Обработка поверхностей рабочих валков оборудования для изготовления профнастила 

Рабочие инструменты оборудования для изготовления профилированных металлических листов - валки - работают в условиях повышенного износа. Они непосредственно контактируют с поверхностью обрабатываемого материала - листа оцинкованной стали. Для того, чтобы продлить срок службы валков, снизить усталостное разрушение, износ, поверхность рабочих органов подвергают специальной обработке на упрочнение. В поверхностных слоях обрабатываемого элемента формируется структура, сильно отличающаяся по физико-механическим свойствам от его глубинных слоев. Благодаря этому удается значительно продлить срок службы технических элементов. В настоящее время ресурс детали достигает 20000 часов, а иногда и более. Обычно поверхность подвергается механическому упрочнению.

Механическая обработка детали

Механическая обработка валка оборудования для изготовления профнастила сопровождается пластической деформацией поверхностных слоев металла и их частичным упрочнением. Такой процесс получил название механического наклепа, суть его сводится к частичному повышению прочности, сопротивлению на разрыв и предела текучести. Однако снижается пластичность металла (в поверхностном слое). На молекулярном уровне материал имеет искаженную кристаллическую решетку, неустойчивые положения атомов, очаги напряжений, случайным образом разбросанные по всей толще.

После завершения процедуры механического упрочнения деталь подвергается «отдыху» - частичному разупрочнению, которое приводит к снижению количества очагов внутреннего напряжения. Разупрочнение тем сильнее, чем дольше отдых и выше температура, при котором он проводится. Например, в процессе обработки заготовки поверхность валка нагревается, вследствие чего постепенно снижается ее механическая прочность.

Замечено, что процесс этот происходит тем быстрее, чем выше механическая прочность обрабатываемого изделия. Поэтому твердость рабочего инструмента должна быть намного выше прочности поверхности обрабатываемого изделия. К тому же на механические свойства рабочей детали влияет степень взаимодействия его материала с окружающей средой - окисление. Тончайшие слои оксидов, образованные на поверхности детали оказывают существенное влияние на силу трения, и, следовательно, скорость нагрева (не говоря уже о механическом износе, истирании, абразивном изнашивании). При этом образующиеся оксидные пленки неоднородны по своей толщине, распределены по поверхности металла неравномерно.

Степень неравномерности оксидной пленки зависит от многих факторов, среди которых и шероховатость. Чем грубее обработка, тем больше неровностей, тем они выше, тем больше очагов коррозии. Это одна из причин, по которых поверхность рабочего инструмента должна подвергаться самой тщательной подготовке, а для их изготовления применяется коррозионно-стойкие сплавы и соединения (например, оцинкованная сталь).
В результате наклепа структура поверхностного слоя материала валка образуется 5-ю слоями:

• адсорбционным, толщиной 0,0002..0,0003 мкм, состоящий из оксидной пленки, влаги, газов, загрязнений. Он образуется в результате адсорбции (поглощения) поверхностью полярно-активных молекул смазки, газов, попавшего сюда загрязнения, влаги. На выходе - рыхлая пленка, толщина которой во многом зависит от типа загрязнения, свойств материала детали и степени шероховатости его поверхности;
• оксидный, толщиной 0,002..0,5 мкм, образующийся в результате химического взаимодействия поверхности изделия с окружающей средой. Отличается повышенной твердостью и износостойкостью. С течением времени пленка приобретает рыхлую структуру, подвергается коррозионно-механическому изнашиванию. По мере износа окислению подвергаются все более глубинные слои, деталь уменьшается в размерах;
• сильно деформированной кристаллической решетки, толщиной 1,5..5 мкм, появляющийся в результате наклепа. Отличается еще большей твердостью, чем оксидная пленка, измененными по сравнению с основной часть элемента физико-механическими свойствами. Здесь наблюдается значительный сдвиг зерен металла и искажение кристаллической решетки;
• глубинный слой искаженной (деформированной) кристаллической решеткой, характеризуется меньшей степенью деформации, большим количеством дислокаций и вакансий, что снижает микротвердость. Аналогично формируется вследствие механического упрочнения - наклепа. Толщина - 0,2..50 мкм;
• исходная структура.

Как показывает практика, выбор оптимального способа укрепления поверхности металла рабочих инструментов оборудования для сайдинга, металлочерепицы, профилированных металлических листов позволяет повысить их ресурс до 10 раз. Помимо механической обработки в настоящее время широкое распространение получили следующие способы упрочнение поверхности изделия: токами высокой частоты, химико-термический, лазерный.

Так же не следует забывать про процессы упрочнения, протекающие самопроизвольно, при эксплуатации станков. Так, нагревание деталей при их трении с поверхностью обрабатываемой заготовки приводит к повышению прочности поверхностных слоев металла валка до 1,5-2 раз на глубину до 10 мкм. При этом на глубине 10..53-54 мкм наблюдается частичное разупрочнение.

Внутренние слои валка остаются недеформированными, что необходимо для сохранения ими гибких свойств, способности к частичной пластичной (возвратной) деформации. Многослойная структура детали благоприятно сказывается на ее ресурсе.

Металлочерепица, профнастил, сэндвич панели.
Изготовление и монтаж.