專利名稱：軋輥激光強(qiáng)化淬火工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光強(qiáng)化和金屬材料熱處理領(lǐng)域，尤其是一種用于軋輥或其它磨損量大的工具、工件的激光強(qiáng)化淬火工藝方法。
背景技術(shù)：
目前多數(shù)軋輥是以軋輥生產(chǎn)廠家出廠狀態(tài)使用，硬度低，使用壽命短。部分激光加工廠家也采用激光強(qiáng)化方法對(duì)軋輥強(qiáng)化處理，但不能根據(jù)軋鋼現(xiàn)場(chǎng)的磨損要求和軋輥的原始狀態(tài)的不同采取不同的處理方法，導(dǎo)致效果不穩(wěn)定，當(dāng)需要修復(fù)時(shí)則由于部分強(qiáng)化層沒(méi)有被磨掉而極難再進(jìn)行加工，以致軋鋼廠家寧愿軋輥使用壽命短也不愿遇上車不動(dòng)的情況。
目前軋鋼廠家的鋼質(zhì)軋輥均安排在初軋和中軋機(jī)架上，初軋和中軋機(jī)架的軋輥?zhàn)畲竽p量都在2mm以上，且各部位磨損差異很大。以往軋輥激光強(qiáng)化均把注意力放在硬度上，忽略強(qiáng)化層厚度對(duì)軋輥使用壽命的關(guān)鍵，更忽略軋輥是昂貴工具，整個(gè)使用過(guò)程中必然要經(jīng)過(guò)多次的修復(fù)，不顧修復(fù)加工的難易。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種軋輥激光強(qiáng)化淬火工藝方法，其根據(jù)不同磨損部位而進(jìn)行激光強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)均衡磨損，用后修復(fù)不存在難以加工的狀況。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種軋輥激光強(qiáng)化淬火工藝方法，其特征在于包括下列步驟(1)根據(jù)工具、工件的磨損情況，按不同的磨損程度分檔將工具、工件的待處理部位劃分成不同的處理區(qū)域；(2)用吸光涂料對(duì)待處理部位進(jìn)行涂覆預(yù)處理；(3)激光強(qiáng)化處理，通過(guò)掃描速度和光斑大小來(lái)控制點(diǎn)加熱時(shí)間，從而控制強(qiáng)化層厚度，強(qiáng)化層厚度要求大于1.5mm時(shí)，點(diǎn)加熱時(shí)間≥0.6秒；強(qiáng)化層厚度要求大于1mm時(shí)，點(diǎn)加熱時(shí)間≥0.45秒；強(qiáng)化層厚度要求小于1mm時(shí)，點(diǎn)加熱時(shí)間＜0.45秒。
所述步驟(1)中，根據(jù)使用要求以需要更換工具、工件時(shí)所達(dá)到的磨損量為最大磨損量，發(fā)生最大磨損的部位為最大磨損區(qū)域；其他磨損量較小的部位再分為兩檔，為次磨損區(qū)域和低磨損區(qū)域。
所述步驟(2)中，吸光涂料以碳素為骨料。
所述步驟(3)中，對(duì)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位采取保護(hù)措施，其中光斑直徑D≥4mm，內(nèi)R角處不重復(fù)淬火，搭接量不大于0.5mm。
所述步驟(3)中，根據(jù)激光器條件選定光斑大小和功率，磨損大于1.5mm的部位要求表面熔凝，磨損大于1mm的部位要求表面微熔，磨損小于1mm的部位要求表面相變強(qiáng)化。
所述步驟(3)中，掃描速度大小根據(jù)強(qiáng)化層厚度要求確定，掃描速度在300mm/min～1200mm/min范圍內(nèi)，磨損大的區(qū)域檔采用慢的掃描速度，磨損小的區(qū)域采用快的掃描速度。
本發(fā)明根據(jù)工具、工件不同部位的磨損程度不同而確定激光淬火的光斑大小、掃描速度和功率等參數(shù)，對(duì)不同磨損程度的區(qū)域有針對(duì)性的進(jìn)行處理，形成不同狀態(tài)不同厚度的強(qiáng)化層，實(shí)現(xiàn)工具、工件的均衡磨損，使用一段時(shí)間后，不同磨損程度區(qū)域的強(qiáng)化層同時(shí)被磨損掉，使修復(fù)不存在難以加工的狀況。本發(fā)明適用于處理用于軋制鋼材、鑄鋼或鍛鋼的軋輥或者其它磨損量大的工具、工件，特別是磨損量大于1mm，各部位磨損情況有較大差異，需要通過(guò)修復(fù)重復(fù)使用的鑄鋼或鍛鋼工具或工件，用本發(fā)明處理的鑄鋼或鍛鋼軋輥過(guò)鋼量可提高一倍以上。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的軋輥軋槽磨損區(qū)域示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種軋輥激光強(qiáng)化淬火工藝方法。
主要包括下列步驟首先根據(jù)工具、工件的磨損情況，按不同的磨損程度分檔將工具、工具的待處理部位劃分成不同的處理區(qū)域。一般的，可根據(jù)使用要求，以需要更換工具、工件時(shí)所達(dá)到的磨損量為最大磨損量，發(fā)生最大磨損的部位為最大磨損區(qū)域，其他磨損量較小的部位再分為兩檔，為次磨損區(qū)域和低磨損區(qū)域。
然后用吸光涂料對(duì)待處理部位進(jìn)行涂覆預(yù)處理。吸光涂料以碳素為骨料，在激光照射時(shí)能形成保護(hù)氣氛，避免強(qiáng)化層氧化、脫碳。
最后進(jìn)行激光強(qiáng)化處理，首先根據(jù)不同的激光器先確定光斑大小和功率，然后確定掃描速度。最好的，磨損大于1.5mm的部位要求表面熔凝，磨損大于1mm的部位要求表面微熔，磨損小于1mm的部位要求表面相變強(qiáng)化。目前軋鋼廠家的鋼質(zhì)軋輥材料牌號(hào)基本上為70Mn2、60CrNiMo、60CrMnMo、70Cr2NiMo，這些牌號(hào)的軋輥經(jīng)熔凝、微熔或相變強(qiáng)化，硬度均能達(dá)到HRC50以上。為配合不同磨損區(qū)域而形成不同厚度的加強(qiáng)層，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)是引進(jìn)了“點(diǎn)加熱時(shí)間”的概念，并用它來(lái)控制強(qiáng)化層厚度，所謂“點(diǎn)加熱時(shí)間”是某一個(gè)加工點(diǎn)激光照射的時(shí)間，利用金屬的導(dǎo)熱性能遠(yuǎn)好于空氣這一性質(zhì)，通過(guò)掃描速度和光斑大小來(lái)控制點(diǎn)加熱時(shí)間，掃描速度越小，光斑越大，某一個(gè)點(diǎn)激光照射的時(shí)間就越長(zhǎng)，因此得到的強(qiáng)化層就越厚。通過(guò)掃描速度和光斑大小來(lái)控制點(diǎn)加熱時(shí)間，從而控制強(qiáng)化層厚度，強(qiáng)化層厚度要求大于1.5mm時(shí)，點(diǎn)加熱時(shí)間≥0.6秒；強(qiáng)化層厚度要求大于1mm時(shí)，點(diǎn)加熱時(shí)間≥0.45秒；強(qiáng)化層厚度要求小于1mm時(shí)，點(diǎn)加熱時(shí)間＜0.45秒。為達(dá)到以上點(diǎn)加熱時(shí)間，在激光器光斑大小一定的情況下，掃描速度一般在300mm/min～1200mm/min范圍內(nèi)，掃描速度大小根據(jù)強(qiáng)化層厚度要求確定，磨損大的區(qū)域采用慢的掃描速度，磨損小的區(qū)域采用快的掃描速度。
為防止因激光強(qiáng)化而斷輥，應(yīng)避免小光斑激光束切割和避免敏感部位重復(fù)淬火必不可少，因此，對(duì)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位采取保護(hù)措施。過(guò)小的光斑容易造成光斑切割軋輥形成應(yīng)力集中容易斷輥，因此最好的，光斑直徑D≥4mm。敏感部位重復(fù)淬火容易產(chǎn)生淬火裂紋而出現(xiàn)斷輥，因此最好的內(nèi)R角處不重復(fù)淬火，搭接量不大于0.5mm。
實(shí)施例一大H型鋼軋輥材質(zhì)為60CrNiMo，計(jì)劃進(jìn)行激光強(qiáng)化處理的軋輥規(guī)格為300mm×300mm。
首先了解軋輥磨損情況，劃分磨損區(qū)域。軋輥軋槽磨損情況如圖1所示。最大磨損區(qū)域1軋槽外側(cè)槽壁磨損最嚴(yán)重，最大磨損為2mm；次磨損區(qū)域2槽底和軋槽內(nèi)側(cè)肩部磨損程度次之，磨損為1～1.5mm；低磨損區(qū)域3軋槽內(nèi)側(cè)槽壁磨損最小，磨損小于0.8mm。
(2)采用碳素吸光涂料對(duì)處理部位進(jìn)行涂覆預(yù)處理；(3)采用Φ6mm圓形光斑，搭接0.5mm，功率N＝4000±200W，最大磨損區(qū)域1的掃描速度V＝400mm/min，次磨損區(qū)域2的掃描速度V＝600mm/min，低磨損區(qū)域3的掃描速度V＝800～900mm/min。
權(quán)利要求
1.一種軋輥激光強(qiáng)化淬火工藝方法，其特征在于包括下列步驟(1)根據(jù)工具、工件的磨損情況，按不同的磨損程度分檔將工具、工件的待處理部位劃分成不同的處理區(qū)域；(2)用吸光涂料對(duì)待處理部位進(jìn)行涂覆預(yù)處理；(3)激光強(qiáng)化處理，通過(guò)掃描速度和光斑大小來(lái)控制點(diǎn)加熱時(shí)間，從而控制強(qiáng)化層厚度，強(qiáng)化層厚度要求大于1.5mm時(shí)，點(diǎn)加熱時(shí)間≥0.6秒；強(qiáng)化層厚度要求大于1mm時(shí)，點(diǎn)加熱時(shí)間≥0.45秒；強(qiáng)化層厚度要求小于1mm時(shí)，點(diǎn)加熱時(shí)間＜0.45秒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋輥激光強(qiáng)化淬火工藝方法，其特征在于所述步驟(1)中，根據(jù)使用要求以需要更換工具、工件時(shí)所達(dá)到的磨損量為最大磨損量，發(fā)生最大磨損的部位為最大磨損區(qū)域；其他磨損量較小的部位再分為兩檔，為次磨損區(qū)域和低磨損區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋輥激光強(qiáng)化淬火工藝方法，其特征在于所述步驟(2)中，吸光涂料以碳素為骨料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋輥激光強(qiáng)化淬火工藝方法，其特征在于所述步驟(3)中，對(duì)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位采取保護(hù)措施，其中光斑直徑D≥4mm，內(nèi)R角處不重復(fù)淬火，搭接量不大于0.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋輥激光強(qiáng)化淬火工藝方法，其特征在于所述步驟(3)中，根據(jù)激光器條件選定光斑大小和功率，磨損大于1.5mm的部位要求表面熔凝，磨損大于1mm的部位要求表面微熔，磨損小于1mm的部位要求表面相變強(qiáng)化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋輥激光強(qiáng)化淬火工藝方法，其特征在于所述步驟(3)中，掃描速度大小根據(jù)強(qiáng)化層厚度要求確定，掃描速度在300mm/min～1200mm/min范圍內(nèi)，磨損大的區(qū)域檔采用慢的掃描速度，磨損小的區(qū)域采用快的掃描速度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種軋輥激光強(qiáng)化淬火工藝方法，其下列步驟(1)根據(jù)工具、工件的磨損情況，按不同的磨損程度分檔將工具、工件的待處理部位劃分成不同的處理區(qū)域；(2)用吸光涂料對(duì)待處理部位進(jìn)行涂覆預(yù)處理；(3)激光強(qiáng)化處理，通過(guò)掃描速度和光斑大小來(lái)控制點(diǎn)加熱時(shí)間，從而控制強(qiáng)化層厚度。本發(fā)明對(duì)不同磨損程度的區(qū)域有針對(duì)性的進(jìn)行處理，形成不同狀態(tài)不同厚度的強(qiáng)化層，實(shí)現(xiàn)工具、工件的均衡磨損，使用一段時(shí)間后，不同磨損程度區(qū)域的強(qiáng)化層同時(shí)被磨損掉，使修復(fù)不存在難以加工的狀況。本發(fā)明適用于處理用于軋制鋼材的鑄鋼或鍛鋼軋輥或者其它磨損量大的工具、工件。
文檔編號(hào)C21D9/38GK1851005SQ200610035599
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者馬春印, 馮榮元 申請(qǐng)人:廣州富通光科技術(shù)有限公司