Klemmevalser er kritiske komponenter i varmvalsningslinjer, hvor de griber, styrer og transporterer varmt stål under krævende driftsforhold. Deres overflader udsættes gentagne gange for høj temperatur, mekanisk påvirkning, friktion, termiske cyklusser og slibende glødeskaller , hvilket resulterer i progressivt slid og dimensionstab.

Når rulleoverfladen forringes ud over dens driftstolerance, kan båndhåndteringsstabiliteten og rullens ydeevne blive påvirket.

Laserbeklædning er en praktisk metode til at genopbygge slidte klemvalseoverflader, samtidig med at der påføres et slidstærkt metallurgisk bundet lag på den oprindelige valse.

Processen kan bruges til både renovering af slidte valser og overfladeforstærkning af nye komponenter.

Hvorfor slides varme valsemøllers klemmevalser

Under drift kommer trykvalserne gentagne gange i kontakt med varmt stål, mens de overfører betydelige mekaniske kræfter.

Kombinationen af ​​forhøjet temperatur, oxidbelægning, tryk og gentagen kontakt kan producere flere nedbrydningsmekanismer:

• Slidende slid
• Klæbende slid
• Termisk udmattelse
• Overfladerevner
• Lokaliseret afskalning
• Oxidation
• Slagskader
• Progressiv diameterreduktion

Slid kan også udvikle sig ujævnt på tværs af rulleoverfladen afhængigt af strimlens position, belastning og driftsforhold.

For store ruller kan hovedakslen og den indvendige struktur forblive funktionsdygtige, selv efter at arbejdsfladen har nået sin slidgrænse. I disse tilfælde kan udskiftning af hele komponenten resultere i unødvendige materialer og omkostninger.

Laserbeklædning gør det muligt at genopbygge den funktionelle overflade, samtidig med at det brugbare rullelegeme bevares.

Laserbeklædning til renovering af klemmevalser

Under laserbeklædning leveres metallisk pulver til en kontrolleret lasergenereret smeltepool på den roterende valseoverflade.

Pulveret og et tyndt lag af substratet smelter sammen, hvilket skaber en tæt belægning med metallurgisk binding til valselegemet.

En typisk genfremstillingssekvens omfatter:

Inspektion → fjernelse af beskadiget materiale → overfladebehandling → laserbeklædning → flerspors-/flerlagsgenopbygning → bearbejdning eller slibning → dimensionsinspektion

Afhængigt af mængden af ​​slid kan laserbeklædning enten genskabe en relativt tynd, beskadiget overflade eller genopbygge yderligere materiale inden den endelige bearbejdning.

Målet er ikke blot at belægge rullen, men at genoprette både overfladens ydeevne og funktionelle dimensioner.

Slidstærke beklædningsmaterialer

Materialevalget afhænger af valsesubstratet, driftstemperaturen og den dominerende svigtmekanisme.

Afhængigt af anvendelsen kan jern-, nikkel- eller andre legeringssystemer overvejes til at give en kombination af:

Slidstyrke + termisk stabilitet + sejhed + oxidationsmodstand + revnemodstand

For klemvalser, der udsættes for gentagen stød og termiske cyklusser, er maksimal hårdhed ikke nødvendigvis ønskelig.

Et overdrevent hårdt og sprødt aflejret lag kan give god slidstyrke i laboratoriet, men fungerer dårligt under gentagen mekanisk og termisk belastning.

Beklædningsmaterialet skal derfor afbalancere hårdhed med tilstrækkelig sejhed og metallurgisk kompatibilitet med underlaget.

Kontrolleret fortynding og metallurgisk binding

Fortynding er en vigtig overvejelse ved rullelaserbeklædning.

Overdreven smeltning af basismaterialet ændrer det aflejrede lags kemi og kan reducere de tilsigtede overfladeegenskaber. Samtidig kan utilstrækkelig interaktion med substratet kompromittere bindingen.

Lasereffekt, strålestørrelse, bevægelseshastighed, pulverfremføringshastighed og aflejringsstrategi skal derfor optimeres sammen.

Målet er en stabil metallurgisk binding med kontrolleret substratfortynding og ensartede egenskaber ved det aflejrede lag.

Det passende procesvindue bør udvikles i henhold til det specifikke valsemateriale og den valgte beklædningslegering i stedet for at anvende ét fast parametersæt på hver valse.

Flerlagsgenopbygning af slidte ruller

Stærkt slidte knivvalser kan kræve mere end et enkelt påført lag.

Flere omkreds- eller spiralformede spor kan aflejres på tværs af valseoverfladen, med yderligere lag påført, indtil der er skabt tilstrækkelig bearbejdningstolerance.

Vigtige variabler inkluderer:

• Lagtykkelse
• Sporoverlapning
• Rotationshastighed
• Langsgående rejsehastighed
• Pulvertilførselshastighed
• Varmeakkumulering
• Temperatur mellem passagen

Aflejringsstrategien skal sikre ensartet materialefordeling, samtidig med at overdreven varmeopbygning i valsekroppen undgås.

Automatiseret beklædning af store rullekomponenter

Klemmevalser er velegnede til automatiseret laserbeklædning på grund af deres overvejende rotationsgeometri.

Under bearbejdningen roterer rullen, mens laserbeklædningshovedet bevæger sig i længderetningen langs emnet. Koordineret bevægelse producerer en kontinuerlig spiralformet aflejringsbane over den ønskede overflade.

Til lange og tunge ruller skal et industrielt beklædningssystem sørge for:

• Tilstrækkelig emnebelastningskapacitet
• Stabil roterende positionering
• Longitudinel CNC-bevægelse
• Præcis laserhovedpositionering
• Kontrolleret pulverlevering
• Gentagelig behandlingshastighed

Af denne grund er maskinstivhed og bevægelseskontrol lige så vigtige som lasereffekt ved bearbejdning af store valseværkskomponenter.

Varmehåndtering under valsebeklædning

Store ruller kan kræve udvidet kontinuerlig bearbejdning, hvilket gør termisk styring til en vigtig del af genfremstillingsstrategien.

Afhængigt af underlaget og beklædningsmaterialet kan processen kræve kontrol af:

• Forvarmning
• Temperatur mellem passagen
• Aflejringssekvens
• Laservarmetilførsel
• Kølehastighed

Korrekt termisk styring hjælper med at reducere restspænding og mindsker risikoen for revner eller deformation.

Den passende strategi bør bestemmes gennem materialeanalyse og procestestning inden fuldskalaproduktion.

Efterbearbejdning og dimensionsgendannelse

Laserbeklædning efterlader normalt yderligere materiale ud over den krævede endelige rullediameter.

Efter aflejring bearbejdes eller slibes rullen tilbage til de specificerede dimensioner og overfladetilstand.

Slutinspektion kan omfatte:

• Udvendig diameter
• Rundhed
• kast
• Overfladetilstand
• Beklædningstykkelse
• Overfladehårdhed
• Revneinspektion
• Metallurgisk binding hvor det er nødvendigt

Ved genfremstilling bør vellykket beklædning derfor evalueres ud fra den færdige valses ydeevne og dimensionsnøjagtighed , ikke blot ud fra det aflejrede lags udseende.

Genfremstilling vs. udskiftning af slidte knibevalser

Store industrivalser indeholder betydelige mængder forarbejdet legeret stål og kan repræsentere betydelige udskiftningsomkostninger.

Når valsekroppen, akslen og andre strukturelle områder forbliver egnede til fortsat brug, kan genfremstilling bevare meget af den originale komponent.

Laserbeklædning tilføjer primært materiale til den beskadigede funktionelle overflade.

Dette kan give flere fordele:

• Gendannelse af slidte dimensioner
• Lokal brug af højtydende legering
• Reduceret fjernelse af brugbart basismateriale
• Kontrolleret varmetilførsel
• Metallurgisk bundet overfladelag
• Potentiel forlængelse af komponenternes levetid
• Genbrug af valsekapaser af høj værdi

Genfremstilling bør dog kun udføres efter at det er fastslået, at den underliggende komponent fortsat strukturelt egnet til videre brug.

Anvendelser på tværs af stålvalseudstyr

Det samme laserbeklædningsprincip kan udvides ud over klemvalser til andre valseværkskomponenter, der udsættes for alvorligt slid.

Typiske applikationer inkluderer:

• Varmvalseværks-knibevalser
• Styreruller
• Bordruller
• Transportbåndsruller
• Trenseruller
• Transportruller
• Udvalgte arbejds- og støttevalseoverflader
• Andre store roterende slidkomponenter

Hver komponent kræver en individuel evaluering af dens underlag, slidmekanisme, driftstemperatur og belastningsforhold.

GREENSTONE laserbeklædningsløsninger til valseværksruller

GREENSTONE leverer laserbeklædningsprocesser og -udstyrsløsninger til klemvalser, store aksler og andre tunge industrielle komponenter, der kræver slidstærk overfladeforbedring eller dimensionsrestaurering.

Til lange rullekomponenter kan systemerne integrere kraftig roterende positionering, CNC-længdebevægelse, præcisionspulverfremføring og automatiseret spiralformet laserbeklædning.

Udstyrskonfigurationen kan tilpasses i henhold til emnets diameter, længde, vægt, ønsket belægningstykkelse og produktionskapacitet.

Procesudvikling kan også omfatte materialevalg, parameteroptimering, termisk kontrolstrategi og stikprøvetestning før endelig udstyrskonfiguration.

For et laserbeklædningsprojekt til et valseværk skal du angive valsetegningen, den samlede længde, den maksimale diameter, emnets vægt, basismaterialet, den slidte position, den nødvendige genopbygningstykkelse, driftsforholdene og den ønskede produktionskapacitet . Disse parametre kan derefter bruges til at evaluere det passende beklædningsmateriale, processtrategien og udstyrskonfigurationen.