文／張軍改，石小猛，張招，崔松松，杜會(huì)坤，韓娜·河北東安精工股份有限公司，河北省楔橫軋技術(shù)創(chuàng)新中心

在楔橫軋機(jī)上下兩個(gè)軋輥中間左右位置各設(shè)一塊導(dǎo)板，用以控制軋件，防止軋件歪斜，保證軋制過(guò)程的穩(wěn)定，并可有效地控制產(chǎn)品的尺寸精度，有利于精密楔橫軋工藝的實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)圖1。但在楔橫軋制過(guò)程中，由于冷導(dǎo)板和熱軋件接觸產(chǎn)生摩擦力，經(jīng)常會(huì)使軋件的表面材料被刮下粘到導(dǎo)板工作面上，這部分材料有的會(huì)掉落，重新粘到工件上，在拋丸時(shí)自工件脫落，形成表面坑，見(jiàn)圖2，而粘到導(dǎo)板上的材料不掉落時(shí)，會(huì)在工件表面形成劃痕，見(jiàn)圖3，這兩種情況，輕者影響表面外觀，重者造成產(chǎn)品報(bào)廢。長(zhǎng)期以來(lái)，導(dǎo)板粘料造成的產(chǎn)品表面坑或表面劃痕的廢品占全部廢品的50%左右，該缺陷一直困擾著我們，為解決此問(wèn)題，我們進(jìn)行了大量試驗(yàn)，最終使該缺陷得到有效控制。

影響導(dǎo)板粘料的因素

導(dǎo)板工作面粗糙度

導(dǎo)板工作表面越粗糙，與軋件的有效接觸面積越小，二者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)軋件的壓強(qiáng)越大，在接觸點(diǎn)的凸峰微切削作用下將軋件表面材料刮下，形成導(dǎo)板粘料，見(jiàn)圖4。

導(dǎo)板工作面硬度

導(dǎo)板工作面越軟，在軋制時(shí)，越容易磨損，使導(dǎo)板表面變粗糙，產(chǎn)生粘料現(xiàn)象。

導(dǎo)板工作面材料

由于導(dǎo)板工作表面直接與熱軋件接觸，并且承受著很大壓力下的切向和軸向的滑動(dòng)摩擦。因此，如果導(dǎo)板材料高溫耐磨性較差時(shí)，就容易磨損，磨損后會(huì)造成工作面不光滑，軋制時(shí)，高溫軋件材料會(huì)粘到導(dǎo)板上。同時(shí)，導(dǎo)板工作面的顯微組織晶粒大小對(duì)耐磨性和粘料也有影響。

工件溫度

工件溫度越高，塑性越好，強(qiáng)度越低，越容易被導(dǎo)板刮料。同時(shí)，溫度高，還容易在工件表面產(chǎn)生氧化皮，氧化皮組織比正常組織疏松，容易脫落，粘到導(dǎo)板上。

導(dǎo)板安裝位置

導(dǎo)板上下、左右位置對(duì)軋制工藝的穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。

⑴導(dǎo)板上下位置。

導(dǎo)板上下位置與軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)方向有關(guān)，如圖5(a)所示，當(dāng)軋輥逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，軋件順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，軋件容易被左導(dǎo)板工作面的下部和右導(dǎo)板工作面的上部刮傷。所以在軋輥的徑向調(diào)整好后，應(yīng)將左導(dǎo)板調(diào)整至盡量貼向下軋輥，將右導(dǎo)板調(diào)整至貼向上軋輥，如圖5(b)導(dǎo)板實(shí)線(xiàn)部分。如圖6(a)所示，當(dāng)軋輥?lái)槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，軋件逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，情況正好相反，左導(dǎo)板應(yīng)貼向上軋輥，右導(dǎo)板應(yīng)貼向下軋輥，如圖6(b)。

⑵導(dǎo)板左右位置。

1)導(dǎo)板間的距離。兩個(gè)導(dǎo)板工作面之間的距離Q應(yīng)為軋件熱態(tài)最大直徑kd加上一定的間隙δ，見(jiàn)圖7，若該間隙δ過(guò)大，則容易使軋件左右擺動(dòng)，產(chǎn)品尺寸精度差，甚至導(dǎo)致中心疏松，若該間隙過(guò)小，則不容易落料，甚至被卡住，或者刮料。因此，該間隙既不能過(guò)大，也不能過(guò)小。

2)工作導(dǎo)板位置。導(dǎo)板的理想狀態(tài)是軋制中心線(xiàn)（兩導(dǎo)板工作面間的中心線(xiàn)）與軋輥中心連線(xiàn)重合，如圖8(a)，左右導(dǎo)板均不受力，但實(shí)際上軋件不是貼近左導(dǎo)板就是貼近右導(dǎo)板，或者來(lái)回交替貼左右導(dǎo)板，甚至出現(xiàn)軋件一端貼近一個(gè)導(dǎo)板，并不斷地變化，貼近的導(dǎo)板就是工作導(dǎo)板，為確保軋制穩(wěn)定，應(yīng)盡可能使軋件始終貼近一個(gè)導(dǎo)板（即工作導(dǎo)板），這就要求軋制中心線(xiàn)（兩導(dǎo)板工作面間的中心線(xiàn)）偏離軋輥中心連線(xiàn)一定距離△，見(jiàn)圖8(b)。△越大，貼向右導(dǎo)板的力越大，但過(guò)大會(huì)加重導(dǎo)板磨損，形成粘料，因此應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及公式合理選擇△。

導(dǎo)板工作面寬度

如圖9所示，導(dǎo)板工作面的寬度（即導(dǎo)板厚度）應(yīng)確保不與軋輥產(chǎn)生干涉。過(guò)寬，軋制時(shí)會(huì)碰到軋輥；過(guò)窄，容易刮料，因此，導(dǎo)板工作面寬度一般按熱態(tài)軋件最小直徑kd加一定間隙的經(jīng)驗(yàn)公式確定。

試驗(yàn)過(guò)程

為解決導(dǎo)板粘料問(wèn)題，在確保導(dǎo)板尺寸精度、導(dǎo)板安裝位置準(zhǔn)確以及軋件溫度合理的前提下，我們做了如下試驗(yàn)。

⑴在導(dǎo)板工作面上鑲嵌白鋼條。白鋼條是高速鋼，硬度高、耐磨，正常情況下，可以減少導(dǎo)板粘料，但該材料非常脆，抗沖擊能力差，一旦軋件卡住導(dǎo)板就會(huì)產(chǎn)生崩裂，安全風(fēng)險(xiǎn)也非常大。

⑵H13組合導(dǎo)板。H13是熱作模具鋼，具有抗熱裂能力，在高溫時(shí)具有較好的強(qiáng)度和硬度，耐磨性好。為降低導(dǎo)板制作成本，又能提高導(dǎo)板工作表面硬度和耐磨性，我們用45#鋼和H13材料做組合導(dǎo)板，H13做導(dǎo)板的工作面，熱處理后磨床磨削使用，熱處理硬度要求50～55HRC，實(shí)際硬度50HRC，該導(dǎo)板并未像想象的那樣耐磨，軋制不足一個(gè)班，就磨損出深坑，出現(xiàn)了粘料現(xiàn)象，軋制800多件，出現(xiàn)了50多件粘料坑工件。

⑶45#鋼導(dǎo)板工作面噴涂熱處理。噴涂工藝是近幾年興起的一種硬化零件表面的加工工藝，該工藝制作的導(dǎo)板工作面硬度高，表面粗糙度值小，耐磨，壽命長(zhǎng)，使用效果不錯(cuò)，但因?yàn)閲娡繜崽幚硇枰饧庸?，加工時(shí)間長(zhǎng)，成本高，一旦損壞，仍需委外處理，因此，這種導(dǎo)板也不太理想。

⑷滾輪導(dǎo)板。滾輪導(dǎo)板是在導(dǎo)板工作面上安裝數(shù)個(gè)一定長(zhǎng)度能滾動(dòng)的圓柱輪，使軋件和導(dǎo)板之間的滑滾動(dòng)摩擦變?yōu)榧儩L動(dòng)摩擦，降低摩擦力，減少導(dǎo)板工作面的磨損，從而可以減少粘料現(xiàn)象，但由于這種方式是在并不很厚的導(dǎo)板工作面上挖洞，做轉(zhuǎn)軸，安裝轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)軸很細(xì)，承載能力差，一旦卡鋼，就會(huì)將滾輪軸卡斷，應(yīng)用效果并不十分好。

⑸D322焊條堆焊導(dǎo)板工作面后用手工磨削，見(jiàn)圖10。隨著工業(yè)技術(shù)的日益發(fā)展，堆焊的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。已從單純修復(fù)磨損零件工藝，發(fā)展成制造具有很高的耐磨、耐熱、耐蝕等特殊性能要求的雙金屬零件的重要手段，堆焊后的導(dǎo)板工作面硬度高達(dá)52～62HRC，但該導(dǎo)板使用一兩個(gè)班后就開(kāi)始粘料，一直靠人工捅導(dǎo)板（也就是每軋一件，由人工將粘到導(dǎo)板上的材料用鐵棒捅下來(lái)）的辦法緩解導(dǎo)板粘料缺陷。這種靠人工捅導(dǎo)板的方法是不可靠的，一是捅導(dǎo)板的人員不是專(zhuān)職人員，既負(fù)責(zé)上料、又負(fù)責(zé)捅導(dǎo)板，在上料期間，導(dǎo)板沒(méi)人捅，就會(huì)粘料；二是粘到導(dǎo)板上的材料有時(shí)很結(jié)實(shí)，很難全部捅下來(lái)，剩余部分，仍然會(huì)造成工件表面缺陷，因此這種方法是不可靠的。

⑹D322焊條堆焊導(dǎo)板工作面后磨床磨削，見(jiàn)圖11。這種方法與試驗(yàn)5類(lèi)似，硬度相同，只是對(duì)堆焊后的導(dǎo)板工作面用磨床磨削，提高了表面光潔度，表面平滑如鏡面，使用30多個(gè)班才開(kāi)始輕微磨損，出現(xiàn)輕微粘料現(xiàn)象，工件表面坑很淺，并未造成產(chǎn)品報(bào)廢，是一種較為理想的加工方法，不僅延長(zhǎng)了導(dǎo)板使用壽命，減少導(dǎo)板粘料，降低廢品率，還節(jié)約了捅導(dǎo)板的人工成本。

試驗(yàn)分析

⑴試驗(yàn)1的白鋼條硬而脆，只解決了耐磨問(wèn)題，卻未解決抗沖擊能力。試驗(yàn)3的噴涂工藝，硬度高，耐磨，也具有抗沖擊能力，但制作和維修成本均很高。

⑵試驗(yàn)4由滑滾動(dòng)摩擦變純滾動(dòng)摩擦，摩擦力減小，磨損程度降低，粘料現(xiàn)象減輕，但存在抗沖擊能力差，易斷軸的缺點(diǎn)，而且制作成本也較高。

⑶試驗(yàn)2和試驗(yàn)6對(duì)比：加工工藝都是磨削，但材料不同，其硬度存在較大差異：H13熱處理硬度僅達(dá)到要求的底限，規(guī)范要求硬度50～55HRC，實(shí)際硬度48HRC，硬度偏低；堆焊可提高耐磨性與耐蝕性，D322焊條含有Cr、Mo、W、V元素，這些元素使堆焊層具有較好的高溫強(qiáng)度，并能在480～650℃時(shí)發(fā)生二次硬化效應(yīng)，Cr使材料有很好的抗氧化性能，堆焊冷卻速度很快，形成較多的馬氏體，馬氏體不僅硬度高(堆焊硬度高達(dá)52～62HRC)，而且具有很高的屈服強(qiáng)度，使堆焊層經(jīng)受中度的沖擊；導(dǎo)板的磨損實(shí)際上是粘連磨損，即兩個(gè)相對(duì)滑動(dòng)的表面在載荷作用下使個(gè)別接觸點(diǎn)發(fā)生焊合，焊合點(diǎn)在滑動(dòng)時(shí)被撕裂，進(jìn)而發(fā)生分離的過(guò)程，這種磨損受表面溫度、硬度及光潔程度的影響，磨床磨削后的表面光滑，不易粘合。試驗(yàn)2和試驗(yàn)6相比，表面均為磨床磨削，除材料不同，存在晶粒大小差異外，其粗糙度相差無(wú)幾，但二者耐磨程度相差很多，由此可見(jiàn)，導(dǎo)板粘料不僅與表面粗糙度有關(guān)，還與材料、表面加工工藝、表面硬度有關(guān)，從這兩個(gè)試驗(yàn)可以推斷，堆焊工藝比直接用模具鋼熱處理加工的導(dǎo)板表面耐磨。

⑷試驗(yàn)5和試驗(yàn)6對(duì)比：二者均為D322焊條堆焊的工作面，表面硬度均在52～62HRC之間，只是磨削方式不同，一個(gè)是手工磨削，一個(gè)是機(jī)器磨削，手工磨削的表面有磨痕，見(jiàn)圖10，粗糙度大，易粘料，機(jī)器磨削的表面光滑平整無(wú)加工痕跡，見(jiàn)圖11，耐磨性提高約30倍，粘料現(xiàn)象得到有效控制，由坑造成的廢品率減少85%左右。因此，表面粗糙度是磨損和粘料關(guān)鍵因素。

總結(jié)

總之，影響導(dǎo)板磨損和粘料的因素，除導(dǎo)板尺寸、安裝位置及工件溫度外，最重要的是導(dǎo)板工作面的材料、加工工藝、組織狀況、硬度及粗糙度。歸根結(jié)底取決于導(dǎo)板工作面的硬度及粗糙度，因此，導(dǎo)板工作面的材料除具有較高的硬度，較小的粗糙度值，還應(yīng)保證有一定的抗沖擊能力。本文試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐證明，用D322焊條堆焊后磨床磨削是導(dǎo)板工作面加工的最佳工藝，其硬度控制在55～62HRC，粗糙度Ra不大于1.6μm。