瓦楞輥是瓦楞紙板生產線上最昂貴的心臟部件，它的楞型合理性和制造精度、耐磨耐壓性能、使用壽命和運行速度是衡量其品質和經濟性的主要技術指標，是滿足我國紙箱行業(yè)的進口和國產瓦楞紙箱紙板生產線趨向紙幅越來越寬、運行速度越來越快的需要，直接關系到紙箱企業(yè)的產品質量和經濟效益。
    瓦楞原紙在高速連續(xù)節(jié)進的熨燙彎曲成形過程中，在線壓力作用下不斷與瓦楞輥楞頂相對位移產生摩擦擠軋，原紙中的夾雜物和礦物硬粒的撞擊，使楞頂部劇烈磨損，逐漸由圓弧變成平頭，使楞齒高度慢慢低于標準下限，同時一些楞面硬度低的瓦楞輥會因此而使楞頂楞面產生麻坑和凹陷。由于生產線往往不是經常滿幅走紙，致使瓦楞輥表面產生不均勻磨損而導致輥形中凹。低硬度瓦楞輥在連續(xù)高速的單齒嚙合定向運轉狀況下因塑性變形會出現倒楞、傾斜、扭曲、出現橢圓度和跳動誤差，影響了瓦楞輥的使用壽命和經濟性。
    如何改善上述瓦楞輥運轉中的急劇磨損變形現象，延長瓦楞輥在高速運轉中的使用壽命，提高瓦楞輥的經濟性，是我國瓦楞紙板紙箱行業(yè)多年來一直關注的重要課題。
    采用化學成分穩(wěn)定、耐磨耐壓的合金鋼精鍛材料，以先進的熱處理工藝方法獲得硬度HRC58（HS80）左右層深均勻的硬化層，并以電腦輔助設計合理的楞型，由電腦數控磨床精密研磨楞型和鼓形中高，表面鍍覆高品質的微型裂紋耐磨硬鉻，是本文介紹的經多年努力攻關，精心研制和修復耐磨、耐腐蝕、高精度、經久耐用的優(yōu)質瓦楞輥產品所取得的工藝新成果。
    一、 精選材質
    我國目前采用的鋼材標準，同一種牌號的化學成分范圍很寬，其上下限往往與相鄰牌號相接（比如國內瓦楞輥常用的35CrMo的含碳量及其他化學成分上限就在42CrMo的中下限內），而同一牌號鋼材的化學成分誤差之大，給熱處理質量控制帶來很大的危害。
    我們都知道，含碳量的高低將直接影響瓦楞輥合金鋼輥體淬火馬氏體的硬度，如合金鋼含碳量為0.3％，其馬氏體的硬度是（HRC）49～55。含碳量為0.4％，其馬氏體的硬度是（HRC）54～60。含碳量為0.5%，其馬氏體的硬度是（HRC）58～62。
    所以嚴謹選材，選用優(yōu)質42CrMo和50CrMo精鍛件，嚴格把好材料的化學成份關，把含碳、鉻、硅、錳、鋁等主要成份的指標控制在一定的范圍內，為以后的預備熱處理和淬火的質量穩(wěn)定創(chuàng)造基本條件。
    二、 先進的熱處理工藝
    瓦楞輥采用淬透性能良好的合金鋼42CrMo、50CrMo精鍛件，但其輥面特殊的幾何形狀和尺寸給熱處理帶來很大的難度和質量不穩(wěn)定性因素，因此一直是國內外同行潛心攻關的主要難題。
    眾所周知，熱處理質量優(yōu)良的瓦楞輥應該保證充分淬透、達到所要求的淬硬層深度、硬度均勻無軟帶又不產生開裂。而充分均勻淬硬且防止淬裂的條件除成分穩(wěn)定的材料和充分合理的預備熱處理（如調質。重復多次去除機加工和焊接應力）外，還要求在淬火冷卻過程中，各溫度階段的冷卻速度分布必須在該種淬火的允許冷速區(qū)內，實現"水淬油冷"的冷速分布，即高中溫冷卻階段具有像水一樣快的冷卻速度，以避開非馬氏體組織轉變區(qū)。而在低溫階段冷卻速度應盡量緩和，特別是300℃左右時的冷速要像油一樣緩慢，以避免產生變形和裂紋。
    新工藝對傳統(tǒng)的熱處理方法進行了工藝改革。一是通過調整材質，穩(wěn)定和縮小化學成分的范圍，調整加熱方法和加熱溫度來移動冷速允許區(qū)。二是通過選擇性能優(yōu)越的淬火介質和調整冷卻方式來移動冷卻曲線，使其進入允許冷速區(qū)內。
    迄今為止，國內對合金鋼進行中頻淬火一般使用聚乙烯醇溶液作為淬火介質。聚乙烯醇使50年代中期開始用于水的添加劑，目前在我國普遍使用，由于其冬季怕凍，其他季節(jié)易變質、發(fā)臭，且使用中易結塊阻塞噴孔，難以維護保養(yǎng)等缺點，有效使用壽命短。同時，因為使用含量低（通常使用濃度在千分之二到千分之三左右，而其濃度千分之一的變化即可引起性能的很大差異）難以準確檢測和控制濃度，因此大多數僅憑操作工以經驗控制（如：看泡沫多少和以手感判斷粘度等），故無法保證穩(wěn)定的淬火質量。由于不利于濃度管理，國外已很少采用。
    新工藝引進SZ水基淬火液和淬火工藝用于瓦楞輥和其它合金鋼淬火，有效地保證了淬火質量的穩(wěn)定性。SZ水基淬火液屬聚烷撐乙二醇類（PolyalkleneGlycols）淬火劑。具有逆溶性，通過調整成一定的濃度可獲得比油快、比水慢的淬火冷卻速度。當工件淬火時，噴淋的淬火液會在工作表面附著上脫溶的聚合物薄膜，薄膜能有效地破壞水在工件上形成的蒸汽膜，因而提高了水的高溫冷速，并且使工件不同部位的冷速趨于均勻，這層聚合物膜的存在也降低了水的低溫冷速，減小了淬火變形和開裂的危險。同時，該淬火介質濃度便于檢測、控制，保證了工藝的穩(wěn)定性。其次，在一定范圍內，通過改變攪拌條件來控制淬火介質的溫度，保證淬火介質的冷卻特性曲線落入允許的冷速區(qū)內，使淬火工件實現淬火硬度高且均勻，無開裂，并保證穩(wěn)定的淬硬層深。由于每道工序的層層嚴格控制，淬火工件變形量可以穩(wěn)定地小于0.15毫米內。
    為什么有的一對瓦楞輥中存在有槽的（包括導紙片槽，真空外吸和內吸槽）易于淬裂并且有明顯軟帶，所以往往出現淬火偏軟的現象。這是因為中頻感應淬火是感應圈勻速移動瞬間加熱，淬火時隨著感應圈的向上移動，槽的下端部楞齒因受槽阻斷磁場和向上傳遞的熱量，功率和熱量集中而瞬間過熱容易淬裂崩齒。同時，槽的上端因槽阻斷了下部的傳遞熱量，溫度還未達到相變溫度但感應圈已上升因而淬不硬，形成明顯軟帶。為減少淬裂風險，往往降低淬火溫度或選用含碳量相對低的35CrMo材料，以犧牲淬火硬度為代價。
    瓦楞輥類似2.5以下模數的小齒輪，常用中頻淬火頻率一般在2500～8000Hz之間。直徑大的瓦楞輥頻率在2500～4000Hz之間。所以淬火時齒頂與齒溝明顯存在溫差，往往會致使淬火后出現齒頂軟、齒溝硬，并在齒溝附近集中很大的拉應力，易引起軸向開裂。
    新工藝針對性地對熱處理設備、感應圈、噴水圈、感應圈與噴水圈的距離、兩圈與工件的間隙、噴淋角度、加熱方法和感應圈移動速度及方法采取了突破性的改進，使楞面獲得HRC58以上、6～7毫米層深、硬度均勻、有槽輥無明顯軟帶的硬化層，從而保證了熱處理質量的穩(wěn)定性。
    三、 品質優(yōu)良的鍍鉻層
    淬硬并精磨后的瓦楞輥表面鍍0.1毫米以上硬鉻鍍層，可以降低楞齒表面摩擦系數，增強楞齒的耐磨性能，延長瓦楞輥的使用壽命。目前國內都施以傳統(tǒng)的鍍硬鉻工藝，由于陰極電流效率低，一般為12～14％，鍍液濃度和電鍍溫度控制粗糙，大多由操作者憑經驗判斷調整，故鍍層質量不穩(wěn)定，主要表現為：1.鍍層厚度不易控制。如果一對瓦楞輥不成對進行電鍍，有些上下瓦楞輥電鍍層厚度誤差甚至達50％。2.深鍍能力差，尤其是有槽的瓦楞輥，槽邊楞齒上往往鍍不上鉻或鍍上很少，造成瓦楞輥使用過程中磨損不一。3.硬度低且不均勻。由于瓦楞輥電鍍均為深井式鍍槽，如無攪拌則上下溫差很大，造成上部溫度高鉻層偏軟，下部溫度低鉻層偏脆，嚴重影響使用質量。
    新工藝采用目前世界上功能性鍍鉻層工藝中最先進的HBEF25高效率硬鉻電鍍工藝。其優(yōu)點是：1.采用比傳統(tǒng)電鍍硬鉻工藝更大的電流密度，陰極電流效率達22～26％，比常規(guī)鍍鉻工藝高出一倍，沉積速度是傳統(tǒng)鍍鉻的2～3倍。因此深鍍能力大大改善。2.鍍層的顯微硬度達HV900-1050，傳統(tǒng)工藝為HV700-800。3.該工藝得到的硬鉻鍍層的磨損量要比傳統(tǒng)鍍層少磨損將近25％。4.由于減少了高電流的過厚沉積使鍍層厚度均勻。5.鍍層平滑，細致光亮。6.HEEF-25鍍層的另一最大的優(yōu)點是微裂紋數每一厘米高達400多條。由于微裂紋代表了較為容易腐蝕的情況。腐蝕是順著這些微裂紋發(fā)生的。微裂紋數越少裂紋就越深越長，也就越容易腐蝕。而該工藝生成許多淺而短的微裂紋，防腐能力因而提高，因此更少腐蝕缺陷。
    電鍍時進行嚴格的工藝管理，每支輥筒根據直徑、長度和受鍍面積分別設定工藝參數，嚴格操作記錄、鍍液連續(xù)循環(huán)過濾，嚴格按工藝要求控制電鍍溫度，嚴格檢測和控制鍍液濃度及各項指標。確保均勻地把0.10毫米以上的硬鉻鍍層鍍上最易磨損的齒頂部及一定比例量鉻層鍍上根部及楞面，獲得比傳統(tǒng)硬鉻工藝更堅硬、更平滑、更光亮、更耐磨的硬鉻鍍層。
    實踐證明，雖然該工藝成本是傳統(tǒng)工藝成本的3倍，但大大提升了產品的質量，耐磨性提高了40％，延長了使用周期，減少了維修成本。
    四、 科學設計楞型
    瓦楞輥的用紙量對瓦楞紙板制造業(yè)而言，是一個影響企業(yè)生產技術成本的重要因素。國外的一些包裝業(yè)比較發(fā)達的國家對瓦楞輥用紙量這一經濟指標很重視。如日本三菱就將同一規(guī)格的瓦楞輥楞型分別設計成標準型和經濟型兩類。因此，楞高雖相同但每條300毫米的楞數不一樣，耗紙率（也有稱折楞率、收縮率和瓦楞率等）就完全不同。以一條年產一千萬平方米的三層瓦楞紙板生產線為例，若耗紙率減少1％，則可以節(jié)約瓦楞原紙十余萬平方米，并且產量越大，紙板越厚（如五層、七層），節(jié)約的潛力越可觀。耗紙率是單個楞型的齒廓曲線長度與單個齒的弧長的比值。也就是成型后瓦楞的長度與瓦楞原紙長度的比值。它的合理性是直接衡量瓦楞輥質量的重要經濟指標。