硬質合金輥環(huán)軋槽磨損的微波燒結修復裝置研究.pdf

1、硬質合金輥環(huán)(以下簡稱輥環(huán))是高速線材軋機的關鍵部件,具有硬度高、耐磨性和耐熱性好,生產效率高等特點。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,才能達到生產需求。當輥環(huán)外徑達到許用極限尺寸時則不能再重磨使用而報廢。若在其達到許用極限尺寸前及時修復磨損的軋槽,在節(jié)能降耗上具有重要意義。本文以YGH20型硬質合金輥環(huán)軋槽磨損修復為研究對象,分析了軋槽磨損修復工藝要求與實現(xiàn)機理及主要影響因素,實驗確定了基于微波燒

2、結和功能梯度燒結相結合的軋槽磨損修復工藝,并研制了相應的修復裝置。
　　本文首先對結合了微波燒結和功能梯度材料制備工藝的軋槽磨損修復裝置進行了功能分析和總體方案設計,比較后確定了即時型修復的總體方案。使輥環(huán)裝配在以心軸為裝配面的裝夾機構上,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軋槽外形一致的圓環(huán)面,從而與待修復軋槽面共同構成粉末壓模,進而實現(xiàn)粉末壓制功能。并從機構上保證了動態(tài)

3、磨具的精確定位、調隙和壓制過程中的均勻受力以及微波燒結諧振腔體密封。為保證修復層的晶粒均勻致密且無孔隙和偏析等缺陷,研究并設計了螺旋式計量型送粉機構,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。
　　研究了硬質合金梯度修復層的壓制,通過螺旋式計量型送粉機構和分結合層及修復層等兩次壓制,使軋槽硬質合金修復層具備梯度結構。調整結合層及修復層的粉末配比即可實現(xiàn)梯度修復層的性能調整和梯度過渡,從而達到輥環(huán)軋槽所要求的性能。

4、其中壓坯驅動采用了雙肘桿聯(lián)動式壓制機構,可確保將上、下模沖與待修復軋槽面共同構成粉末壓坯動態(tài)模具,實現(xiàn)雙向同步合模與壓制。
　　針對待修復軋槽面的環(huán)狀燒結工藝特征,要求對環(huán)形燒結層均勻加熱、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對所設計的微波諧振圓