EDT程序参数对毛化表面质量的影响.docVIP

EDT程序参数对毛化表面质量的影响戚卫星（上海宝钢工业检测公司宝山分公司上海200431）摘要：文章简述了电火花毛化的原理及目的, 通过大量的实验数据和前人的经验值分析了毛化程序中通电时间、放电电流、间隙电压等电参数之间的联系以及对轧辊表面质量(表面粗糙度Ra、峰值数Pc、及非对称性粗糙度Rsk)的影响，并初步建立了主要电参数与表面粗糙度之间的数学模型。这样，在从工艺数据库中提取加工参数的方法之外，有了新的方法来获得和优化毛化程序参数，从而有效预测和控制了毛化轧辊的表面形貌，提高了加工的效率和稳定性，最终得到冷轧钢板优良的表面质量。关键词：电火花毛化;表面粗糙度;峰值数;非对称性粗糙度Influence of EDT program parameters on the quality of texturing surfaceQi Weixing(Baoshan branch,Baosteel industry inspection company,shanghai 200431,China)Abstract:This paper sketches the principle and purpose of EDT,and analyzes the relationship between electronical parameters as well as the influence of each parameter (On-Time,Discharging current,Gap Voltage,etc) on the quality of texturing surface (Ra,Pc,Rsk) in texturing program, besides,we build the preliminary maths modle between main parameters and Ra.So,besides picking up process parameters from technics data-base,we acquire a new method to abtain and optimize texturing parameters，in order to predict and control surface of texturing roll, improve the efficiency and stability of EDT process,and achieve optimal surface quality of cold-rolling plate.Key words: EDT;Ra;Pc;Rsk 1电火花毛化的原理 戚卫星，男，大学，助理工程师，从事磨床设备技术工作，电火花毛化(Electro-Discharge Texturing,简称EDT)是依靠脉冲放电所产生的电腐蚀来完成轧辊表面加工的。毛化过程中，电极和轧辊毛化部分浸入绝缘液中。对电极施加直流脉冲电压，由伺服系统控制电极与轧辊间放电间隙，当间隙达到0.01mm-0.2mm时，绝缘液被击穿，然后在低压打毛脉冲下形成放电通道。轧辊表面金属和电极熔化或气化，并进入产生的蒸气泡中。在放电结束时，气泡破裂，熔化的金属被抛出，使轧辊表面形成放电凹坑。电火花的形成发生在很短的时间内，毛化时，其发生频率在4-400KHz范围内。在轧辊旋转及轴向移动的共同作用下，最终产生一个由均匀尺寸和形状的重叠环形凹坑组成的轧辊表面。2轧辊毛化的目的经过毛化的轧辊轧出的带钢表面具有不同的粗糙度及峰值数。高峰值数的带钢含油量较多，故可提高钢板的冲压性能，特别是对深冲压更有利，此外还有利于喷漆和搪瓷处理，对镀锌带钢，可以使锌花均匀。再者，它可以减少或避免钢卷在罩式炉进行退火热处理时产生粘结缺陷。3影响表面毛化质量的程序参数为确定影响表面质量的重要参数及其设定规律，通过实测的方式，获得了以下参数数据（表1），并且从中得知通电时间、放电电流以及间隙电压决定了毛化的效果。表1 机床的一组实测数据粗糙度 Ra(m) 辊型 roll type 通电时间 on-time（s）放电时间 off-time（s） 放电电流discharging current(A)增益 gain间隙电压 gap voltage(V)1.3 CAL8.0 16.0 6.0 10.0 5.0 1.3 CGL8.0 16.0 6.0 10.0 5.0 1.3 TCM8.0 16.0 6.0 10.0 5.0 1.4 CAL15.0 29.0 7.0 9.6 8.7 1.5 CGL8.0 16.0 7.0 10.0 5.0 1.6 CGL8.0 16.0 7.0 10.0 5.0 1.7 TCM8.0 12.0 8.0 10.0 5.0 2.0 TCM11.0 15.0 11.0 10.0 6.0 2.1 CPL11.0 16.0 14.0 10.0 5.5 2.5 TCM15.0 24.0 22.0 8.5 5.5 2.8 CAL17.0 22.0 22.0 10.0 6.5 3.0 CAL21.0 26.0 14.0 10.0 6.5 3.0 CGL15.0 26.0 28.0 10.0 7.0 3.0 CGL15.0 26.0 30.0 10.0 7.0 3.0 CPL15.0 26.0 28.0 10.0 7.0 3.0 TCM17.0 28.0 28.0 10.0 6.5 3.1 TCM18.0 28.0 28.0 10.0 6.5 4.0 CPL27.0 33.0 32.0 10.0 6.4 4.0 TCM27.0 33.0 32.0 10.0 6.4 4.5 CPL48.0 60.0 44.0 10.0 8.5 4.5 TCM48.0 60.0 44.0 10.0 8.5 5.0 TCM48.0 85.0 46.0 10.0 8.7 3.1主要电参数分析3.1.1放电电流（discharging current)增大放电电流主要作用是增加了打毛形成的凹坑的深度和宽度，因此表面粗糙度也随之增大（图1)。而峰顶都是由毛化凹坑的边缘金属的再凝固所形成的，随着凹坑的变宽，峰值数必然减少。反之，减小放电电流则降低了表面粗糙度，同时增加了峰值数。图1 通电时间恒定时放电电流对粗糙度的影响通电时间数值较小时，增大放电电流的同时粗糙度也会增大。在调试过程中，毛化出的轧辊出现辊面烧伤现象，其程序参数如下：表2粗糙度 Ra(m) 辊型 roll type 通电时间 on-time（s）断电时间 off-time（s） 放电电流discharging current(A)增益 gain间隙电压 gap voltage(V)1.4 CAL8.016.013.0 10 8.7 经过对比实测数据，我们发现当放电电流达到某一特定值时，继续增大电流后，粗糙度的增加极为有限。经过大量的测试，确定可通过增加通电时间的方式来增加粗糙度，有效避免了烧伤现象。修改后的程序参数值如下：表3粗糙度 Ra(m) 辊型 roll type 通电时间 on-time（s）断电时间 off-time（s） 放电电流discharging current(A)增益 gain间隙电压 gap voltage(V)1.4 CAL15.0 29.0 7.0 9.6 8.7 3.1.2通电时间（on-time )与断电时间(off-time)增加通电时间主要减少了峰值数同时增大了表面粗糙度（图2）。断电时间对表面粗糙度、峰值数以及非对称性粗糙度无直接影响，但若断电时间太短，部分电离仍然存在，在电极的相同位置就会发生连续放电现象，即产生电弧。若断电时间过长，则降低了火花产生的频率，随之降低了毛化的效率。图2 放电电流恒定时通电时间对粗糙度的影响3.1.3间隙电压（gap voltage）间隙电压决定了毛化时电极与轧辊间间隙和有效放电时间,是闭环控制的基准值。减小间隙电压会降低粗糙度和增大峰值数（图3）。同时它还决定了毛化效率，其上限值受维持火花产生的间隙极限值影响。当间隙值较大时，毛化效率低，随着间隙值的降低，毛化效率会提高。但降低到一定值时，伺服系统的灵敏度不足以满足需求，电极可能会撞击轧辊，引起轧辊表面质量问题以及设备损坏。图3 恒定电流和通电时间时伺服电压对粗糙度的影响3.2其他参数分析3.2.1增益（gain)该参数影响打毛机伺服系统的灵敏度。在大多数情况下，其应该被置为最大值10，此时伺服系统的灵敏度最高。但在要求高粗糙度的情况下，例如大于6m，过高的灵敏度可能会导致伺服系统反应过度，所以就需要我们降低增益。3.2.2轧辊旋转和移动速度（Rotation and Traverse speeds） 轧辊转速过低，毛化不均匀，转速过高，放电不完全，降低了毛化的效率。此外，轧辊的转速与横移速度设置不当会影响毛化质量。例如：转速为14rpm,轧辊的横向移动速度设置为100mm/min时,毛化轧辊表面形成螺旋形色差带，经过大量实验，发现转速与横移速度之间存在经验公式（使用电极直径为10mm）：横移速度(mm/min)/转速(rpm) 0.5电极直径=5mm根据经验公式，将横移速度改为55至60 mm/min时得到最优表面质量。4其它反映表面毛化质量的参数主要程序参数在影响表面粗糙度以及峰值数的同时，非对称性粗糙度(Rsk)也在发生着改变。非对称性粗糙度是一个描述毛化“山峰”形状的参数。在较高的放电电流和较短的通电时间下，Rsk通常为正值。随着电流的减小，峰值数的增大，Rsk渐渐从正值经过零趋向于负值（图4）。在高峰值数时，毛化表面由一系列非常锋利的尖锋组成。这种表面质量的轧辊早期粗糙度损失的非常快，以致不能满轧制需求，经过一段时间后，轧制进入平稳期（轧辊的有效使用寿命期限）。在该过程中，“山峰”变得越来越圆，此时轧辊的耐磨率也不断增大，粗糙度的损失主要体现在轧辊表面的“山峰”磨损。 图4 放电电流和通电时间对RSK的影响5结语 EDT机床的其他工艺参数（包括电极极性和材质、毛化时间等）甚至同样的电参数在不同工况下对毛化表面质量均有影响。但放电电流、通电时间及间隙电压是决定电火花毛化质量的关键性因素，且它们并不是孤立的，之间亦存在互相影响