[发明专利]一种金属陶瓷瓦楞辊的制造方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种金属陶瓷瓦楞辊的制造方法。

背景技术

瓦楞辊是单面瓦楞纸板机上最主要的工作部件。在瓦楞纸板生产过程中，被加热烘干的瓦楞原纸高速的送入上下对滚的瓦楞辊中间轧制粘合成瓦楞纸板。由于瓦楞辊工作温度高，其筒体温度一般被加热到200℃以上；楞尖窄小；相对运动快，有些先进的高速生产线运行速度甚至达到300M/MIN；处在无润滑的干摩擦状态下连续运转，尤其是瓦楞原纸中或多或少的含砂导致了瓦楞辊楞齿的剧烈磨损，使其成为经常需要更换修复，资金占用量大的易耗品。其质量和性能直接决定着瓦楞纸板的生产效率、产品质量和技术水平。为了提高耐磨性，延长瓦楞辊的使用寿命，各生产厂家想到了各种可能的制造方法以满足客户的要求，比如在中华人民共和国轻工行业标准QB/T 1447.1-2000《单面瓦楞纸板机  瓦楞辊》中，对瓦楞辊齿形表面的硬化处理，列举了一些较为成熟的处理方法，成为这些生产工艺的典型代表：

a)氮化：氮化深度0.3mm～0.6mm，HRC55～60；

b)感应淬火：硬化层深度大于1mm，HRC55～60；

c)渗碳淬火：渗碳深度0.8mm～1.2mm，HRC55～60；

d)激光淬火：硬化层深度0.5mm～1mm，HRC55～60；

e)镀硬铬

以上硬化处理均是基于筒体材料含碳量在0.35％～0.55％范围内的合金结构钢35CrMo、42CrMo、40CrNiMoA、45CrNiMoV或碳素结构钢45钢、50Mn钢等加工得到的。在上述各种硬化处理工艺中，单纯的氮化，如效果最为优良的离子氮化，因其设备投资大，工艺周期长，生产成本高昂和难以避免的狭缝现象及边角效应导致对复杂大件的处理困难，质量不稳定，已经被大多数生产厂家所淘汰；渗碳淬火因处理温度高，零件变形大而在实际生产中基本上未被采用；激光淬火因其功率控制不稳定易烧伤工件，导致瓦楞辊楞尖的塌陷，还处于小批量试用阶段。事实上大多数生产厂家采用的瓦楞辊生产的齿面硬化的主流工艺是感应淬火+镀硬铬。实际使用证明采用上述工艺生产的瓦楞辊，其寿命在1000万米左右，在现今飞速发展的高速重型瓦楞纸板生产线上往往只能使用半年甚至三个月就要更换复修。

发明内容

为了克服现有瓦楞辊耐磨性能差，使用寿命短的缺点，本发明提供了一种金属陶瓷瓦楞辊的制造方法，将瓦楞辊表面进行碳化钨-钢梯度耐磨材料制造方法处理，该方法提高了瓦楞辊齿表面的硬度，使瓦楞辊的耐磨性能，抗咬合性能和抗疲劳性能得到了大幅度的提高。

本发明的金属陶瓷瓦楞辊的制造方法是：利用桶形阴极异常光辉光放电原理，使钨变成高能粒子，在高温下渗扩到钢基体中去。同时根据钨在一定温度范围内的含碳氛围中容易形成WC的原理，对钨进行碳化处理，达到钢外层一定深度内形成WC金属陶瓷耐磨层。

本发明是通过以下技术方案实现的，它包括：

1、把瓦楞辊和钨材置于桶形阴极内，在低真空氩气条件下，形成异常辉光放电，产生钨离子和氩离子。

2、钨离子经过负辉能量重叠区，获得高能量，快速溅射到钢基体上。

3、钢基体由于氩离子和钨粒子的轰击，温度升高，晶体缺陷增多，形成很多扩散通道，钨离子沿着这些通道快速扩散到钢基体内。

4、渗入钢基体中的钨经碳化处理，形成碳化物陶瓷。

本发明的瓦楞辊表面经过碳化钨-钢梯度耐磨材料制造方法处理后，形成WC金属陶瓷层，内部组织和结构呈梯度变化，具有高硬、高强、高韧性等特点，赋予该瓦楞辊以优良的耐磨损、耐腐蚀和耐高温性能，显著提高瓦楞辊的工作质量和使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的瓦楞辊及其表面处理方法和制造工艺作进一步详细描述，以下所列实施例为本发明的非限定性实施例，有关成分配比和工艺参数可在允许的范围进行调整，这种调整对本发明没有实质性影响。

实施例一：本例的瓦楞辊材料选用35CrMo精锻件制成套管，材料外径φ426mm，长L＝2020mm，制成的瓦楞滚直径φ405mm。原材料进行热处理调质、车削定长、精磨齿形后进行最终的碳化钨-钢梯度耐磨材料制造方法处理：将工件与钨材置于阴极筒内，抽真空充氩气，真空度0.1Pa，在1000℃渗钨4小时，碳化2小时，在工件表面形成碳化钨金属陶瓷层。经测量碳化钨硬化层为1MM，碳化钨富集层为0.35MM，齿表面硬度HRC66，具有极高的耐磨性能。

实施例二：本例选用的瓦楞辊材料为20#钢锻件，采用实施例一中完全相同的工艺方法同样得到了表面强化的硬化层。经检测其齿表面硬度为HRC62，略低于实施例一，同样具有良好的耐磨性。