硬質(zhì)合金輥環(huán)軋槽磨損的微波燒結(jié)修復(fù)裝置研究.pdf

1、硬質(zhì)合金輥環(huán)(以下簡稱輥環(huán))是高速線材軋機的關(guān)鍵部件,具有硬度高、耐磨性和耐熱性好,生產(chǎn)效率高等特點。但在高速軋制過程中因頻繁承受交變熱載荷作用易使軋槽磨損,須不斷停機重磨,才能達(dá)到生產(chǎn)需求。當(dāng)輥環(huán)外徑達(dá)到許用極限尺寸時則不能再重磨使用而報廢。若在其達(dá)到許用極限尺寸前及時修復(fù)磨損的軋槽,在節(jié)能降耗上具有重要意義。本文以YGH20型硬質(zhì)合金輥環(huán)軋槽磨損修復(fù)為研究對象,分析了軋槽磨損修復(fù)工藝要求與實現(xiàn)機理及主要影響因素,實驗確定了基于微波燒

2、結(jié)和功能梯度燒結(jié)相結(jié)合的軋槽磨損修復(fù)工藝,并研制了相應(yīng)的修復(fù)裝置。
　　本文首先對結(jié)合了微波燒結(jié)和功能梯度材料制備工藝的軋槽磨損修復(fù)裝置進行了功能分析和總體方案設(shè)計,比較后確定了即時型修復(fù)的總體方案。使輥環(huán)裝配在以心軸為裝配面的裝夾機構(gòu)上,并對裝夾后輥環(huán)軋槽磨損面提出了將壓制面分解為上、下模沖的兩個半圓環(huán)面,合起后成為完整的與待修復(fù)軋槽外形一致的圓環(huán)面,從而與待修復(fù)軋槽面共同構(gòu)成粉末壓模,進而實現(xiàn)粉末壓制功能。并從機構(gòu)上保證了動態(tài)

3、磨具的精確定位、調(diào)隙和壓制過程中的均勻受力以及微波燒結(jié)諧振腔體密封。為保證修復(fù)層的晶粒均勻致密且無孔隙和偏析等缺陷,研究并設(shè)計了螺旋式計量型送粉機構(gòu),實現(xiàn)了持續(xù)均勻精確送粉,使壓坯密度分布均勻,滿足了送粉需求。
　　研究了硬質(zhì)合金梯度修復(fù)層的壓制,通過螺旋式計量型送粉機構(gòu)和分結(jié)合層及修復(fù)層等兩次壓制,使軋槽硬質(zhì)合金修復(fù)層具備梯度結(jié)構(gòu)。調(diào)整結(jié)合層及修復(fù)層的粉末配比即可實現(xiàn)梯度修復(fù)層的性能調(diào)整和梯度過渡,從而達(dá)到輥環(huán)軋槽所要求的性能。

4、其中壓坯驅(qū)動采用了雙肘桿聯(lián)動式壓制機構(gòu),可確保將上、下模沖與待修復(fù)軋槽面共同構(gòu)成粉末壓坯動態(tài)模具,實現(xiàn)雙向同步合模與壓制。
　　針對待修復(fù)軋槽面的環(huán)狀燒結(jié)工藝特征,要求對環(huán)形燒結(jié)層均勻加熱、保溫和保壓,軋輥中心區(qū)域盡量不受熱影響。研究并設(shè)計了適合此要求的諧振頻率2.45GHz圓柱式環(huán)形微波諧振腔,使腔內(nèi)微波電場分布集中于軋槽粉末壓坯的環(huán)形區(qū)域,而腔體中部沒有或僅有微弱電場強度。并采用電磁場有限元分析軟件HFSS對所設(shè)計的微波諧振圓