冷軋輥電火花毛化技術(shù)探討

梁原祿

摘 要：在當(dāng)今的冷軋薄板生產(chǎn)當(dāng)中，對冷軋工作輥的輥面處理有著嚴(yán)格的要求，為了提高其延伸性以及深沖性能，滿足市場的要求，制作出符合要求的冷軋毛化鋼板材料，軋錕毛化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了不斷提升。本文則針對無規(guī)則分布粗糙度形貌的電火花毛化技術(shù)進(jìn)行主要的研究，介紹其冷軋錕電火花毛化技術(shù)的特點(diǎn)，并對其應(yīng)用進(jìn)行主要的探討。

關(guān)鍵詞：電火花毛化；冷軋錕；技術(shù).

電火花毛化技術(shù)

電火花毛化技術(shù)在當(dāng)今的軋錕毛化加工技術(shù)當(dāng)中得到了十分廣泛的應(yīng)用，即在絕緣油中以放電火花來侵蝕刻畫出軋錕表面形態(tài)，將軋錕和電極投入到具有絕緣性能的工作液當(dāng)中，把具有相當(dāng)幅度和頻率的電壓放在軋錕以及電極中，通過控制軋錕與電極之間的間隔來實(shí)現(xiàn)對正負(fù)離子的控制。當(dāng)軋錕與電極之間的間隔達(dá)到一定的程度，脈沖電壓則會發(fā)揮一定的性能作用，極間的介質(zhì)發(fā)生電離和擊穿作用，電子會出現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，離子迅速發(fā)生偏移，正離子急速奔向負(fù)極。通過這樣的形式，電能會轉(zhuǎn)向動(dòng)能，動(dòng)能在碰撞沖擊的作用下又會轉(zhuǎn)換為熱能，在轉(zhuǎn)換過程中，瞬時(shí)熱能則會出現(xiàn)在正極和負(fù)極的表面，在很短時(shí)間內(nèi)，溫度急速地升高，達(dá)到20000攝氏度，工作液汽化，金屬材料在高溫的作用下也會發(fā)生物理變化，發(fā)生熔化和汽化，在汽化后，其體積會發(fā)生很大的變化，不斷地膨脹，熔化的金屬液化后則會被排除出工作液之外，軋錕的表面就會出現(xiàn)電蝕坑。當(dāng)放電工作持續(xù)不斷地進(jìn)行時(shí)，軋錕則會順著電極一直旋轉(zhuǎn)，沿著軸方向不停地運(yùn)動(dòng)，再通過一系列的工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)，比如電極到軋錕表面的距離、脈沖電壓、電流強(qiáng)度以及放電時(shí)脈沖的開、關(guān)的時(shí)間等，以此來得到選定的軋錕表面粗糙度。由此，在軋錕上就形成了粗糙和毛化的表面。

電火花的毛化工藝的Ra十分均勻，再現(xiàn)性能好，可以通過放電間距和脈沖電壓、電流以及脈沖特性來選定Ra。相較于噴丸毛化技術(shù)來說，電火花的毛化工藝的選定范圍較寬，在給定Ra的條件下，PPI值可以高于噴丸毛化技術(shù)的50%左右。另一方面，在軋制的過程中，PPI值持續(xù)實(shí)現(xiàn)不明顯的下降狀態(tài)，特別是在毛化不受到軋錕硬度的約束的條件下，其性能會明顯優(yōu)于噴丸毛化工藝。

另外，電火花毛化技術(shù)所得到的軋錕構(gòu)造仍然呈現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)分布的狀態(tài)，當(dāng)提高DOI時(shí)，其結(jié)果會使鋼板沖壓時(shí)的潤滑性能變差，Ra依舊會受到限制，Ra太小以及加工時(shí)間過長則會導(dǎo)致放電電流過大，甚至出現(xiàn)燒傷軋錕表面的現(xiàn)象，同噴丸毛化工藝一樣，Pa以及PPI之間的關(guān)系是不能實(shí)現(xiàn)隨意調(diào)節(jié)的。

電火花毛化技術(shù)作為生產(chǎn)冷軋錕最常用的方法，冷軋錕的表面結(jié)構(gòu)具有很高的附加值。

電火花毛化技術(shù)對軋錕表面的影響

軋錕的使用壽命受到了其表面形態(tài)的嚴(yán)重影響，為了降低其損毀程度，有必要對其進(jìn)行最佳分形維數(shù)的研究，對最佳分形維數(shù)的研究可以為最終的加工進(jìn)行指導(dǎo)，當(dāng)其表面輪廓的分形維數(shù)相對于最優(yōu)維數(shù)偏差較小時(shí)，其所需要的磨合時(shí)間就越短，磨合所產(chǎn)生的磨損量也越小。

對于電火花毛化工藝而言，其表面的粗糙度Ra以及單位長度上的凹坑數(shù)Pc是根據(jù)放電電流、電脈沖的寬度、主軸的回轉(zhuǎn)速度以及工具上的電極沿軸方向速度等設(shè)定的，在這些影響因素當(dāng)中，其主要影響加工質(zhì)量的因素是脈沖峰值的電流以及脈沖的寬度，因此，要實(shí)現(xiàn)對毛化表面的控制，可以通過調(diào)節(jié)放電的參數(shù)?？v觀當(dāng)前的學(xué)術(shù)理論，對電火花毛化表面的研究內(nèi)容和理論還相對較少，主要是通過實(shí)驗(yàn)的方法來進(jìn)行研究，因此，對參數(shù)的設(shè)定直接影響了模型。通過研究，可以A線、數(shù)據(jù)滑移技術(shù)得到銅電極加工鋼材，毛化表面粗糙度的模型：Ra= ，Ra=0.16。當(dāng)D增加時(shí)，脈沖峰值電流會不斷地增加，脈沖寬度也會不斷地提升，D值則會下降。因此，在相同的條件下，峰值的電流會不斷地增加，單個(gè)的脈沖能量也會隨之增加，由于單個(gè)脈沖能量和其蝕除量是呈正比的，因此，在電流的密度增加時(shí)，通道中則會出現(xiàn)很多的帶電粒子，帶電粒子會呈現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，以此來攻擊工作的表面，電火花毛化技術(shù)在軋錕的表面上表現(xiàn)出來的就是更深的坑點(diǎn)，坑的直徑變大，Ra值也會變大，隨之而來的是軋錕表面結(jié)構(gòu)的D值變小。由于脈沖寬度與其有著極其相似的特征，脈沖的寬度比其他寬，液態(tài)金屬熔化后有一部分殘留存放在凹坑當(dāng)中，放電通道的半徑擴(kuò)展程度變大。除此之外，當(dāng)受熱的時(shí)間較長，影響層厚，對材料的蝕除量會增加，而工作的表面粗糙程度也會變大，凹坑數(shù)不斷變少，Pc值降低，因此，D值則會呈現(xiàn)出不斷降低的趨勢。

結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及軋機(jī)裝備的水平不斷提升，對軋錕表面的粗糙度要求也越來越嚴(yán)格，為滿足市場的需要，必須采用先進(jìn)的冷軋錕毛化技術(shù)。從當(dāng)前的集中冷軋錕毛化技術(shù)來看，電火花毛化技術(shù)最為成熟，其應(yīng)用也是最為廣泛的，通過對冷軋錕表面的毛化技術(shù)的研究，冷軋錕電火花毛化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較為均勻的粗糙度，并且其再現(xiàn)性能也較高。

由于電火花毛化技術(shù)對Ra值以及Pc值都有較為嚴(yán)格的要求，受到了放電峰值電流以及脈沖寬度的影響，因此，可以通過對主要的放電參數(shù)以及毛化表面的參數(shù)進(jìn)行模型構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)對軋錕與表面之間的關(guān)系構(gòu)建。通過近幾年的研究，冷軋錕電火花毛化技術(shù)已經(jīng)逐漸地完善和成熟，并在許多大型企業(yè)中得到了應(yīng)用，為了滿足行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，必須通過先進(jìn)的工藝技術(shù)，不斷地提高冷壓板表面的質(zhì)量，推動(dòng)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

（作者單位：廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司冷軋板帶廠）

【參考文獻(xiàn)】

[1]范慶國，盧勁松，金力.冷軋輥毛化輥面形貌研究[J].鋼鐵研究學(xué)報(bào)，2012，24（S1）.

[2]劉紅斌.電火花毛化表面形貌的分形機(jī)理與磨損性能[J].電加工與模具，2011（05）.