[发明专利]一种具有复合材料包胶层的包胶辊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有复合材料包胶层的包胶辊及其制备方法。

背景技术

包胶辊广泛应用于冶金、矿山、电力、化工、印刷、纺织、印染等行业，分为输送辊、张力辊、转向辊、挤干辊、支撑辊等。包胶辊也称为橡胶包覆辊轴，用金属材料制作圆柱形的回转体，然后在圆柱形回转体的表面包覆一层橡胶材料。目前使用的圆柱形回转体多采用无缝钢管制造，部分小型的包胶辊的回转体也采用实心轴结构。包胶层采用耐磨橡胶制作，包胶层结构可分为双层或单层，一般双层包胶内层较硬，硬度在100邵尔A左右，外层较软，硬度在85邵尔A左右，内层一般为5mm~6mm，外层不超过20mm。单层包胶一般不超过25mm厚，硬度在85~95邵尔A左右。江苏冶金杂志，2001年第六期论文“冷轧带钢机组中橡胶包覆辊轴的应用”介绍了包胶辊的结构及其应用，其中介绍的包胶辊的包胶是单一的橡胶材料，不是采用的复合材料。这种包胶层具有橡胶的弹性形变大，弹性模量极小，泊松比大，形变时体积几乎不变的优点，但其耐磨性能远不如耐磨合金等材料。理化检验-物理分册杂志，2008年第44卷第10期论文“包胶辊开裂原因分析”的论文，介绍的包胶辊的包胶亦是单一的橡胶材料，不是采用的复合材料。经文献检索，目前尚没有采用橡胶复合材料制造包胶辊包胶层的报道。

目前，耐磨合金在抗磨损方面应用十分广泛。常采用铸造或者堆焊技术用金属材料制造各种轧辊、输送辊、支承辊等各种辊和耐磨衬板等。如专利号ZL92113960.8的中国发明专利“一种钢芯铸铁复合轧辊的制造方法”介绍了一种芯部为钢，表面为铸铁的一种轧辊，利用了铸铁耐磨性能好的优点；公开号为CN1099075A的中国发明专利公开了采用铸造方法生产高强度高铬铸铁衬板的方法。堆焊技术则是将耐磨材料熔敷到低碳钢等基板上制成复合耐磨钢板，如1996年《焊接技术》杂志刊登的论文“加粉堆焊工艺及耐磨堆焊复合钢板的应用”，介绍了复合耐磨钢板的一种制备技术。一般认为，材料的耐磨性随着其硬度的增大而提高，但增大硬度往往使金属的韧性、塑性显著下降，难以用于承受冲击载荷的工况。

一般耐磨橡胶的硬度远低于耐磨合金，但耐磨橡胶具有良好的韧性和塑性，使其具有优异的耐冲击性能。耐磨合金具有较高的硬度，表现出良好的耐磨性能，如高铬铸铁合金是抗磨料磨损性能优异的材料，但其抗冲击性能较差。如果把耐磨橡胶和耐磨合金两者结合起来制成复合材料作为包胶辊的包胶层，可以充分发挥两者各自的优点，达到既耐磨，又抗冲击的目的，从而大幅度延长包胶层的使用寿命。

发明内容

基于橡胶材料韧性、塑性好，比重小，变形能力强，能够吸收大冲击动量的优点，以及耐磨合金硬度高，抗磨性能好，制造容易的特点。本发明提供了一种具有复合材料包胶层的包胶辊及其制备方法，该包胶辊的包胶层采用了橡胶中镶嵌耐磨合金块的复合橡胶材料，充分利用两种材料各自的优点，既具有高抗磨、抗强冲击，又能通过变形吸收大冲击动量的优点。

本发明采用如下技术方案：

一种具有复合材料包胶层的包胶辊，它包括用金属材料制作的圆柱形的回转体，在回转体上包覆着橡胶复合材料层，橡胶复合材料层为由橡胶中镶嵌耐磨合金块的复合材料制成，橡胶复合材料层与回转体采用粘接剂连接，或者将橡胶复合材料层直接硫化到回转体上。

所述圆柱形回转体的直径、长度根据需要任意确定，圆柱体采用空芯结构或者采用实芯结构。回转体由金属材料制成，优选钢铁材料。为了提高回转体与橡胶复合材料的结合强度，对回转体的表面可以进行如下处理：保持回转体原表面形状，或者在回转体的表面预制上若干凹槽，或者预制上若干凹坑。以上所述凹槽的深度为0.5mm~5.0mm，宽度不超过5mm，相邻两凹槽的距离不超过10mm，凹槽横截面的形状为长方形、梯形、三角形、半圆形之一，凹槽与回转体横截面的夹角为0°~30°，或者凹槽与回转体轴线的夹角为0°~30°。以上所述凹坑的深度为0.5mm~3.0mm，体积不超过100立方毫米，凹坑横截面的形状为长方形、梯形、三角形、半圆形之一，其在回转体表面任意分布。