天津印刷廠解讀關(guān)于瓦楞輥的設(shè)計與制造知識

發(fā)布時間:12-04 | 作者: | 來源:| 1700:次圍觀

瓦楞輥是瓦楞紙箱生產(chǎn)過程中至關(guān)重要的部件。瓦楞輥的制造方法、材料選材以及楞型的設(shè)計都會對瓦楞輥的成本和性能產(chǎn)生很大的影響。當(dāng)我們了解了瓦楞輥制造的各個步驟之后,就會對此有更清楚的認識。

瓦楞輥的選材

鋼材因其較高的性價比而成為制造瓦楞輥的首選材料。鋼材是在鐵中加入適量的碳元素并經(jīng)過鍛造而成的合金。此外還可以加入錳、鉻、鉬、硅和鋰等其它元素的合金,從而使合金鋼獲得某些特殊性能。制造瓦楞輥選用鋼材的最終規(guī)格又取決于各瓦楞輥供應(yīng)商的選材標(biāo)準。供應(yīng)商必須要考慮這種壓力容器生產(chǎn)的相關(guān)法規(guī)和所用材料的成本、性能和市場供應(yīng)情況。鋼材的生產(chǎn)工藝是先將鑄鐵熔化后加入合金元素。然后把鋼水倒進鋼模,使之凝固成一個重達50噸的鋼錠。這塊鋼錠經(jīng)加熱和鍛壓變成圓柱體的鋼坯,這便是瓦楞輥的坯料。

優(yōu)質(zhì)瓦楞輥是由實心鍛件制造而成。鍛造工藝（包括熱軋鋼坯）可以改變和致密化鋼的紋理結(jié)構(gòu),并由此增強鋼的密度和強度,提高穩(wěn)定性。穩(wěn)定性在隨后的加工（比如熱處理）中起著非常關(guān)鍵的作用,它能確保輥體不會扭曲變形。

把鋼錠加工成鋼塊、鋼坯和鋼板時,所有的鋼都經(jīng)歷了不同程度的鍛造。接下來的工序中,鋼錠還要經(jīng)過拉拔加工以最終成型。這樣,鋼里面所有不能溶解的雜質(zhì)（在最初的鍛造中雜質(zhì)會集中到鋼錠的中央）會被保留下來并成為成品瓦楞輥的一部分。微觀上這些雜質(zhì)呈現(xiàn)出纖維紋理,與木材中的紋理結(jié)構(gòu)很相似。但是,軟木和硬木的結(jié)構(gòu)有所不同：硬木的紋理結(jié)構(gòu)很光滑致密,而軟木的則很疏松。同樣地,千錘百煉后形成的具有光滑致密紋理結(jié)構(gòu)的鋼材的硬度較高,是制作瓦楞輥的優(yōu)質(zhì)材料。

瓦楞輥的加工

把鍛造過的圓鋼坯放進車床,對其外徑和兩個端面進行粗加工,做成端面平行的規(guī)則圓柱體。再把加工過的鋼坯放入另外一個機器里去除輥芯。圓柱體的一端被緊緊地固定住,帶雜質(zhì)的鋼坯被開孔去除輥芯（就像蘋果被去核一樣）。許多供應(yīng)商都會把去除輥芯后的鋼坯放置幾個星期,以便釋放鋼坯內(nèi)部的應(yīng)力。

輥體內(nèi)外徑大小將決定輥壁的厚度。由于厚度會影響到瓦楞輥的導(dǎo)熱性能,所以是一個很重要的設(shè)計指標(biāo)。另外,輥體質(zhì)量和硬度也會受此影響,進而影響到輥體的自有頻率或振動反應(yīng)。

瓦楞輥的兩端經(jīng)過反向鉆孔,以便安裝短軸或軸頸。在這一中間環(huán)節(jié)往往需要進行質(zhì)量檢驗。軸頸（鍛造后成型）端部經(jīng)過粗加工,加工時要預(yù)留一定尺寸待后續(xù)加工。軸頸端部也需進行特殊處理（如熱處理）以釋放輥體內(nèi)的應(yīng)力。

軸頸現(xiàn)在就可裝入輥體中。裝配時可以把輥體兩端加熱膨脹,也可以把輥頸浸入液態(tài)氮中使其遇冷收縮,以便順利裝配。當(dāng)輥軸裝入輥體內(nèi)并恢復(fù)到常溫后,通過預(yù)熱、焊接連接處,或使用螺栓等方法在軸頸和輥體之間形成一個堅固的密合界面。焊接時要特別小心仔細。成品瓦楞輥運轉(zhuǎn)時輥體溫度不斷升高,同時還承受著輥體內(nèi)部的蒸汽壓力,這就形成了所謂的“壓力容器”。鑒于此,輥體與輥軸的接縫處必須通過壓力測試,并通過國內(nèi)權(quán)威機構(gòu)的檢驗。

把裝配好的瓦楞輥放回車床進行再加工,所有的直徑尺寸都要比成品稍大一些。由于所有的軸同步旋轉(zhuǎn),所以必須確保它們是同心軸。這對單面機的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)非常重要。這次加工后的輥還要接受檢查,檢查內(nèi)容包括磁粉探傷檢測上文提到的壓力檢測試。

下一個步驟就是把輥放到刨床上刻出大致的瓦楞形狀。為此,單點式刻刀沿軸向來回移動刻出凹槽,直到刻出指定的楞深,這個工序需多次重復(fù)。當(dāng)輥的整個圓周都被刻上凹槽后,降低刻刀,重復(fù)上面的操作,刻出微深一些的凹槽。刻楞型是還可以借助目前使用較普遍的滾銑刀。操作的時候,同時刻出輥體沿圓周方向瓦楞。這些還只是粗加工工序,僅刻出了楞的大致形狀。最后,通過碾磨或研磨,瓦楞輥的楞才最終成型。

現(xiàn)在就可以對輥進行硬化處理。經(jīng)過一道道熱處理工序,瓦楞輥表面變得更加耐磨、耐用。

硬化之后,根據(jù)用戶使用的紙型和(或)楞型,沿輥體圓周按一定的間隔切割凹槽,以供真空施壓或?qū)ёΧㄎ弧．?dāng)然,這些凹槽的間隔也可根據(jù)瓦楞輥制造商的標(biāo)準設(shè)計來切割。在輥體端側(cè)的凹槽距輥端較近,以更好地支撐紙的邊緣（真空吸附式或壓力式）。這些凹槽是用金剛石盤刀刻進輥面的。一些制造商在輥硬化之前就刻槽了,因為加工軟的材料相對來說容易一些。理論上講,這會使輥在后面的加熱過程出現(xiàn)問題,凹槽部分硬度會有所變化。只有當(dāng)供應(yīng)商認識到金屬的局限性并在加熱過程中多加小心,這種潛在的問題才可避免。

至此,瓦楞輥的加工過程可以說基本結(jié)束。熱處理后的輥被放在磨床上完成楞型的輪廓加工。用金剛砂磨床將所需的楞型刻入研磨輪,每研磨完一定數(shù)量的凹槽,這個輪就需要打磨一下以保證楞型的精密度。但是,這種研磨過程有兩個缺點。第一就是金剛砂磨床的刀具非常昂貴。而且供應(yīng)商只能用已經(jīng)購買的金剛砂磨床加工固定的楞型。第二,每個金剛砂磨床已經(jīng)按照特定的輥的直徑和楞間距（單面機供應(yīng)商提供的輥的直徑規(guī)格）進行研磨。輥筒的重新加工包括對輥重新研磨以減小直徑,意味著調(diào)整楞型并且增加收縮率。另外一種克服了這些缺陷的打磨系統(tǒng)是使用電腦控制的金剛砂磨床,可以改變研磨輪的形狀以適應(yīng)多種楞型的研磨。當(dāng)使用這套系統(tǒng)時,還可對楞尖弧度進行修改,從而減少或消除翻修輥經(jīng)常存留的影響伸縮率的不利因素。

部分輥筒需要進行進一步的表面處理,比如鍍鉻或碳化鎢噴涂。由于供應(yīng)商的要求不同,這些輥在出廠之前的需要接受的檢測也有所不同。尺寸檢查應(yīng)該和強度檢測、模擬運行一起進行,以充分地保證瓦楞輥的性能。每一套輥筒應(yīng)附有一份完整的說明書。這樣,使用者和制造者在以后的翻修中可以用它作參考。

輥表面處理和噴涂

噴涂技術(shù)介紹

近年來,瓦楞紙箱行業(yè)越來越多的人利用特殊噴涂來提升瓦楞輥的性能。

未噴涂的輥通過硬化增強了鋼輥表面的耐久性和抗磨損性。輥面硬化可以有很多方法,下面將介紹最常用的幾種。所有方法都是要改變鋼輥表層的結(jié)構(gòu),而經(jīng)處理后鋼輥的表層性能又取決于所選用的鋼材的規(guī)格。

采用傳統(tǒng)硬化方法的鋼輥的局限是硬度越高,輥筒就越脆。這樣的輥筒在使用時易破碎和斷裂。輥的最佳表面硬度是63Rc。實際上,新輥的硬度經(jīng)常會小一點（60Rc~61Rc）,有時感應(yīng)硬化的輥筒,硬度會在使用過程中有所提高。這是因為在硬化過程中,輥表的碳（和鋼混合在一起獲得更大的硬度）會丟失,所以輥表層的硬度就會比它下層的硬度略小。在輥筒的使用過程中,硬度偏低的表層會被不同程度地磨損掉（見輥的磨損這一部分）,并且這個漸進的磨損過程會在所生產(chǎn)紙板的厚度上有所反映。 

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