本發(fā)明涉及金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)及其制作方法。

背景技術(shù)：

軋輥是冶金和機(jī)械加工行業(yè)中一種常用的設(shè)備零部件，也是一種易損耗的工業(yè)材料，硬質(zhì)合金輥環(huán)相較于傳統(tǒng)的其它材質(zhì)的輥環(huán)，具有硬度高、抗壓強(qiáng)度大、耐磨性好、耐腐蝕性好、摩擦系數(shù)小、熱傳導(dǎo)率低、使用壽命長、軋制的產(chǎn)品精度高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，常用于高線軋制，但同時硬質(zhì)合金輥環(huán)重量大、加工難度大、廢品率高、合金資源浪費(fèi)大、價格高、抗沖擊和抗震性能差，在受到較高的軋制速度、軋制壓力及熱沖擊負(fù)荷的情況下，易產(chǎn)生裂紋并迅速擴(kuò)展，造成表面剝落和碎輥現(xiàn)象的發(fā)生。

為了降低硬質(zhì)合金輥環(huán)的價格、提高硬質(zhì)合金輥環(huán)的可加工性及抗沖擊性能，業(yè)內(nèi)目前普遍使用硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，即外層采用硬質(zhì)合金，內(nèi)層采用韌性較好的高強(qiáng)度鋼，內(nèi)外層之間采用粘結(jié)劑粘合而成，可以大量節(jié)約硬質(zhì)合金的使用量，從而降低生產(chǎn)成本。

但是，目前的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)中，外層的硬質(zhì)合金與內(nèi)層的高強(qiáng)度鋼之間，通常存在結(jié)合強(qiáng)度低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)及其制作方法，以解決現(xiàn)有的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)結(jié)合低的問題。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一方面，提供了一種硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，包括：對稱設(shè)置的兩個鋼內(nèi)套以及套設(shè)于所述兩個鋼內(nèi)套外部的硬質(zhì)合金外套；

所述鋼內(nèi)套包括底座部，以及設(shè)置于所述底座部上的凸起部，所述底座部和所述凸起部一體成型，所述底座部和所述凸起部分別呈中空圓柱狀，所述底座部和所述凸起部同軸且內(nèi)徑相等，所述底座部的外徑大于所述凸起部的外徑；

所述硬質(zhì)合金外套呈中空圓柱狀，所述硬質(zhì)合金外套的內(nèi)徑大于所述凸起部的外徑，所述硬質(zhì)合金外套的軸向?qū)挾刃∮谒鰞蓚€鋼內(nèi)套中兩個凸起部的軸向?qū)挾戎停鲇操|(zhì)合金外套的外徑與所述底座部的外徑相等；

所述兩個鋼內(nèi)套中的兩個所述凸起部的端面相接觸，所述硬質(zhì)合金外套套設(shè)于所述凸起部的外部；

所述硬質(zhì)合金外套與所述兩個鋼內(nèi)套之間的縫隙中填充有結(jié)合層，所述鋼內(nèi)套的端面設(shè)置有與所述縫隙相連通的灌料孔。

所述硬質(zhì)合金外套的徑向厚度為20mm～30mm。

所述底座部的徑向厚度為10mm～30mm，所述凸起部的徑向厚度為10mm～20mm。

所述結(jié)合層在所述硬質(zhì)合金外套的徑向上的厚度為0.5mm～1mm，所述結(jié)合層在所述硬質(zhì)合金外套的軸向上的厚度為0.5mm～1mm。

所述結(jié)合層的材料為鋅銅粉。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二方面，提供了一種硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)組，由數(shù)個上述硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，沿所述硬質(zhì)合金外套的軸向方向堆疊而成，相鄰的兩個鋼內(nèi)套一體成型。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第三方面，提供了一種上述硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)的制作方法，包括如下步驟：

根據(jù)預(yù)設(shè)尺寸，加工出兩個鋼內(nèi)套以及所述硬質(zhì)合金外套，并將所述兩個鋼內(nèi)套與所述硬質(zhì)合金外套裝配；

通過灌料孔，向所述兩個鋼內(nèi)套和所述硬質(zhì)合金外套之間的縫隙中灌注粘結(jié)料以形成結(jié)合層，得到組合坯料；

在真空環(huán)境下，將所述組合坯料加熱到預(yù)設(shè)溫度；

在所述預(yù)設(shè)溫度下，對所述兩個鋼內(nèi)套的端面施加壓力，所述壓力朝向所述硬質(zhì)合金外套的軸向方向；

保溫預(yù)設(shè)時間后，將所述組合坯料冷卻至10℃～35℃，得到所述硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)。

所述在真空環(huán)境下，將所述組合坯料加熱到預(yù)設(shè)溫度的步驟中，所述預(yù)設(shè)溫度比所述粘結(jié)料的熔點(diǎn)溫度高50℃～100℃。

所述在預(yù)設(shè)溫度下，對所述兩個鋼內(nèi)套的端面施加壓力，所述壓力朝向所述硬質(zhì)合金外套的方向的步驟中，所述壓力逐漸增大，所述壓力的范圍為50N/mm²～500N/mm²。

所述保溫預(yù)設(shè)時間后，將所述組合坯料冷卻至10℃～35℃，得到所述硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)的步驟中，所述預(yù)設(shè)時間為30min～2h。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)及其制作方法，硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)包括：對稱設(shè)置的兩個鋼內(nèi)套以及套設(shè)于兩個鋼內(nèi)套外部的硬質(zhì)合金外套；鋼內(nèi)套包括底座部，以及設(shè)置于底座部上的凸起部，底座部和凸起部一體成型，底座部和凸起部分別呈中空圓柱狀，底座部和凸起部同軸且內(nèi)徑相等，底座部的外徑大于凸起部的外徑；硬質(zhì)合金外套呈中空圓柱狀，硬質(zhì)合金外套的內(nèi)徑大于凸起部的外徑，硬質(zhì)合金外套的軸向?qū)挾刃∮趦蓚€鋼內(nèi)套中兩個凸起部的軸向?qū)挾戎?，硬質(zhì)合金外套的外徑與底座部的外徑相等；兩個鋼內(nèi)套中的兩個凸起部的端面相接觸，硬質(zhì)合金外套套設(shè)于凸起部的外部；硬質(zhì)合金外套與兩個鋼內(nèi)套之間的縫隙中填充有結(jié)合層，鋼內(nèi)套的端面設(shè)置有與縫隙相連通的灌料孔；通過對鋼內(nèi)套以及硬質(zhì)合金外套的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并在鋼內(nèi)套以及硬質(zhì)合金外套的縫隙中填充結(jié)合層，顯著增強(qiáng)了鋼內(nèi)套與硬質(zhì)合金外套之間的結(jié)合強(qiáng)度，同時可起到傳力、減震的作用；此外，還可將多個硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)組合粘結(jié)在一起，最大限度地節(jié)約硬質(zhì)合金材料，從而使成本大幅度降低；硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)的制作方法包括：根據(jù)預(yù)設(shè)尺寸，加工出兩個鋼內(nèi)套以及硬質(zhì)合金外套，并將兩個鋼內(nèi)套與硬質(zhì)合金外套裝配；通過灌料孔，向兩個鋼內(nèi)套和硬質(zhì)合金外套之間的縫隙中灌注粘結(jié)料以形成結(jié)合層，得到組合坯料；在真空環(huán)境下，將組合坯料加熱到預(yù)設(shè)溫度；在預(yù)設(shè)溫度下，對兩個鋼內(nèi)套的端面施加壓力，壓力朝向硬質(zhì)合金外套的軸向方向；保溫預(yù)設(shè)時間后，將組合坯料冷卻至10℃～35℃，得到硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)；該方法通過將組合坯料加熱到預(yù)設(shè)溫度，使粘結(jié)料熔化形成熔池，鋼內(nèi)套以及硬質(zhì)合金外套的不同金屬間相互溶解滲透，在對兩個鋼內(nèi)套的端面施加壓力時，溶池空間被壓縮，使結(jié)合層的粘結(jié)料均勻填滿所有的間隙，此外，由于是真空環(huán)境，避免了氧化現(xiàn)象的產(chǎn)生，使鋼內(nèi)套以及硬質(zhì)合金外套的不同金屬層能純凈地擴(kuò)散、結(jié)合，從而顯著增強(qiáng)了鋼內(nèi)套與硬質(zhì)合金外套之間的結(jié)合強(qiáng)度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)的剖視圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)的結(jié)構(gòu)分解示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)組的剖視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)的制作方法的流程圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)的制作過程的示意圖。

圖中，1-下壓頭；2-上壓頭；3-加熱器；4-真空爐體；5-傳力桿；6-機(jī)架；7-液壓系統(tǒng)；8-組合坯料；9-真空系統(tǒng)；10-鋼內(nèi)套；20-硬質(zhì)合金外套；30-結(jié)合層；90-灌料孔；91-底座部；92-凸起部。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1至圖2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，包括：對稱設(shè)置的兩個鋼內(nèi)套10以及套設(shè)于兩個鋼內(nèi)套10外部的硬質(zhì)合金外套20。

其中，鋼內(nèi)套10包括底座部91，以及設(shè)置于底座部91上的凸起部92，底座部91和凸起部92一體成型，底座部91和凸起部92分別呈中空圓柱狀，底座部91和凸起部92同軸且內(nèi)徑相等，底座部91的外徑大于凸起部92的外徑。

硬質(zhì)合金外套20呈中空圓柱狀，硬質(zhì)合金外套20的內(nèi)徑大于凸起部92的外徑，硬質(zhì)合金外套20的軸向?qū)挾刃∮趦蓚€鋼內(nèi)套10中兩個凸起部92的軸向?qū)挾戎?，硬質(zhì)合金外套20的外徑與底座部91的外徑相等。

兩個鋼內(nèi)套10中的兩個凸起部92的端面相接觸，硬質(zhì)合金外套20套設(shè)于凸起部92的外部。將鋼內(nèi)套10做成兩個，可方便裝配和加工。

硬質(zhì)合金外套20與兩個鋼內(nèi)套10之間的縫隙中填充有結(jié)合層30，兩個鋼內(nèi)套10中，至少一個鋼內(nèi)套10的端面設(shè)置有與縫隙相連通的灌料孔90，灌料孔90便于結(jié)合層30的料的粘結(jié)料的添加。

底座部91和凸起部92的內(nèi)徑可以根據(jù)硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)的用途，進(jìn)行相應(yīng)的尺寸設(shè)計，如120mm、300mm等。

優(yōu)選地，硬質(zhì)合金外套20的徑向厚度為20mm～30mm，且不少于預(yù)設(shè)的軋輥磨耗量。軋槽是軋制鋼筋時與鋼筋接觸的部分，也即主要磨損的工作部分。硬質(zhì)合金外套20的寬度大于軋槽的寬度，目的是使硬質(zhì)合金硬度高、耐磨，使得軋制的鋼筋具有較好的外觀。

優(yōu)選地，底座部91的徑向厚度為10mm～30mm，凸起部92的徑向厚度為10mm～20mm。

優(yōu)選地，結(jié)合層30在硬質(zhì)合金外套20的徑向上的厚度為0.5mm～1mm，結(jié)合層30在硬質(zhì)合金外套20的軸向上的厚度為0.5mm～1mm。

優(yōu)選地，結(jié)合層30的材料為鋅銅粉。鋅銅粉可以采用H65，H68，H70，H75等牌號。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，包括：對稱設(shè)置的兩個鋼內(nèi)套10以及套設(shè)于兩個鋼內(nèi)套10外部的硬質(zhì)合金外套20。鋼內(nèi)套10包括底座部91，以及設(shè)置于底座部91上的凸起部92，底座部91和凸起部92一體成型，底座部91和凸起部92分別呈中空圓柱狀，底座部91和凸起部92同軸且內(nèi)徑相等，底座部91的外徑大于凸起部92的外徑。硬質(zhì)合金外套20呈中空圓柱狀，硬質(zhì)合金外套20的內(nèi)徑大于凸起部92的外徑，硬質(zhì)合金外套20的軸向?qū)挾刃∮趦蓚€鋼內(nèi)套10中兩個凸起部92的軸向?qū)挾戎?，硬質(zhì)合金外套20的外徑與底座部91的外徑相等。兩個鋼內(nèi)套10中的兩個凸起部92的端面相接觸，硬質(zhì)合金外套20套設(shè)于凸起部92的外部。硬質(zhì)合金外套20與兩個鋼內(nèi)套10之間的縫隙中填充有結(jié)合層30，兩個鋼內(nèi)套10中，至少一個鋼內(nèi)套10的端面設(shè)置有與縫隙相連通的灌料孔90；通過設(shè)置鋼內(nèi)套10以及硬質(zhì)合金外套20并在裝配時將兩個鋼內(nèi)套10相對設(shè)置，硬質(zhì)合金外套20套設(shè)于兩個鋼內(nèi)套10外部，硬質(zhì)合金外套20與兩個鋼內(nèi)套10之間的縫隙中填充有結(jié)合層30，將兩個鋼內(nèi)套10和硬質(zhì)合金外套20結(jié)合在一起，通過對鋼內(nèi)套10以及硬質(zhì)合金外套20的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并在鋼內(nèi)套10以及硬質(zhì)合金外套20的縫隙中填充結(jié)合層30，顯著增強(qiáng)了鋼內(nèi)套10與硬質(zhì)合金外套20之間的結(jié)合強(qiáng)度，同時可起到傳力、減震的作用。

請參閱圖3，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)組，由數(shù)個上述硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，沿硬質(zhì)合金外套20的軸向方向堆疊而成，相鄰的兩個鋼內(nèi)套10一體成型。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)組，由數(shù)個上述硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)，沿硬質(zhì)合金外套20的軸向方向堆疊而成，在保證鋼內(nèi)套10與硬質(zhì)合金外套20之間具有較高的結(jié)合強(qiáng)度的同時，最大限度的節(jié)約硬質(zhì)合金材料，從而使成本大幅度降低。

請參閱圖4至圖5，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，提供一種上述硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)的制作方法，包括如下步驟：

步驟S1、根據(jù)預(yù)設(shè)尺寸，加工出兩個鋼內(nèi)套10以及硬質(zhì)合金外套20，并將兩個鋼內(nèi)套10與硬質(zhì)合金外套20裝配。

具體地，步驟S1中，將硬質(zhì)合金外套20的內(nèi)表面及兩端面用機(jī)械或化學(xué)方法清洗、除油，將鋼內(nèi)套10用機(jī)械加工成所需的形狀、尺寸并清洗干凈。其中，機(jī)械方法包括車、磨等傳統(tǒng)的加工方法，化學(xué)方法包括指酸洗、除油等方法。

步驟S2、通過灌料孔90，向兩個鋼內(nèi)套10和硬質(zhì)合金外套20之間的縫隙中灌注粘結(jié)料以形成結(jié)合層30，得到組合坯料8，之后需要對組合坯料8進(jìn)行真空熱擴(kuò)散結(jié)合工藝。

步驟S3、在真空環(huán)境下，將組合坯料8加熱到預(yù)設(shè)溫度。

如圖3所示，可將組合坯料8放入真空爐體4中，并使用真空系統(tǒng)9抽真空后通過加熱器3加熱。

優(yōu)選地，步驟S3中，預(yù)設(shè)溫度比粘結(jié)料的熔點(diǎn)溫度高50℃～100℃。

步驟S4、在預(yù)設(shè)溫度下，對兩個鋼內(nèi)套10的端面施加壓力，壓力朝向硬質(zhì)合金外套20的軸向方向。

如圖3所示，可將組合坯料8置于上壓頭2和下壓頭1之間，并通過機(jī)架6下方的液壓系統(tǒng)7，經(jīng)由傳力桿5，對兩個鋼內(nèi)套10的端面施加壓力。

優(yōu)選地，步驟S4中，壓力逐漸增大，壓力的范圍為50N/mm2～500N/mm2。

步驟S5、保溫預(yù)設(shè)時間后，將組合坯料冷卻至10℃～35℃，得到硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)。

優(yōu)選地，步驟S5中，預(yù)設(shè)時間為30min～2h。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)的制作方法，首先根據(jù)預(yù)設(shè)尺寸，加工出兩個鋼內(nèi)套10以及硬質(zhì)合金外套20，并將兩個鋼內(nèi)套10與硬質(zhì)合金外套20裝配，然后通過灌料孔90，向兩個鋼內(nèi)套10和硬質(zhì)合金外套20之間的縫隙中灌注粘結(jié)料以形成結(jié)合層30，得到組合坯料8，之后在真空環(huán)境下，將組合坯料8加熱到預(yù)設(shè)溫度，在預(yù)設(shè)溫度下，對兩個鋼內(nèi)套10的端面施加壓力，壓力朝向硬質(zhì)合金外套20的方向，最后保溫預(yù)設(shè)時間后，將組合坯料冷卻至10℃～35℃，得到硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)；通過將組合坯料加熱到預(yù)設(shè)溫度，使粘結(jié)料熔化形成熔池，鋼內(nèi)套10以及硬質(zhì)合金外套20的不同金屬間相互溶解滲透，在對兩個鋼內(nèi)套10的端面施加壓力時，溶池空間被壓縮，使結(jié)合層30的粘結(jié)料均勻填滿所有的間隙，此外，由于是真空環(huán)境，避免了氧化現(xiàn)象的產(chǎn)生，使鋼內(nèi)套10以及硬質(zhì)合金外套20的不同金屬層能純凈地擴(kuò)散、結(jié)合，從而顯著增強(qiáng)了鋼內(nèi)套10與硬質(zhì)合金外套20之間的結(jié)合強(qiáng)度。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。