[发明专利]一种钛焊管及不锈钢焊管成型轧辊及其表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛焊管及不锈钢焊管生产技术领域，尤其涉及一种钛焊管及不锈钢焊管成型轧辊及其加工处理方法。

背景技术

我国精密模具制造水平与先进工业化国家相比存在较大的差距，主要表现在精度、型腔表面粗糙度、使用寿命等方面。国内生产的模具中属大型、精密、复杂、长寿命等国家急需类型的精密模具其比例只有30％左右，国外则在60％以上，因此开发和研究具有自主产权的高品质精密成型模具已成为提高国内工业生产水平的一个关键。

目前，现有技术的不锈钢焊管成型生产主要存在以下技术问题：1、壁薄，焊缝易跑偏；2、刚性大，容易磨损轧辊，轧辊使用寿命不长；3、对焊接机组和模具的要求高，需要有很高的加工精度。

钛焊管的成型是在不锈钢焊管的成型基础上改进而来。其基本原理相似，但与不锈钢焊管相比，钛焊管的成型要求更高，原因在于其金属比强度高、弹性大、难以成型，容易使成型部位形成积瘤。而轧辊在旋转过程中，由于轴向表面各点线速度不一样，这样轧辊就会和成型的管形成速度差，轧辊上的积瘤就会把钛管划伤。因此，为使模具不过早失效，必须使模具成型面具有高硬度、高光洁度、耐磨等性能。此外，对成型模具进行表面强化处理至关重要。目前模具的表面处理主要有渗氮、渗硼、渗铬等工艺，甚至出现少量的气相沉积CTiN、TiC以及等离子喷涂工艺等。也有一些厂家使用高性能铜合金，虽然其性能高，但其价格也很高。而且，随着技术的不断进步以及应用的复杂化，在一些精密部件的制造上对模具性能提出了更高的要求。目前现有传统的表面处理技术已经不能满足日益发展的使用需求。如何提高表面处理工艺以获得理想的表面性能而且综合性价比高，从而满足生产的要求已经成为模具研发制造的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高耐磨性、高硬度、使用寿命长的成型轧辊，且成本较低，以满足高性能钛焊管及不锈钢焊管的生产需求。本发明的另一目的在于提供上述成型轧辊的表面处理方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种钛焊管及不锈钢焊管成型轧辊，其基材为硬度≥40HRC的合金工具钢材料；所述轧辊成型部或积瘤部的表面具有渗氮层与镀膜形成的复合涂层。本发明采用合金工具钢作为轧辊基材，例如合金工具钢H13即4Cr5MoSiV1合金，轧辊基体耐磨性、耐热性好，韧性较低，能够很好地满足高性能钛焊管及不锈钢焊管的刚性需求，同时适合于进行镀层处理。本发明轧辊成型部或积瘤部表面的复合涂层，在提高表面硬度和耐磨性的同时，使得轧辊表面与钛材及不锈钢材不亲和，从而解决了焊管表面划伤的难题。

为使轧辊成型部或积瘤部具备超硬表面状态，本发明所述镀膜为类金刚石薄膜，以进一步提高轧辊表面硬度、降低摩擦系数，从而有效提高使用寿命。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述钛焊管及不锈钢焊管成型轧辊的表面处理方法，使用合金工具钢材料制备轧辊基体，首先对轧辊基体的成型部或积瘤部采用离子氮处理形成渗氮层，然后采用镀膜工艺形成功能涂层。

为有效提高轧辊的精确度，本发明所述轧辊采用光学磨床进行加工成型，并使用三维坐标测量仪进行检测。

本发明具有以下有益效果：

(1)使用耐磨、且适合镀层的合金工具钢材料，如合金工具钢H13即4Cr5MoSiV1合金，使得轧辊基体具有很高的硬度，其淬火硬度可以达到55HRC左右，而且很容易进行表面渗透和镀层处理。

(2)轧辊基体的成型部或积瘤部采用离子氮化与镀类金刚石膜相结合进行表面涂层处理，使轧辊达到超硬和超光洁的表面状态，表面硬度≥23GPa，摩擦系数小于0.20，轧辊表面与钛材及不锈钢材不亲和，解决了焊管表面划伤的难题，而且减少了成型轧辊表面积瘤的产生，使用寿命可提高2～3倍，降低了生产成本，改善了产品质量，可满足高效连续生产的技术要求。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是本发明实施例轧辊之一的结构示意图；

图2是本发明实施例轧辊之二的结构示意图。

图中：轧辊基材1，成型部2，积瘤部3

具体实施方式

图1和图2所示为本发明钛焊管及不锈钢焊管成型轧辊，包括精密成型轧辊对、定径轧辊对。其基材1使用耐磨、且适合镀层的合金工具钢材料，例如合金工具钢H13，即4Cr5MoSiV1合金。在轧辊成型部2或积瘤部3采用离子氮化与镀类金刚石膜工艺相结合进行表面涂层处理，从而形成渗氮层与类金刚石薄膜复合涂层。成型轧辊达到超硬和超光洁的表面状态，模具表面硬度≥23GPa，摩擦系数小于0.20，轧辊表面与钛材及不锈钢材不亲和，解决了焊管表面划伤的难题，同时使用寿命提高了2～3倍。轧辊采用光学磨床进行加工成型，并使用三维坐标测量仪进行检测，大大提高了轧辊的精确度，可以达到几个微米或以下，从而极大地满足了钛焊管及不锈钢焊管成型要求的精确度。