专利名称：甘蔗压榨机榨辊的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及甘蔗压榨机械技术领域。
背景技术：
甘蔗糖厂生产线上的榨糖机的榨辊辊组一般采用三辊结构，包括面辊、前辊和后辊，每条生产线采用五至六个辊组，共十五至十八个榨辊。这些榨辊外形直径大多为860到1200毫米，每个榨辊由辊轴和装在辊轴外的辊壳组合而成。辊轴主要是传递旋转动力的作用；辊壳外表具有多道环形辊槽，辊槽与辊槽之间为辊齿，辊壳外圆周的形状类似三角皮带带轮的外圆周形状，辊壳在服役时辊槽与另一榨辊的辊齿啮合，其榨辊的辊面之间挤压甘蔗蔗体及蔗渣。目前，榨辊辊壳的材料都采用硬度较低的灰铸铁制造，其耐磨性和耐蚀性均较差。榨蔗时，工作部位的辊槽面与辊齿齿顶面受到巨大的压力和切向摩擦力，加之在微酸性的蔗汁蔗渣中夹杂有粗细不等的泥沙、石块甚至铁器，因此，辊壳表面磨蚀现象相当严重，辊齿径向和辊槽面法向平均磨损达0.2～0.5mm/万吨蔗，其结果是辊齿变得单薄、表面磨光，往往在一个榨季的后期便会出现蔗体和甘蔗渣在辊槽内打滑的现象，造成入辊困难，压榨量和抽出率减少，每到休榨期就得取下榨辊进行辊齿齿形的修整加工，以备下次榨季再次使用。多次的整形加工使辊齿外圆尺寸逐次减小，带来榨蔗能力的逐步降低。一般在运转率大于90％情况下，一根榨辊最多能使用两个榨季就得报废。为了降低辊壳表面辊齿的磨损速度、延长榨辊使用寿命，使蔗料顺利入辊，保证榨蔗量和抽出率，人们采用了多种技术措施。如在材料上选用高磷合金铸铁、对榨辊辊齿采用火焰淬火或表面电接触热处理加工以提高表面硬度的技术和表面形成粗糙材料的疏松凹坑的表面粗化技术，近年来又有采用在榨辊齿顶火焰堆焊硬质耐磨合金材料层技术等。这些技术虽对提高耐磨性和甘蔗入辊能力有一定的帮助，但效果仍不甚理想，意义不大。如火焰堆焊技术，其工程量大，效率低，不能大面积堆焊。如果齿顶、槽面齿侧同时堆焊硬质材料，会因表面形状参差不齐，影响榨辊与梳齿的配合间隙和辊间的啮合精度，增大梳齿的磨损，压榨抽出率变小，此外，还增加后续辊组的负担；若仅在齿顶堆焊硬质材料，还会出现辊槽槽面磨损较齿顶快，槽侧面被磨损“偷空”，最终造成硬质材料与基体崩塌。此外，堆焊的硬化层扭应力大，易产生裂纹，熔融的金属与辊齿基体结合强度差，焊块容易产生整块剥落。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种甘蔗压榨机榨辊，它不仅可提高榨辊表面硬度，而且又能实现表面粗化，从而提高其使用寿命。
为了实现上述目的，本实用新型采用的方案是它包括有辊轴和装在辊轴外、外表具有多道辊槽和辊齿的辊壳，所述辊壳的辊面设有表面粗糙度Ry大于100微米的激光处理硬化层，该激光处理硬化层包括有金相结构为莱氏体的熔凝层和其下金相结构为马氏体与基体组织组成的相变过渡层。
上述熔凝层的厚度最好大于0.1毫米。上述辊齿齿顶面可设有一层金相结构为合金基体相分布有颗粒状碳化物的激光熔覆层，该熔覆层的厚度一般为0.1～2.0毫米。
由于采用了上述方案，本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果1、使用寿命长。本甘蔗压榨机榨辊采用激光快速加热、高速冷却而得到共晶度高、组织细密，耐磨性好、热稳定性好、硬度高的铸态的表层组织。经与火焰堆焊碳化钨技术对比试验表明，本实用新型的万吨蔗最大磨损量仅为现有技术的32.3％，其使用寿命为现有技术的2倍以上。
2、耐腐蚀好。激光熔凝硬化层的表面组织结构使其具有较好的耐腐蚀性。
3、入辊性好。由于表层为硬度很高的莱氏体结构的熔凝层，因此，本榨辊可在较长时间使用过程中保持其辊面的粗糙形状，因此，具有良好的入辊性能。如在整条生产线使用本甘蔗压榨机榨辊，甘蔗的日榨量可比现有技术提高300～500吨。
4、抽出率高。齿形总体磨损均匀，齿形保持较好，与压榨机梳体保持较好的配合，使蔗渣水份有所降低。
5、运行平稳。本使用新型硬化层均匀分布，与压榨机梳体配合较好，榨季生产无不良振动及引发其它故障。
图1是本实用新型的表层局部剖视图。
图2是本实用新型辊壳外圆周辊槽槽面表层的宏观结构示意图。
图3是本实用新型辊壳外圆周辊槽槽面表层的金相结构图。
图4是本实用新型辊壳外圆周齿顶面表层的金相结构图。
具体实施方式
以下结合附图实例对本实用新型的结构作进一步详述图1、图2所示，本甘蔗压榨机榨辊包括有辊轴1和装在辊轴1外、外表具有多道辊槽和辊齿的辊壳2，辊壳2的基体为灰口铸铁，其上的A、C、D部位为辊槽槽面，B部为辊齿的顶面。在辊壳的辊面的A、D部位，采用高功率密度的激光束为热源，在极短时间与辊面交互作用，使一定深度的金属表面在瞬间被加热和熔化，随着光束移开后借助辊壳基体的吸热和传导，在极高的冷却速度下，使已熔化表层金属快速冷却凝固，形成表面粗糙度Ry大于100微米的激光处理硬化层，该激光处理硬化层包括有金相结构为莱氏体的熔凝层和其下金相结构为马氏体与基体组织组成的相变过渡层。在B部位，有一由镍基合金粉末(Ni60)与镍包碳化钨粉末(70％WC+30Ni)的混合粉末在激光束照射下与齿顶表面熔合冷却形成的激光熔覆层，该层的金相结构为合金基体相分布有颗粒状碳化物。
图3所示为图1中A部的电子显微镜拍摄的金相组织结构图，图中E区为熔凝层，它的金相组织结构为莱氏体，该层厚度为0.4～0.6毫米，硬度达726HV100～1150HV100；图中F区为相变过渡层，该层厚度为0.6～0.95毫米，其靠E区部位硬度可达713HV100～795HV100，它的金相组织结构为马氏体与灰铸铁基体组织的复合。
图4为图1中B部的电子显微镜拍摄的金相组织结构图，图中G区为激光熔覆层，它的金相组织结构为合金基体相分布有颗粒状碳化钨，图中颗粒状白亮区为碳化钨，该层厚度为1.6毫米，该层硬度达688HV100～766HV100。
权利要求1.一种甘蔗压榨机榨辊，它包括有辊轴和装在辊轴外、外表具有多道辊槽和辊齿的辊壳，其特征在于所述辊壳的辊面设有表面粗糙度Ry大于100微米的激光处理硬化层，该激光处理硬化层包括有金相结构为莱氏体的熔凝层和其下金相结构为马氏体与基体组织组成的相变过渡层。
2.根据权利要求1所述的甘蔗压榨机榨辊，其特征在于所述熔凝层的厚度大于0.1毫米。
3.根据权利要求1或2所述的甘蔗压榨机榨辊，其特征在于所述辊齿齿顶面设有一层金相结构为合金基体相分布有颗粒状碳化物的激光熔覆层。
4.根据权利要求3所述的甘蔗压榨机榨辊，其特征在于所述熔覆层的厚度为0.1～2.0毫米。
专利摘要一种甘蔗压榨机榨辊，涉及甘蔗压榨机械技术领域，它包括有辊轴和装在辊轴外、外表具有多道辊槽和辊齿的辊壳，所述辊壳的辊面设有表面粗糙度Ry大于100微米的激光处理硬化层，该激光处理硬化层包括有金相结构为莱氏体的熔凝层和其下金相结构为马氏体与基体组织组成的相变过渡层。本甘蔗压榨机榨辊用于装在甘蔗压榨机上，与现有技术相比，它具有使用寿命长、耐腐蚀和入辊性好，蔗汁抽出率高和运行平稳的优点。
文档编号C13B10/06GK2615142SQ03251518
公开日2004年5月12日 申请日期2003年4月29日 优先权日2003年4月29日
发明者黄连钊, 龙强, 林达良, 陆文雄, 张大柱, 沈江, 周熙翔, 周昌炽 申请人:柳州市柳联激光加工工程有限责任公司