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          支撐輥輥面剝落的分析

            支撐輥剝落大多位于軋輥兩端,沿圓周方向擴展,在寬度上呈塊狀或大塊片狀剝落,剝落坑表面較平整。支撐輥和中間輥接觸可看作兩平行圓柱體的接觸,在純滾動情況下,接觸處的接觸應力為三向壓應力。在離接觸表面深度為 0.786b 處 ( b 為接觸面寬度之半 ) 剪切應力最大,隨著表層摩擦力的增大而移向表層。
            疲勞裂紋并不是發生在剪應力最大處,而是更接近于表面,即在 Z 為 0.5b 的交變剪應力層處。該處剪應力平行于軋輥表面,據剪應力互等定理,與表面垂直的方向同樣存在大小相等的剪應力。此力隨軋輥的轉動而發生大小和方向的改變,是造成接觸疲勞的根源。周期交變的剪切應力是軋輥損壞最常見的致因。在交變剪切應力作用下,反復變形使材料局部弱化,達到疲勞極限時,出現裂紋。另外,軋輥制造工藝造成的材質不均勻和顯微缺陷的存在,也會誘導裂紋的產生。若表面冷硬層厚度不均,芯部強度過低,過渡區組織性能變化太大,在接觸應力的作用下,疲勞裂紋就可能在硬化過渡層起源并沿表面向平行方向擴展,而形成表層壓碎剝落。
            支撐輥剝落只是位于輥身邊部兩端,而非沿輥身全長,這是由支撐輥的磨損型式決定的。由于服役周期較長,支撐輥中間磨損量大、兩端磨損量小而呈 U 型,使得輥身兩端產生了局部的接觸壓力尖峰、兩端交變剪應力的增大,加快了疲勞破壞。輥身中部的交變剪應力點,在軋輥磨損的推動作用下,逐漸往輥身內部移動至少 0.5mm ,不易形成疲勞裂紋;而軋輥邊部磨損較少,最大交變剪應力點基本不動。在其反復作用下,局部材料弱化,出現裂紋。
            軋制過程中,輥面下由接觸疲勞引起的裂紋源,由于尖端存在應力集中現象,從而自尖端以與輥面垂直方向向輥面擴展,或與輥面成小角度以致呈平行的方向擴展。兩者相互作用,隨著裂紋擴展,最終造成剝落。支撐輥剝落主要出現在上游機架,為小塊剝落,在軋輥表面產生麻坑或橢球狀凹坑,分布于與軋件接觸的輥身范圍內。有時,在卡鋼等情況下,則出現沿輥身中部軸向長達數百毫米的大塊剝落。

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