
Årsaker til og forebygging av krympingsdeformasjon av stålspoler
2025-08-22 11:30Årsaker til og forebygging av krympingsdeformasjon av stålspoler
Uten å endre den indre diameteren, kan den kompatible ekspansjons- og sammentrekningsspolen, den kombinerte tilnærmingen med avtakbar intern støtte i ovnen + termisk isolasjon i endeseksjonen/temperaturkontroll for varmeutjevning + sonering av overflateruhet (tynt h-BN spraybelegg i midtseksjonen), den permanente krympingen av midtseksjonen reduseres stabilt med omtrent 50–70 %, samtidig som rundhetsretensjonen forbedres betydelig.
1. Bakgrunn og problem
Typisk tilfelle: Stålspolen med lengde 2350 mm holder en konsentrisk viklet aluminiumspole (1600 mm bred, rullevekt ~15 t). Etter oppvarmings-/glødesykluser blir den ytre diameteren i midtseksjonen ofte mindre enn i endene, og rundheten forringes, noe som forkorter levetiden og påvirker kvaliteten.
2. Hvorfor krymper midten mer? (Nøkkelmekanismer)
· Varmere og lengre i midtseksjonen: Endene avgir varme raskt, mens midtseksjonen forblir ved høy temperatur lenger, noe som myker opp materialet og gjør det utsatt for kompresjonsindusert kollaps.
· Termisk ekspansjonsavvik + friksjon → radialtrykk: aluminium utvider seg mer enn stål; begrenset glidning presser spolen innover, og når toppen nær midten av spennet.
· Strukturelt mykere: Den frie midtspennseksjonen viser den laveste stivheten, gjennomgår tidlig ovalisering og går fra elastisk deformasjon til irreversibel krymping."
3. Rask egensjekk
·Midtseksjonens hardhet er lavere enn i endene.
·Under oppvarmingsforhold uten belastning (uten spole) er krympingen ubetydelig eller betydelig redusert.
·Mer alvorlig under N₂-atmosfære (tynn oksidfilm, høy friksjon, begrenset glidning).
·Midtseksjonens ytterdiameter avtar syklus for syklus; endene endres lite.
4. Overordnet strategi (uten å endre indre diameter)
Forbedre stivheten | Kontrolltemperaturdifferensial | Reduser ekstruderingstrykket |
Ovninstallert avtakbar intern støtte, forbedrer motstanden mot ovalisering i midtseksjonen | Endeisoleringsbaffler + ensartede varme-/kjøleseksjoner, forhindrer langvarig isolert oppvarming i midtseksjonen | Lav friksjon i midtseksjonen, høy i endene, bruk av mikroslip for å absorbere forskjell i termisk ekspansjon. |
5. Praktiske alternativer og parametere
5.1 Avtakbar intern støtte i ovnen(Kun til bruk i ovnen. Fjern ved utkjøring fra ovnen.)
· Dekningslengde: Dekning ≥1600 mm + 50–100 mm per side (1700–1800 mm totalt).
· Spenning og kontakttrykk: Radial ekspansjon 0,2–0,5 mm; målkontakttrykk 5–10 MPa; utkast ≤0,05 mm.
· Materiale/overflate: Legert stålhus: slitesterk overflate + høytemperaturfaste smøremidler (h-BN/MoS₂). Ingen spoler.
·Bruksprosess: Sett inn/ekspander før oppvarming → hold gjennom varme/bløtlegg/avkjøl → trykkavlast <150 °C og fjern.
·Forventet reduksjon: ~40–70 % (Forbedret stabilitet med temperatur-/sonekontrolloverlegg).
5.2 Endeisolering + jevn temperaturkontroll (obligatorisk).
·Mål: aksial ΔT (spoleseksjon - endedel) ≤30–40 °C; gjennomgående tykkelse ΔT ≤40–60 °C.
·Testmetode: Fremgangsmåte: Bruk 25–50 mm keramiske fiberplater med metalliske reflekterende lag på terminalseksjonene; implementer oppvarming/kjøling ved 2–4 ℃/min; gjennomfør en oppvarmingsperiode på 10–20 minutter før måltemperaturen nås.
·Overvåking: ende-/midt-/endetermoelementer; korriger hvis ΔT overskrider grensene.
·Forventet reduksjonsområde: omtrent 15–30 %.
5.3 Overflatesonering + tynn h-BN i midten av spennet(Reduser toppverdien for ekstruderingstrykket i midtseksjonen.)
·Midtseksjon (bredde: 1200–1600 mm): Ra 12–15 μm, Rpk≈2 μm; tynt belagt med 5–15 μm h-BN (høy renhet, temperaturbestandighet >900 ℃).
·To ender (200–300 mm hver): Ra 20–25 μm, Rpk 3–4 μm, som gir grep for å forhindre total glidning.
· Slipehåndtering: Prioriter å utvide det høye Rpk-båndet eller øke Ra litt i endene; opprettholde lav friksjon i midten
·Forventet reduksjon: ~15–25 % (mer uttalt i N₂-atmosfære).
5.4 Valgfri forbedring: Interne/eksterne ovnsløpere/sadeler
· To varmebestandige lederuller/sadeler kan plasseres i det ikke-spoleområdet utenfor spolekanten for å dele lasten, noe som reduserer bøyemomentet og ovaliseringen i midtspennet.
·Forventet reduksjon ~10–20 %.
5.5 Langsiktig oppgradering: (Innvendig diameter uendret)
·Økning av veggtykkelsen fra 30 til 35 mm forbedrer stabiliteten og reduserer krypehastigheten ved høy temperatur; kombiner med 5.1–5.3.
·Det er nødvendig å evaluere virkningen av økt vekt og oppvarmingstid på syklustid og energiforbruk.
5.6 Maskinfase: Optimalisering av strammetrykk for ekspanderbare/sammendragbare spoler
· Under forutsetningen om å sikre tilstrekkelig dreiemomentoverføringskapasitet, bruk "minimum nødvendig trykk" (sikkerhetsfaktor 1,3–1,5) for å redusere indre boringsspenning.
·Foreslå " moment-trykk-glidning"-kalibrering for å generere ytelseskurver på stedet.
6. Veikart for rask implementering
Fase | Innen 2 uker | 1–2 måneder | Langsiktig |
Handlinger | Endeisolasjon + gjennomvåtning; overflatesonering + h-BN; grunnlinje ΔT/OD | Utvikle og kalibrere avtakbar støtte i ovnen; legg til ytre ruller om nødvendig | Evaluer økningen i ytterdiameter til 35–40 mm; formaliser standard operasjonsoperasjoner og aksept. |
Mål | Krympingsreduksjon i midtseksjonen ≥50 %. | Slipe-/utskiftingssyklusen forlenget med 1,5–2,5 ganger. |
7. SOP-høydepunkter
7.1 Avtakbar intern støtte i ovnen
·Inspiser → Sett inn og juster → Utvid til innstilt posisjon (≈6–8 MPa) → Behold under oppvarming/holding/avkjøling → Trykkavlast til under 150 °C etter avkjøling → Trekk ut og inspiser.
·Kontroller hver 100–200 time; avstand ≤0,05 mm.
7.2 Endeisolering og gjennomvåtning
Baffler (25–50 mm keramisk fiberplate + metallisk reflekterende overflate) sikkert festet; 2–4 °C/min oppvarming/kjøling; 10–20 min bløtlegging; ΔT-alarm for korreksjon.
7.3 Overflatesonering&h-BN
Midt: Ra 12–15 μm, Rpk≈2 μm + tynn h-BN-spray, lavtemperaturherding; Ender: Ra 20–25 μm, Rpk 3–4 μm
8. Aksept og overvåking
Aksialretning ΔT | ≤30–40 °C | Ende-/midte-/endetermoelementer, fullprosessopptak |
tykkelsesretning ΔT | ≤40–60 °C | Dobbeltflate- eller tilsvarende sonder |
Krympingshastighet for middels UT-spenn | ≤0,05 mm/100 t eller per 100 sykluser | Gjenta trepunkts OD-målinger |
Rundhet(romtemperatur) | ≤0,2 mm | Rundhetstester / CMM / målere |
Skli og overflate | Ingen sklimerker; intakt h-BN-belegg på midtseksjonen | Visuell + overflateruhet punktinspeksjon (Rpk) |
Støtte
E-post: guangwei@gwspool.com
Selskap: GW Precision Technology Co., Ltd.
Katalog