冷轧辊各种毛化工艺简介与激光毛化的比较
冷轧棍各种毛化工艺简介与激光毛化的比拟(总10页)-CAL-FENGHAL-(YICAI)-Company One 1CAL本页仅作为文档封面,使用请直接删除1前言2外表粗糙度的研究2.1外表粗糙度的分类2.2对外表粗糙度的限制3各种毛化工艺的比拟3.1喷丸毛化技术3.2电火花毛化技术3.3激光毛化技术4激光毛化工艺的应用4.1激光毛化工艺可显著提升轧鶴使用寿命外表改性与细晶强化作用毛化形貌的耐磨作用外表应力松驰的韧化作用4.2对冷轧生产的作用预防轧制时“粘钢提升轧制速度和压下率减轻轧制“横纹消除退火产生的“粘连改善轧件外表质量在普通冷带轧机上实现异步轧制4.3提升产品使用性能改善深冲性能提升涂装性能和鲜映度改善抗摩擦性能新板型的开发1前言具有特殊外表形貌的冷轧薄钢板在制造业中有着广泛的应用,特别是在汽 车和家电产业中.在冷轧薄钢板的生产和应用研究中,人们发现冷轧板的一系 列外表形貌参数对钢板的冲压性、涂层后光亮度等工艺性能有重要影响,而冷 轧板的外表形貌在很大程度上又取决于冷轧生产过程中工作辗及平整辗的外表 形貌.实质上,轧制钢板的外表形貌是轧辗外表形貌的衰减性“拷贝.因此,研究、限制冷轧轧辗及冷轧钢板外表形貌的轧襯毛化技术应运而生.轧辗毛化技术包括毛化钢板外表形貌与其工艺性能之间关系的研究、轧鶴毛化工艺过程的研究及毛化设备的研制.80年代以来,先进工业国家对轧辗毛 化技术进行了许多研究并付诸工业应用,随着汽车、家电等产业的开展,对冷 轧薄板提出了更高的品质要求.冷轧钢板的外表形貌和工艺性能研究发现,为了改善冷轧钢板的冲压性能 和涂层光亮度等工艺性能,描述冷轧板的外表形貌,要引入包括传统的外表粗 糙度在内的一系列参数作为判据.外表粗糙度Ra :毛化轧辐的Ra 般在l-10pm之间.Ra较大,有利于 改善短材的冲压性能和涂层牢固度,而Ra较小时,有利于提升板材涂层后的 光亮度.峰值密度PPI :定义为每英寸长度内高度大于1-27 m的外表峰值数.PPI 值越大,涂层粘着力越好.波度wca :钢板外表的凹凸不平呈不同波长的周期.以上几个参数中,既独立描述冷轧板的外表形貌,又彼此相互影响.其中 研究最多的是外表粗糙度Ra.2外表粗糙度的研究2.1外表粗糙度的分类冷轧带钢按其外表精加工方法可分为毛面的和光亮的两种.光亮加工可保持金属光泽象镜面那样光亮,可作为镀辂部件汽车、自行 车、家庭用具的原板C由于加工后的外表粗糙度还受晶粒度的影响,需要使用 细晶粒8-10级的钢板.毛面加工的具有微细凸凹的外表,也称梨皮状加工,大局部冷轧带钢都属 这一类,细小的压痕有如下的特点：在冲压加工时,由于可储润滑油,故加 工容易；可提升涂料的粘着性；在带钢处理中不容易产生小的伤痕,即使 产生了也不明显.在毛面加工时,作为一般加工用,Ra值平均粗糙度以1.0微米左右较合 适,如电冰箱、煤气表外板、钢制家具等,其根本都不经受冲压加工,以电沉 积镀薄膜的较多.与这些相比,镀锌钢板和有色镀锌钢板毛面程度应较细.另 外,冲裁后的电动机铁芯,在以叠片形式进行热处理而无涂层时,为预防热处 理时的粘结不合格,常常使用较粗的毛面.板材的外表粗糙度对冲压加工性能 也有影响.在用高粘度润滑油的深冲加工中,从润滑油的稳定性,缺陷不明显 性等来看,可使用毛面加工的钢板.象浴缸那样,使用固态润滑剂时,从润滑 剂稳定性考虑,特粗的毛面较适宜.从镀层性能、涂层性能和加工性能来看,根据用途可详细地划分.参见下 表外表粗糙度范围用途外表 加工围粗糙度Ra值范光亮微米Ra<0.1镀锡原板光亮加工加工 0JSRaS02镀锯用0.2<Ra<0.3毛面Ra<0.5加工 0.5<Ra<1.01.0<Ra<1.52.0<Ra<2.52.5<Ra<3.03.0<Ra汽车部件类：挡板,反射镜、灯摩托车、自行车部件类：挡泥板、 消音器、轮圈、齿轮家庭园艺用具：移苗器、耙子建材、家具：栅栏、窗户框、管镀锡原板毛面加工涂层用镀锌：热镀锌、电镀锌彩色、其他：彩色、乙烯基涂层轻加工用家庭电气用品外板：电冰箱,煤气 表刻度盘,洗衣机钢制家具：书架、桌子,金柜汽车外板部件：车盖、车顶、门外 板一般加工用冲压加工用汽车内板部件；地板、门里板车轮 罩铁芯片用电气用品：变压器铁芯、电动机铁 芯深冲加工用浴缸：西式、曰本式浴缸 般用品：灭火器、搪瓷冲洗台、 机压印 小花纹花纹加工40<Ra<80中花纹60<Ra<100大花纹80<Ra<130小花纹种类：麻纹、皮纹中花纹种类：小皮纹、中皮纹、布 纹,箭翎形大花纹种类：大皮纹,塔形花纹、泡 纱形2.2对外表粗糙度的限制冷轧带钢外表粗糙度一般通过平整轧制的轧辗进行限制.平整轧制时,毛 面鶴或者平滑鶴的外表特征会压印到带钢上,一般来说,粗糙度压印率为20- 40%.下面这些条件决定着带钢的外表粗糙度.(a) 轧辗的粗糙度毛面辗的粗糙度由加工方法决定的.毛面辗在使用时会发生磨损,磨损程 度随轧辗外表硬度、外表粗糙程度、轧制条件(干轧、湿轧、压下率、延伸率) 等不同而变化,因此,除了要检查带钢的外表外,还必须确定轧辗的替换时 间.(b) 压下率或者轧制力毛面辗、平滑辗都需要一定的轧制力才能把轧辗外表特征压印在带钢(或钢板)上,一般来说,压下率最低要保持在0.10.8%范围内.(c) 干轧和湿轧由于轧制力不同,干轧和湿轧的轧银外表特征的压印程度也不一样.就是 说,干轧的轧制力大,压印率大.而湿轧的轧制力小,压印率亦小.一般,干 轧比湿轧摩擦系数大,轧鶴的粗糙度磨耗慢.(d) 平整轧制前的原板外表粗糙度原板外表的粗糙度与平整轧制时所附加的粗糙度相加和才构成成品外表粗 糙度,因此,对原板外表粗糙度的限制是必要的.冷轧时使用平滑轧辗或毛面 轧辗,通常是按下表所示,根据所需要的制品外表粗糙度进行选择的.冷轧用 鶴的粗糙度不仅要考虑制品的粗糙度,还要兼顾限制冷轧形状的调整以及预防 退火粘结等.冷轧和平整轧制使用的轧辗制品外表粗 糙度平滑银或毛毛面面银亮面面鶴银平滑辗或毛平滑银3各种毛化工艺的比拟毛化工艺目前主要有喷丸毛化、电火花毛化、激光毛化,另外还有正在研 究开发的电子束毛化、电解毛化、喷墨毛化等技术.3.1喷丸毛化技术(上海科德)喷丸毛ft(Shot Blast Texturing,简称SBT)是最传统的毛化方法,如下列图所示,其利用高速旋转的离心轮将具有锋利边缘、高硬度的冲击材料(一般为钢 丸)加速喷向欲毛化的轧辗(速度约80m/s)o当冲击粒子撞击到轧辗外表时,其 产生塑性变形,并在轧辐外表“切割下细小的金属微粒.轧辐外表的毛化形貌 主要取决于离心轮的速度、喷丸材料的性质和尺寸、轧辐外表区域的硬度、单 位时间内的喷丸数量、轧辗的旋转速度等.其优点为工艺简单、效率高、设备本钱低,但根据现在冷轧板技术水平的 要求,其缺陷十清楚显.(1) 由于喷丸砂是用钢丸破碎成形且通过一定规格筛网为所需规格,因此, 每一个毛化点所产生的坑点或凸起都因喷丸砂重量的不同和着落点的不同而不 同,使粗糙度不能保持均匀(2) 目前冷轧辐喷丸砂的金相组织为回火马氏体,其硬度高(800 990HV)、韧性差,在喷打与其硬度接近的冷轧辗(700810HV)时,破碎剧烈,造成抛丸效果一致性较差.(3) 由于从抛头喷向轧辑的角度不同,造成不同角度产生的冲击效果不同, 使粗糙度不能保持均匀.(4) 由于喷丸过程产生的凸起在轧制过程中很快磨掉,使粗糙度在轧制初期 下降迅速.(5) 喷丸银外表所残留的细砂和辗颈处未擦净的喷丸砂对工作银轴承、带钢 外表以及磨床导轨均带来踢显损伤.(6) 喷丸过程中产生的大量金属粉尘,对电器元件产生不良影响,噪音也较 大.3.2电火花毛化技术(天津西马克)电火花毛化技术(Electrical Discharge Texturing,简称EDT)是电火花加 工技术在轧银毛化加工中的实际应用,其工作原理及毛化方法如下列图所示,将 轧银和电极浸没在绝缘的工作液中,并在轧辗和电极上施加一定幅值和频率的 脉冲电压.当两者之间的间隙小到一定值时,脉冲电压使极间介质电离、击 穿,形成放电通道,这时通道间的电子高速奔向正极,正离子奔向负极.电能 变成动能,动能通过碰撞又转变为热能.于是在通道内、正极和负极外表分别 成为瞬时热源,瞬时高温(约20000C)使工作液汽化和金属材料熔化、汽化. 汽化的气体体积不断向外膨胀,使大局部熔融金属液体和蒸气被排挤、抛出而 进入工作液中,这样在轧辗外表就形成了一系列电蚀坑.随着放电的持续进 行,轧辗沿一系列电极旋转,同时沿轴向运动,在轧襯上就可加工出有特定表 面粗糙度Ra和峰值数Pc(Peak Count)的毛化外表.电火花毛化具有较多的优点：(1) 毛化质量稳定.a、由于电极头与轧辗均浸泡在电解液中,产生火花的 过程是在电解液包围下的气泡中完成的,因此,毛化后的轧辗役有被氧化的可 能.b、电极头由伺服电机驱动,电极头和轧辗之间缝隙间电压反应信号确定的 伺服进给和计算机限制的点火延时保证了火花发生时缝隙大小的一致,使得毛 化熔穴的几何尺寸非常一致.同时,由于伺服系统的良好作用,使电极头完全以辐形的轨迹行走工作,保证了毛化的一致性.C、重复毛化可以有地消除磨辗 时出现的偏大和前道毛化的缺陷,使毛化外表呈现宏现可控的粗糙度.(2) 利用脉冲波形和正负极的调整,可有效限制外表粗糙度的峰形.(3) 传导率高.(4) 毛化效率高.由于采用了多电极、多伺服同时工作,使其效率大大提 咼.(5) 无粉尘、噪音污染.其缺乏为：(1) 占地面积及空间较大,耗电大.(2) 由于使用电解液,过滤精度较高,易堵塞,需定期更换清洗滤芯,和需 定期更换电极及电解液.(3) 设备购置费用高.3.3激光毛化技术激光毛化(Laser Beam Texturing,简称LBT或LT)是采用高能量密度(104106W/CR12)、高重复频率(103704次/秒)的脉冲激光束,聚焦照射到 作旋转运动的轧辗外表,以形成假设干微小的小熔池,同时吹以一定角度的辅助 气体对熔池溶融金属挤压造型.其工作原理如下图.当光脉冲作用停止后, 微坑熔池金属在轧鶴自身热传导作用下迅速冷却,形成微坑和坑边环形凸台结 构的相边强化点.与此同时,激光器与轧鶴作轴向相对运动,完成轧辗毛化. 通过调节激光毛化工艺参数,如激光功率、脉冲频率、脉冲波形、辅助气体种 类、方向和流量以及轧辗旋转速度等,可精确限制轧辗外表的毛化坑型及分 布.目前已经开发的激光毛化的鶴面有4种坑形,见下列图.1、2型坑可使薄扳 有较大平面度和较高镜象清楚度,3型坑可提升薄板粗糙度,使其具有更优良 的冲压流动性,而4型坑介于两者之间.激光毛化的特点：(1) 毛化参数可限制.由于采取逐点毛化,使其坑点大小及坑距能够实现可 限制,从而实现对外表粗糙度Ra和峰值数Pc值等参数的限制.(2) 结构简单.激光毛化设备可采用轧辐旋转,光路系统沿轧辗轴线平移的 “车床型模式,使设备简单可靠,占地面积及空间较小,无粉尘、噪音污染, 从而降低设备投入本钱.并可根据用户情况,在磨床后车床上増加激光系统, 进一步降低设备投入本钱.(3) 毛化效率高.过去采用声光盒或斩光盘产生激光脉冲信号,
