動平衡結果，在套筒上采用去重法進行平衡的步驟。

進一步地，所述去重后，還包括：

采用磨床粗磨輥筒的外圓周面的步驟；

采用車床架中心架，精車套筒內孔，確保同軸度在0.02mm以內的步驟。

進一步地，所述卡盤夾持裝置包括連接于車床主軸上的第一卡盤夾持機構和連接于車床尾座上的第二卡盤夾持機構。

進一步地，所述第一卡盤夾持機構為三爪卡盤或四爪卡盤。

進一步地，所述第二卡盤機構包括外殼、法蘭、卡盤、具有螺紋的卡爪、絲桿，外殼的一端為莫氏柄，外殼上設有裝配孔，法蘭的一端設有軸，該軸伸入到外殼的裝配孔中并通過軸承與外殼連接成一體，所述卡盤的一端與法蘭的另一端固定連接，卡盤的另一端設有槽，槽的壁面上設有螺紋，所述卡爪配合在卡盤上的槽中，所述絲桿伸入到卡盤上的槽中后分別與槽壁上的螺紋和卡爪上的螺紋連接，卡爪在絲桿的旋轉下沿卡盤的徑向位移。

本發明的優點如下：

1、通過控制焊接時輥筒與套筒間隙，有效防止輥筒淬火收縮產生裂紋的風險。

2、通過先焊接再淬火處理的工藝，解決了輥筒先淬火然后拼裝焊接，易產生裂紋的問題。

3、淬火前輥筒做成一定的r型凸度，解決了淬火后由于輥筒變形，導致輥筒淬火硬度深度不均的問題。

4、通過普通車床雙四爪卡盤的運用，解決了原產品平衡精度不高，給產品最終質量帶來風險的可能性。

5、采用了偏心偏移法和去重相結合的平衡技術，確保了產品的動平衡的實現。

附圖說明

圖1為本發明的鍍鉻輥的示意圖；

圖2為本發明中鍛造成形的輥筒的示意圖；

圖3為輥本體通過車床的雙四爪卡盤裝置進行夾持進行借偏心的示意圖；

圖4為本發明中的卡盤夾持裝置的示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的焊接式鍍鉻輥的制備方法，包括輥筒加工的工序、套筒加工的工序、輥筒與套筒焊接的工序以及焊后的處理工序，以下對每部分的工序進行說明：

一、所述輥筒加工的工序包括以下步驟：

1、鍛造坯料，正火處理：

對鍛造成形的輥筒進行正火處理，硬度控制≤228hb，對鍛造成形的輥筒進行正火處理的步驟。

2、粗車：

對輥筒的外圓周面以及內孔進行粗車，控制該外圓周面的圓度、粗糙度以及余量；優選地，采用普通車床車削輥筒外圓周面φ350，余量控制6mm，圓度達到0.2，粗糙度達ra6.3um。輥筒的內孔加工至φ300以內，目的是減少淬火的變形。

3、調質處理(淬火+高溫回火)：

通過淬火以及高溫回火對輥筒進行調質處理，控制輥筒的硬度，優選地，硬度控制在hrc26-32。

4、半精車：

采用數控車床半精車輥筒的外圓周面以及內孔的步驟。優選地，采用普通車床或數控車床車削輥筒的外圓周面和內孔，精車配合內孔，要求粗糙度ra1.6以上。重點在于控制中心孔的同軸度。

二、套筒加工的工序包括以下步驟：

1、備料：

采用普通中碳鋼

2、粗車：

對套筒的外圓周面以及內孔進行粗車。優選地，采用普通車床或數控車床車削套筒的外圓周面(要求與輥筒配合內孔采用間隙配合，控制間隙0.25-0.40mm，考慮輥筒焊接和淬火收縮量)和內孔φ200(留有余量6mm)，精車配合內孔。重點在于控制套外圓周面與端面的垂直度。

3、焊接：

三、輥筒與套筒焊接的工序包括以下步驟：

1、輥筒和套筒，在預熱150-250℃后，將輥筒和套筒進行焊接得到輥本體。優選地，將輥筒和套筒在預熱到200℃后，采用手工焊(風焊)將輥筒和套筒焊接成一體，得到所述輥本體。預熱可改善焊接區域塑性，減少焊后殘余應力。

四、焊后的處理工序包括：

1、對輥本體進行除應力的步驟；優選地，對焊后成型的輥本立即進行消除應力的熱處理，消除應力的方式為，將輥本體在600-650℃的環境中進行回火。

2、半精車：

對輥筒的外圓周面進行中部高兩端低的弧形面半精車。優選地，所述半精車是采用數控車床車削輥筒的外圓周面，確保外圓周面的中部留2.2+0.2mm磨削余量，外圓周面的兩端留1.4+0.2mm磨削余量。目的：通過淬火后外圓周面的收縮變形，控制產品磨削后淬火深度的均勻性和表面硬度的均勻性。

3、磁粉探傷，確保材料淬火前無裂紋；

4、淬火：

對輥本體進行淬火。優選地，所述淬火是采用中頻感應圈，淬火功率為220-230kw；淬火速度為250r/min；淬火溫度為850-870℃，噴水冷卻，在300-320℃的烘箱環境下保溫6h后空冷經過淬火后在輥筒的兩端形成長度為35-45mm的軟帶。

5、精車修正孔口：

采用普通車床或數控車床架中心架修正套筒的孔口，便于磨削。

6、粗磨外圓周面：

對輥筒的外圓周面進行粗磨。優選地，采用磨床粗磨輥筒外圓周面，確保圓柱面全部磨出，目的確保后續基準和平衡的精度。

7、半精車：

對輥筒和套筒的內孔進行半精車。優選地，采用車床或數控車床架中心架，精車輥筒和套筒內孔，確保同軸度在0.02mm以內。

8、靜平衡：通過靜平衡，驗證產品平衡精度。

9、借偏心(修兩端中心孔)：

檢測輥本體的不平衡量，基于平衡量大于150g時，采用車床上的卡盤夾持裝置對輥本體夾持以借偏心，精車輥筒的外圓周面以及輥筒和套筒的內孔以消除不平衡量的步驟；

10、動平衡：驗證產品精度要求。

11、去重平衡：根據動平衡結果，在套位置采用去重法進行平衡。

12、精磨外圓周面：采用普通m1350磨床粗磨輥筒外圓周面至成品。

13、精車套筒：采用普通車床或數控車床架中心架，精車套內孔，確保同軸度在0.02mm以內。

14、毛化鍍鉻：在輥本體表面鍍上鉻從而得到焊接式鍍鉻輥，鍍鉻的厚度為0.08-0.1mm。

如圖2和圖3所示，在上述實施工藝過程中所用的卡盤夾持裝置包括連接于車床主軸13上的第一卡盤夾持機構14和連接于車床尾座15上的第二卡盤夾持機構。所述第一卡盤夾持機構14為三爪卡盤或四爪卡盤。所述第二卡盤機構包括外殼16、法蘭17、卡盤18、具有螺紋的卡爪19、絲桿20，外殼16的一端為莫氏柄，外殼16上設有裝配孔，本發明中的外殼16，是在原有機床的連接于所述尾座15上的頂尖改造而成，即將頂尖具有尖部的一端設置成一個平面，并沿頂尖的軸向開設裝配孔，該裝配孔為臺階孔，而原有頂尖的另一端為莫氏柄，因此，本發中的外殼16一端部為莫氏柄，這樣，在不改變車床原有尾座結構的情況下，通過外殼16即可與尾座15進行連接。法蘭17的一端設有軸17a，該軸17a伸入到外殼16的裝配孔中并通過軸承與外殼16連接成一體，外殼16的裝配孔從外殼本體向莫氏柄的方向依次分成第一內孔、第二內孔、第三內孔、第四內孔，第一內孔至第四內孔的孔徑依次減小，軸承包括第一軸承21、第二軸承22、第三軸承23、第四軸承24、第五軸承25，第一軸承21和第二軸承22安裝在外殼16的第二內孔中，第三軸承23安裝在第三內孔中，第四軸承24和第五軸承25安裝在第四內孔中，而第一內孔中安裝端板26，用于對第一軸承21進行軸向限位，優選地，第一軸承21和第二軸承22采用圓柱滾子軸承，第三軸承23采用推力球軸承，第四軸承24采用單列滾針軸承，第五軸承25采用調心球軸承。所述卡盤18的一端與法蘭17的另一端固定連接，卡盤18的另一端設有槽，槽沿著卡盤的徑向布置，槽的數至少為三個，本實施方式中，槽的數量為四個，在每個槽的壁面上設有螺紋。所述卡爪19配合在卡盤18上的槽中，所述絲桿20伸入到卡盤上的槽中后分別與槽壁上的螺紋和卡爪19上的螺紋連接，卡爪19在絲桿20的旋轉下沿卡盤的徑向位移，從而調整卡爪19的夾持位置。本發明的卡盤夾持裝置改變了傳統v型架的裝夾方式，不但利用于現有的四爪卡盤，又對機床上原有的頂尖進行了改造，從而形成了一種新的高精度夾持的旋轉體。本發明的卡盤夾持裝置的優點如下：

本發明在夾持時可以在十字方向進行徑向調節，便于精度控制；

可以通過正、反卡爪的運用，擴大產品夾持范圍；

通過特定的軟卡爪(正、反形式)可以有效保護產品的夾持表面；

通過兩端四爪，結合千分表a，同步調整偏移量的方式，提高了產品平衡精度。