激光在瓦楞辊上的应用
瓦楞辊是包装印刷机械的关键零部件,其质量的高低在很大程度上决定了纸箱生产质量和效率。在纸箱成型过程中,瓦楞辊与瓦楞原纸在高压下的相互作用,一方面使得原纸成型为瓦楞纸,另一方面原纸中物质(包括一些夹杂物和矿物硬粒)使瓦楞辊顶部发生剧烈的非均匀磨粒磨损,逐渐由原来规则的圆弧状磨成不规则形状,导致楞齿高度变低,所生产的纸板逐渐趋向标；隹下限。如果瓦楞辊的楞面硬度偏低,或者热处理质量不稳定,瓦楞原纸的磨粒磨损作用还会使得瓦楞辊面产生麻坑、塌陷。在连续高速的单齿啮合定向运转状况下,低硬度瓦楞辊还会因塑性变形发生倒楞、倾斜、扭曲、增加椭圆度和跳动误差,大幅度降低瓦楞辊的使用寿命和经济性能。特别是在生产线不是满幅走纸的条件下,瓦楞辊表面将产生不均匀磨损,严重时将导致瓦楞辊中凹,造成纸板中间脱胶起泡。在所生产的瓦楞辊质量不能保障的情况下,生产厂商往往不得不提前更换新辊。提高瓦楞辊使用寿命的工艺方法作为瓦楞纸板生产线上最昂贵的易损部件之一,瓦楞辊的使用寿命高低决定了纸板的生产效率、质量与成本,因此一直是众多生产厂商关心的焦点问题。由于瓦楞辊的失效是典型的以瓦楞原纸作为磨料的磨粒磨损过程,根据金属材料的磨粒磨损原理可知,在瓦楞辊结构一定的前提下,提高瓦楞辊耐磨性(即使用寿命)的有效途径只有一个,那就是提高瓦楞辊楞顶的表面硬度。激光淬火工艺取代感应淬火,简化了瓦楞辊的生产制造工艺,节省了瓦楞辊的生产制造成本。因为瓦楞辊可以齿型精加工后进行激光淬火,而不象中频淬火加工技术那样,为了得到较深的淬火层,需要先进行齿型粗加工,中频淬火后再进行齿型精加工。激光淬火层的硬度高于中频淬火hrc2-4度。主要原因有两个:其一,激光淬火工艺的加热速度与冷却速度都远远高于中频感应淬火的缘故；其二,激光淬火的快速加热冷却过程,使得表层成分的保真性很好,有效地防止了脱碳、氧化等过程的发生,确保了瓦楞辊齿顶表层与亚表层的高硬度。这样,激光淬火条件下电镀硬铬层与瓦楞辊齿顶之间的硬度差就小于感应淬火条件下两者之间的硬度差,有利于提高瓦楞辊的使用寿命。
激光淬硬层处于无应力状态,这一性能使得工件抗疲劳开裂得性能提高,也可以延迟瓦楞辊的龟裂、犁沟、粘着等疲劳现象,延长使用寿命。激光淬硬层在淬硬层深度的范围内硬度基本上保持均匀,这是中频淬火等工艺做不到的,后者由表及里其硬度值有一个明显的下降梯度。激光淬火的高均匀硬度层避免了感应淬火条件下工件表面一旦出现磨损,其磨损速度便加速的现象,提高了瓦楞辊的使用寿命。激光淬硬层外表面上大量的晶体缺陷有利于提高电镀硬铬层与淬硬层的结合力。众所周知,中碳马氏体组织由针状马氏体和板条马氏体的混合组织组成。马氏体中含有大量的位错、孪晶等晶体缺陷,这些缺陷的存在不仅有利于电镀铬层过程中铬原子与基材的结合,更加有利于提高两者之间的结合力。激光淬火的瓦楞辊材质主要为:42crm0、48crm0、50crm0: 激光淬硬层的硬度:hrc60～62:激光淬火的齿顶硬化层深度:0.8mm～1.2mm:激光淬火速度为:0.9m/min～1.8m/min。 瓦楞辊激光工艺:1.瓦楞辊激光淬火工艺:
主要用于48crmo等材料的瓦楞辊的淬火,淬火深度0.8-1.2mm,光带淬火宽度16～18mm,激光扫描速度20～30mm/s。激光淬火后工件表面光洁度不破坏,工件不变形。淬火硬度为里氏硬度57～60,洛氏硬度hrc65,且可以根据工艺需要调整,ф450瓦楞辊激光淬火效率约为78～100分钟/只。
2.瓦楞辊激光熔覆工艺:
在48crmo等材料的瓦楞辊的表面熔覆金属、硬质合金粉末,形成新的合金层并与基体实现冶金结合,提高工件的耐高温、耐磨损、耐疲劳、耐腐蚀性能,或者恢复零件的尺寸。熔覆单层厚度可以在0.1-2.0mm范围内调节,满足不同的表面强化与修复工艺需求,总熔覆厚度不限。熔覆层硬度达到洛氏hrc65。

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上海富通激光工程技术研究所
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