專利名稱：一種膠結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種專用于金屬壓力加工用的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，尤其是棒材等小型材軋機用的膠結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金軋輥具有具有卓越的耐磨、耐蝕及單槽軋制壽命，能顯著提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點，得到了越來越多的重視。如在高線精軋和預(yù)精軋機架上，由硬質(zhì)合金輥環(huán)與輥軸組成的整體硬質(zhì)合金軋輥已得到廣泛的應(yīng)用。然而，這種整體硬質(zhì)合金軋輥對于要求能承受較大軋制負荷和軋制扭矩的較大尺寸的棒材等小型材軋機來說，無論是從性能上還是從經(jīng)濟上均是不合適的。
為了解決硬質(zhì)合金在小型材軋機軋輥及線材中軋軋輥的應(yīng)用問題，一種硬質(zhì)合金/鐵基材料組成的復(fù)合輥環(huán)技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)出來，與整體硬質(zhì)合金輥環(huán)相比，復(fù)合輥環(huán)抗彎強度和抗沖擊性能高，能傳遞較大扭矩，與輥軸裝配方式靈活，并可降低30％的硬質(zhì)合金成本，既可用于棒材等小型軋機上，又可應(yīng)用在高線軋機中軋機架，從而拓寬了硬質(zhì)合金軋輥在金屬軋制加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
現(xiàn)有的復(fù)合輥環(huán)制造工藝有冶金復(fù)合和膠結(jié)復(fù)合兩大類。冶金復(fù)合包括鑄造、熔焊、熱壓擴散等，如CN1843644《一種高線硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)及其制造方法》公開的一種將輥環(huán)基體與硬質(zhì)合金粉料同時裝入石墨模具，經(jīng)熱壓燒結(jié)和正壓燒結(jié)制造復(fù)合輥環(huán)的工藝；CN1370644《硬質(zhì)合金——鑄鋼復(fù)合軋輥及其制備方法》公開的硬質(zhì)合金環(huán)與鋼基體之間有一互溶過渡區(qū)，鑄型在澆注前和澆注中需加熱的鑄造復(fù)合工藝，ZL00234186.7《碳化鎢復(fù)合輥環(huán)結(jié)構(gòu)》公開的采用銅、鎳、銀等在真空中將硬質(zhì)合金外環(huán)與鋼內(nèi)環(huán)硬釬焊的復(fù)合方式等。這些冶金復(fù)合輥環(huán)雖然具有內(nèi)外環(huán)結(jié)合強度高、耐溫性能好、可降低硬質(zhì)合金成本的優(yōu)點，但工藝復(fù)雜，而且由于在高溫中制造，還可能存在硬質(zhì)合金性能下降、結(jié)合層因熱膨脹率不同導(dǎo)致的各種應(yīng)力缺陷。
膠結(jié)復(fù)合能避免上述冶金復(fù)合的缺點，但現(xiàn)有的膠結(jié)復(fù)合工藝存在一些缺點，如CN1513617《硬質(zhì)合金復(fù)合軋輥》公開的用含凸出部分的輥軸直接與硬質(zhì)合金輥環(huán)粘接成的復(fù)合軋輥工藝，CN1389320《一種復(fù)合粘結(jié)硬質(zhì)合金軋輥的制造工藝》公開的用電化學(xué)成膜處理過的輥軸與硬質(zhì)合金輥環(huán)及擋圈膠粘復(fù)合工藝；這兩種整體膠結(jié)復(fù)合軋輥在應(yīng)用到較高軋制力和軋制扭矩的場合時，為提高抗沖擊性能其硬質(zhì)合金輥環(huán)厚度要求相應(yīng)增加，從而提高了昂貴的硬質(zhì)合金成本，同時拆裝運輸也不方面；另一種如CN1597161《硬質(zhì)合金復(fù)合軋輥環(huán)的生產(chǎn)方法》公開的用氧化銅+磷酸無機膠在80-400℃固化，并在復(fù)合面開R1鍵槽制造的硬質(zhì)合金/鋼復(fù)合輥環(huán)，其密集鍵槽的加工成本和難度大，且在承受較高軋制力和軋制扭矩的應(yīng)用場合時，膠層有可能松動造成鍵槽碎裂的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一種工藝簡單、具有更大抗沖擊及傳遞扭矩能力的膠結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，它既可用于棒材、帶材等各種小型材軋機上，也可應(yīng)用在高線軋機中軋機架。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，它包括一可固定在輥軸上的鐵基輥環(huán)座，該鐵基輥環(huán)座上膠結(jié)有硬質(zhì)合金環(huán)，在硬質(zhì)合金環(huán)一側(cè)的鐵基輥環(huán)座上還固連有鋼質(zhì)端面環(huán)。
所述的鋼質(zhì)端面環(huán)分別與鐵基輥環(huán)座和相鄰的硬質(zhì)合金環(huán)端面膠結(jié)，并用固定螺栓與鐵基輥環(huán)座相互固連。
所述的膠結(jié)采用無機膠或有機膠并至少構(gòu)成一層膠結(jié)層。
本發(fā)明所述的復(fù)合輥環(huán)帶有輥環(huán)座，它可提高抗沖擊性能及傳遞扭矩能力，并具有制造方便，成本低等特點。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明輥環(huán)直徑與軋機扭矩、端面復(fù)合輥環(huán)、無端面復(fù)合輥環(huán)扭矩的關(guān)系。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作詳細的介紹圖1所示，本發(fā)明包括一可固定在輥軸上的鐵基輥環(huán)座1，該鐵基輥環(huán)座1上膠結(jié)有硬質(zhì)合金環(huán)2，在硬質(zhì)合金環(huán)2一側(cè)的鐵基輥環(huán)座1上還固連有鋼質(zhì)端面環(huán)3，并將硬質(zhì)合金環(huán)2夾緊在鐵基輥環(huán)座1和鋼質(zhì)端面環(huán)3之間。
如圖1所示的帶有鐵基輥環(huán)座1的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)結(jié)構(gòu)，其傳遞扭矩的膠結(jié)層有二處，一處使硬質(zhì)合金環(huán)2內(nèi)圓復(fù)合層，一處是硬質(zhì)合金環(huán)2的端面復(fù)合層。
所述的鋼質(zhì)端面環(huán)分別與鐵基輥環(huán)座和相鄰的硬質(zhì)合金環(huán)端面膠結(jié)，并用固定螺栓與鐵基輥環(huán)座相互固連。所述的膠結(jié)采用無機膠或有機膠并至少構(gòu)成一層膠結(jié)層。
本發(fā)明所述的鐵基輥環(huán)座有4個方面的作用(1)輥環(huán)座內(nèi)端面可增加與硬質(zhì)合金環(huán)粘結(jié)面積，提高傳遞扭矩能力；(2)輥環(huán)座端面對硬質(zhì)合金有一定壓應(yīng)力，能增加硬質(zhì)合金環(huán)端面部分抗沖擊性能，并具防碰作用；(3)輥環(huán)座具有沖擊應(yīng)力吸收作用，能提高硬質(zhì)合金環(huán)的抗沖擊性能；(4)輥環(huán)座端面鍵槽可方便與輥軸裝配，并能增加傳遞扭矩的能力；(5)端面環(huán)膠結(jié)后，可與輥環(huán)座用螺拴固定，以提高復(fù)合強度和傳遞扭矩能力。
下面舉例說明輥環(huán)座端面對提高傳遞扭矩作用。設(shè)硬質(zhì)合金環(huán)外徑切向軋制力Fr，硬質(zhì)合金輥環(huán)外徑r，內(nèi)徑d，工作面長度h，膠結(jié)面剪切強度p，M1為軋制扭矩，M2復(fù)合輥環(huán)傳遞的扭矩，參照圖1有M1＝Fr*r/2；M2＝π*P*h*d2/2+4*m*P*[(r/2)3-(d/2)3}/3根據(jù)上式，可以看出軋制扭矩M1和復(fù)合輥環(huán)傳遞扭矩M2都是硬質(zhì)合金外徑r的函數(shù)。根據(jù)實例1條件軋機最大扭矩＝18KN.m，徑向軋制力Fr＝112KN，d＝250mm，r＝320mm-280mm，h＝130mm，p＝11MPa，取安全系數(shù)k＝10倍；可以得到圖2所表示的硬質(zhì)合金輥環(huán)外徑與軋機扭矩、復(fù)合輥環(huán)傳遞扭矩、硬質(zhì)合金內(nèi)圓面?zhèn)鬟f扭矩的關(guān)系曲線。根據(jù)圖2，當(dāng)膠結(jié)層剪切強度為11MPa時，無輥環(huán)座的膠結(jié)復(fù)合輥環(huán)，如CN1597161《硬質(zhì)合金復(fù)合軋輥環(huán)的生產(chǎn)方法》公布的結(jié)構(gòu)，是不能滿足軋制扭矩要求的，而本發(fā)明的帶輥環(huán)座的復(fù)合輥環(huán)能滿足傳遞軋制扭矩的要求。從圖2還可知，硬質(zhì)合金輥環(huán)外徑越大，輥環(huán)座端面膠結(jié)對傳遞扭矩的作用就越大，因此，本發(fā)明的帶輥環(huán)座的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)在軋制扭矩較大以及硬質(zhì)合金輥環(huán)較大的應(yīng)用場合效果更明顯。
實例1在棒材軋機成品機架上的應(yīng)用發(fā)明的膠結(jié)復(fù)合輥環(huán)與滾軸R6配合成復(fù)合軋輥，試驗在Pomini棒材軋機成品架進行，軋機扭矩M1＝18KN，軋槽孔型直徑為Φ116mm；硬質(zhì)合金輥環(huán)外徑320mm，內(nèi)徑250mm，長度130mm，與輥環(huán)座采用化學(xué)膠沾結(jié)；復(fù)合輥環(huán)座內(nèi)徑230mm，端面采用鍵槽與緊固螺母相鍥結(jié)合，實驗結(jié)果見表1。
表1復(fù)合輥環(huán)在棒材成品架的過鋼量


實例2在棒材成品前架上的應(yīng)用發(fā)明的膠結(jié)復(fù)合輥環(huán)與滾軸R6配合成復(fù)合軋輥，試驗在Pomini棒材軋機成品機架進行，軋機扭矩M1＝18KN，軋槽孔型直徑為Φ18mm；硬質(zhì)合金輥環(huán)外徑320mm，內(nèi)徑250mm，長度130mm，與輥環(huán)座采用化學(xué)膠沾結(jié)；復(fù)合輥環(huán)座內(nèi)徑230mm，端面采用鍵槽與緊固螺母相鍥結(jié)合，實驗結(jié)果見表2。
表2復(fù)合輥環(huán)在棒材成品前架的過鋼量

實例3帶材軋機假設(shè)某帶材軋機最大扭矩M＝80KN.m，徑向軋制力Fr＝5000KN，工作面寬度h＝100mm，硬質(zhì)合金軋輥外徑r＝320mm，允許修磨20mm，，內(nèi)徑d＝250mm，復(fù)合輥環(huán)傳遞扭矩安全系數(shù)＝10，經(jīng)計算可知無端面復(fù)合輥環(huán)要求復(fù)合層剪切強度為82MPa，顯然，化學(xué)膠很難保證該強度。而采用有帶輥環(huán)座的復(fù)合輥環(huán)，膠結(jié)層剪切強度達到50MPa即可，顯然，這是可以達到的。
權(quán)利要求
1.一種膠結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，它包括一可固定在輥軸上的鐵基輥環(huán)座(1)，其特征在于該鐵基輥環(huán)座(1)上膠結(jié)有硬質(zhì)合金環(huán)(2)，在硬質(zhì)合金環(huán)(2)一側(cè)的鐵基輥環(huán)座(1)上還固連有鋼質(zhì)端面環(huán)(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，其特征在于所述的鋼質(zhì)端面環(huán)(3)分別與鐵基輥環(huán)座(1)和相鄰的硬質(zhì)合金環(huán)(2)端面膠結(jié)，并用固定螺栓與鐵基輥環(huán)座(1)相互固連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膠結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，其特征在于所述的膠結(jié)采用無機膠或有機膠并至少構(gòu)成一層膠結(jié)層。
全文摘要
一種膠結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，它包括一可固定在輥軸上的鐵基輥環(huán)座，該鐵基輥環(huán)座上膠結(jié)有硬質(zhì)合金環(huán)，在硬質(zhì)合金環(huán)一側(cè)的鐵基輥環(huán)座上還固連有鋼質(zhì)端面環(huán)；所述的鋼質(zhì)端面環(huán)分別與鐵基輥環(huán)座和相鄰的硬質(zhì)合金環(huán)端面膠結(jié)，并用固定螺栓與鐵基輥環(huán)座相互固連；所述的膠結(jié)采用無機膠或有機膠并至少構(gòu)成一層膠結(jié)層；本發(fā)明可提高抗沖擊性能及傳遞扭矩能力，并具有制造方便，成本低等特點。
文檔編號B21B27/03GK101069895SQ20071006927
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者應(yīng)金根, 傅肅嘉, 龍鄭易 申請人:浙江省冶金研究院有限公司