作者：焦作堅固水泥 王占光
輥壓機是水泥粉磨的主要設備，它由兩個速度相同、相對運動的輥子所組成。物料由上部喂入，經雙輥擠壓后排出。其輥面的損壞形式包括磨損、疲勞起皮剝落、異物破壞、焊接缺陷等。
1.磨損
從理論上說，輥壓機兩個輥子的相向運轉，線速度一致，但實際上，不可能完全一致，因為兩臺電機的轉速會因制造原因、負載原因，轉速會有差異；
其二，由于運行中的振動，輥子的對應點線速度不可能完全一致；有這兩種速度差異，造成每個輥對物料的拉入速度的不同，物料會在被拉入的過程中翻滾、滑動，相對的運動便會產生磨損。
其三，由于輥面的粗糙，其對應點的直徑肯定不一致、速度會有差異，也會造成與物料的相對滑動，只要有相對滑動，輥子的磨損就不可避免。
其四，由于輥縫始終是變化著的，且兩側輥縫也并不一致，所以輥縫各處的下料速度并不相同，輥縫大處的小顆粒的速度或會大于輥面速度，有速差就會有磨損。
其五，較大的顆粒被兩輥咬合時還會打滑，也會有相對的滑動，所以磨損就不可避免。綜合多方面的原因，輥壓機輥面的磨損是一定的，由于壓力很大，物料很硬，如果輥面沒有較高的硬度和耐磨性，輥面會磨損很快。
2.疲勞剝落也是輥面損壞的基本方式
輥面一般由三層組成，第一層為過渡層，與輥壓機軸的外面焊接在一起，厚度20mm左右；第二層為耐磨層，焊在過渡層上面，厚度20mm左右；第三層是花紋層，主要用于增大對物料的咬合效率，迫使物料與輥子同步。由于輥壓機的輥面單位面積受到的壓力很大，每平方厘米就有幾千公斤，再由于來料顆粒并非均勻，局部實際壓力更大，很容易超出材料的疲勞極限，且再通過轉動，這些壓力反復作用于輥面，金屬的疲勞就不可避免。
據相關資料介紹（高明東先生），對于輥壓機等耐磨堆焊工件尤其是輥壓機在使用過程中經常會出現表面剝落掉塊的情況，深度和面積不定，這都屬于疲勞破壞的范疇。疲勞破壞是由于在零部件的局部高應力區，較弱的晶粒在變應力的作用下形成微裂紋，然后發展成宏觀裂紋，裂紋繼續擴展最終導致疲勞破壞。所以輥面除了保證耐磨以外，也要考慮抗疲勞剝落能力，因此輥壓機輥面的材料必須有良好的塑韌性。目前已知的材料疲勞極限得出了一個經驗公式
σ-1=0.5σb ————（1-1）
σ-1——材料的疲勞極限
σb——抗拉強度極限
輥壓機在正常使用情況下，其輥面所受到的擠壓力范圍是50-300MPa，一般情況下應該在200MPa左右，顯然這個工作壓力遠低于輥壓機常用的母體材料42CrMo鋼(σb=1080MPaσ-1≈540MPa)的疲勞極限，而輥壓機的表面堆焊材料的疲勞極限更是遠高于這個數值，以這個標準推論，輥壓機只會發生磨損，不會發生疲勞剝落。而實際情況往往是在距輥面20-30mm的位置發生疲勞剝落。這一方面是條紋層的裂紋向下延伸，到達最大剪切應力的深度，而疲勞，另一方面就是在輥壓機運行過程中出現意外情況而引起輥面壓力在某處某時超過了材料的強度極限或在相當長的時間內超過了疲勞極限而使材料在最大剪切深度處產生了微裂紋。輥壓機的疲勞剝落是由循環變應力、拉應力、和塑性應變同時作用而造成的。循環變應力使裂紋形成，拉應力使裂紋擴展，塑性應變影響整個疲勞過程。如三者缺一，則疲勞不可能形成及擴展。
對剪切應力最大值所處位置的探討是有必要的。確定了位置即深度，可以在此處提高輥材或堆焊層的疲勞強度，就提高了擠壓輥的抗疲勞剝落的壽命。按純彈性理論推算的數據——最大疲勞剪切應力距離輥面的深度，應該是物料與輥面接觸的面積上輥面弧長的一半的0.786倍。
接觸輥面輥面弧長L= Dπ×(γ÷3600) ————（1-2）
D——輥壓機直徑
γ——咬入角
按照這個方法可以大概估算疲勞深度，但誤差非常大，實際理論疲勞深度遠小于此值。輥壓對咬入角的積分計算，0.786b約為5.2mm。綜上如果考慮到安全系數和數學模型的誤差的話，那么，輥壓機的最大剪切應力的深度是在10mm～15mm左右，正好是過渡層的深度，這可能也就是輥壓機堆焊層設計的理論依據之一。
且輥徑與疲勞深度成正比，輥徑越大，其可能發生疲勞的深度越大；咬入角與疲勞深度成正比，咬入角越大，可能發生疲勞的深度越大。咬入角γ的大小取決于物料的種類、粒度、形態及兩輥的間隙、輥壓、輥面狀態（條紋形狀）、輥徑及轉速等因素。影響最大的顯然是輥縫間隙和輥壓，輥縫間隙越小，輥壓越大，都會使得咬入角變大，使得疲勞深度變深。控制合適輥縫，顯然原始輥縫越小，物料的通過量也就越小，為了達到較高的產量就必須提高料倉的壓力，將輥縫撐開強行增大通過量，這時，料柱升高，咬入角γ加大，同時輥縫間隙內的料餅密度增加，最小輥縫處的壓力值也急劇升高，這些都會造成輥面壓力更接近疲勞強度，并且與最大剪切應力的深度成正比，對保證疲勞壽命不利。
3.焊接缺陷引起的掉渣、掉塊
輥子輥面的焊接過渡層、耐磨層、花紋層，若在焊接施工中存在缺陷，如未熔合、氣孔、裂紋等，其抵抗外力的能力時就會顯得十分脆弱，在反復的擠壓下，因應力集中嚴重，很快會在循環應力的作用下，疲勞脫落，甚至會因應力超過其強度極限，直接遭到破壞。還有層間硬度梯度不協調，也會產生應力集中，在循環應力的作用下，產生裂紋，逐步起層剝落。
4.異物造成輥面焊接破壞
由于硬質材料的進入，如不銹鋼、錳鋼等進入輥壓機，由于其無法被碾碎，輥壓機上千噸的壓力會全部作用于該處，超過輥面強度極限，將輥面直接壓潰、破壞。
以上是輥壓機輥面損壞的方式，其避免方法也有幾點：
首先是要嚴格按照規程對輥面堆焊（包括修復），保證焊接質量，保證輥面圓度，控制好直徑誤差；
其二，系統除安裝除鐵器外，要配置金屬探測儀，當探測到有金屬時必須撿出，關于磨損問題只有通過選擇合適的耐磨焊接材料來解決。關于焊接工藝介紹較多，也不盡相同，不再贅述。
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（轉自：智慧水泥，版權歸原作者或結構所有）
