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EDT电火花毛化轧辊技术浅析张博

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：张博

[导读] 摘要：介绍EDT电火花毛化技术的特点、基本原理、物理化学过程以及设备主要构成以及在毛化以后可能的缺陷及原因。

        唐山钢铁集团冷轧薄板厂
        摘要：介绍EDT电火花毛化技术的特点、基本原理、物理化学过程以及设备主要构成以及在毛化以后可能的缺陷及原因。
        关键词：EDT；电火花；毛化
        1.引言
        目前，EDT电火花毛化是一种非常普遍，快速、可靠的轧辊毛化技术，普遍应用于家电领域、汽车工业以及冷轧薄板的深加工行业。由于冷轧带钢的冲压成形性不仅取决于带钢本身的特性，还与其表面质量密切相关，带钢表面粗糙度是反应带钢表面质量的重要特征。据悉，带钢表面的粗糙度完全是由毛化轧辊的表面粗糙度和峰值数决定的，所以，轧辊表面的毛化处理质量直接影响到冷轧产品质量以及产品的使用情况。
        2.EDT电火花毛化技术介绍
        2.1 EDT电火花毛化的特点
        （1）能够毛化更大范围的轧辊硬度和轧辊材质，同时获得一致的结果。
        （2）能够获得更大范围的粗糙度和峰值密度的加工能力
        （3）减少后续罩式退火工序中的粘结
        （4）轧辊毛化的生产力
        （5）提高轧辊的使用周期（100%以上）
        （6）提高冷轧带钢的表面清洁度
        2.2EDT电火花毛化的基本原理
        电火花毛化技术运用电火花放电原理在轧辊表面产生毛刺。从理论上讲，毛化床与轧辊磨床的操作大体相似，只不过打毛头取代了砂轮。这种打毛形式可以用全部电极对轧辊进行打毛，不受辊子形状和尺寸的限制，因此打毛速度非常快。
        2.3EDT电火花产生的原理
        电火花打毛技术基于电火花处理技术的发展，虽然与电火花处理不同，但电火花打毛技术包含了在已知的辊径和辊型的情况下而生产出的由相同尺寸和形状的重叠凹坑组成的毛化辊。轧辊的研磨量应尽量减少的最小，以避免彻底改变辊型。在打毛过程中，电极与轧辊的被毛化部分全部浸于介质油当中。一个脉冲发生器直流源作用于电极，产生“正”“负”极，而轧辊端总是处于0电势。在加电压之前，也就是辊子和电极之间产生电火花之前，介质油处于绝缘状态。脉冲发生器加压后，产生一系列高频电火花。每一个独立的电火花束都将在轧辊表面产生一个凹坑，以此形成理想的毛化效果。不同的电极材料能够使表面毛化有很大的不同。因此，轧辊表面的毛化效果，也就是粗糙度，可以通过选择极性和主要工艺参数之间的相互影响来调整。
        2.4脉冲电火花产生的原理
        如图1电火花发生器的原理图所示。电路包括一个高压电路，包括一个用于脉冲发生器启动以导通打毛液的低电流源。凹坑通过一个低压脉冲电流形成，导通沟道一经形成次脉冲便供给电流。通过选择一个或多个固定电阻值的组合来改变电流。通电持续时间和电流大小决定了凹坑的尺寸和形状。通过调整振荡器的输出可以设置脉冲频率。

        图1 电火花发生器的原理图（一根电极）
        实例说明了一根电极的工作原理。在伺服控制器上每个打毛头都有18个相同的装有独立电源的电极装置。一台打毛机包含有多个18个电极一组的元件，例如72个电极的毛化床子就有4个伺服单元。
        2.4打毛液添加剂
        当一种控制粒子尺寸和发散的辅助剂被引入到电解质中时，电火花变得更加稳定有效。添加剂起了贯通导通沟道的传导桥梁的作用，并且有效地加大了电火花弹跳的距离。高浓度粒子添加剂保证了桥距为一个恒定值。电极与轧辊之间的标准导通沟道为0.1毫米，能够使电极与轧辊之间有大流量的电解质通过。打毛液流速为每分钟60升，而打毛熔池的容量为20升，因此，电解质每20秒钟就将更新一次，以保证废弃油渣不能在介质槽中存留。
        2.5电火花的物理特性和电学特性
        电火花在极短的时间内产生，通常要以微妙（s）来测。电火花在打毛过程中的频率一般在4 –400千赫兹范围内。
        图2到4描述了一束电火花产生过程的几个阶段。侧面显示图会帮助我们进行分析。
        图2（1）给出了点火电压。电压上升，而打毛液中主要来自添加剂的粒子，开始形成一个贯通导通沟道的传导桥。在此阶段电解质没有传导能力因此没有电流形成。如果电解质中没有这些粒子或者粒子浓度很低，那么导通沟道要比预期的要少得多。
        图2（2）点火延迟之后电解质的绝缘性被破坏开始导通。电压开始下降。部分电解质电离并且通过传导桥等离子体放电的第一阶段发生。电流开始从毛化电路的低电压开始流通。

        图2
        等离子柱的开发和趋于成熟经过了很长时间。轧辊的金属表面和电极均熔化蒸发。以蒸汽的形式快速扩展开去。电压电流稳定。
        在电火花接通时间的末端产生的热量最大。打毛电源关闭且电压和电流降至0点。没有热量产生等离子放电结束。蒸发了的金属随同电极损耗的废物从凹坑旁被介质油带走。
        在断电时期内，电压下降到0点并保持在这个值。打毛下来的废物被冲入循环电解质中。废气从电解槽表面逸出。在下一个脉冲到来前，此过程已完成。如果电压加的过早且电离仍在进行，就会在电极的同一个位置产生一个连续不断的误放电。这种状态称为“电弧”。因此必须选择断电时间以避免出现这种情况。
        适当的断电时间过后，就要准备下一个脉冲的到来。
        2.6打毛控制原理
        一旦了解了电火花放电工艺，很明显，改变某些参数就能影响打毛结果。
        轧辊打毛设备打毛出的轧辊用峰和谷的比值（Rsk）的正负来显示其打毛质量。负值的打毛效果好，而正值的打毛效果差。改变这个比值可以改变辊子毛化的寿命，负值可以将毛化寿命延长。
        3设备组成
        3..1 EDT打毛机一般由一下部分组成
        （1）床身（2）床头箱（3）尾座（4）中心托架（5）轧辊水平Y型尺（6）伺服系统（7）液压系统（8）润滑系统（9）打毛液循环系统（10）排烟系统（11）电源柜（12）工控机
        3.2工艺辅料
        （1）电极（2）火花电蚀油（3）石墨粉（400目）
        4毛化缺陷及原因