轧辊表面仿生改性技术

摘要： 土壤动物（如蜣螂、蝼蛄等）长期生活在土壤中，经过亿万年的进化优化，其体表触土部位呈现出凹坑、凸包、鳞片、波纹等非光滑形态。这些形态不仅具有良好的减少粘附、降低阻力的功能，而且具有非常高的耐磨性能。将这种生物非光滑耐磨形态念用于轧辊表面设计，使轧辊的耐磨性显著提高，是一项创新性强、技术难度高、在国际上率先提出的新课题。

该项目以高碳、钒高速钢复合轧辊为代表，采用经过特殊调制、具有高能量密度和高重复频率的YAG激光，在辅助气体的配合下，结合计算机图形处理和机床数控加工技术实现。具体来说，是按照仿生学设计的具有耐磨作用的材料表面形态、坑形、点密度以及分布规律，在轧辊表面形成具有耐磨效果的仿生非光滑形态。同时，研究轧辊表面不同材料、不同轧制工况时，轧辊表面仿生改性的耐磨机理。

采用试验优化技术设计试验方案，进行试验研究。此外，采用数值分析的方法，对磨损过程和力学参数进行分析，揭示不同仿生改性表面的耐磨特性和耐磨机理，并对耐磨性进行评估。

最后，分别在课题联合申请单位通化钢铁集团公司和唐山联强冶金轧辊有限公司实验室轧机和生产轧机上进行了试验研究。通过这些研究，考察轧辊表面仿生改性后的耐磨性。

主要创新点包括： 1. 根据生物表面形态耐磨的思想，提出仿生非光滑耐磨技术。 2. 将仿生非光滑形态耐磨的思想和设计方法，应用到轧辊表面设计上，从仿生改性的全新视角研究提高轧辊耐磨性。 3. 提出轧辊表面仿生改性工艺与加工方法。

摘要：土壤动物(如蜣螂、蝼蛄等)长期生活在土壤中，经过亿万年的进化优化，其体表触土部位呈现出凹坑、凸包、鳞片、波纹等非光滑形态，使其不仅具有良好的减少粘附、降低阻力的功能，而且具有非常高的耐磨性能，将这种生物非光滑耐磨形念用于轧辊表面设计，使轧辊的耐磨性显著提高，是一项创新性强、技术难度高、在国际上率先提出的新课题。该项目以高碳、钒高速钢复合轧辊为代表，采用经过特殊调制、具有高能量密度和高重复频率的YAG激光，在辅助气体的配合下，结合计算机图形处理和机床数控加工技术实现按照仿生学设计的具有耐磨作用的材料表面形态、坑形、点密度以及分布规律，在轧辊表面形成具有耐磨效果的仿生非光滑形态，并研究轧辊表面不同材料、不同轧制工况时，轧辊表面仿生改性的耐磨机理，采用试验优化技术设计试验方案，进行试验研究，采用数值分析的方法，进行磨损过程和力学参数分析，揭示不同的仿生改性表面的耐磨特性和耐磨机理，并对耐磨性进行评估。最后，分别在课题联合申请单位通化钢铁集团公司和唐山联强冶金轧辊有限公司实验室轧机和生产轧机上进行试验研究，考察轧辊表面仿生改性后的耐磨性。主要创新点：(1)根据生物表面形态耐磨的思想，提出仿生非光滑耐磨技术。(2)将仿生非光滑形态耐磨的思想和设计方法，应用到轧辊表面设计上，从仿生改性的全新视角研究提高轧辊耐磨性。(3)提出轧辊表面仿生改性工艺与加工方法。