硬质合金辊环(以下简称辊环)是高速线材轧机的关键部件,具有硬度高、耐磨性和耐热性好,生产效率高等特点。但在高速轧制过程中因频繁承受交变热载荷作用易使轧槽磨损,须不断停机重磨,才能达到生产需求。当辊环外径达到许用极限尺寸时则不能再重磨使用而报废。若在其达到许用极限尺寸前及时修复磨损的轧槽,在节能降耗上具有重要意义。本文以YGH20型硬质合金辊环轧槽磨损修复为研究对象,分析了轧槽磨损修复工艺要求与实现机理及主要影响因素,实验确定了基于微波烧结和功能梯度烧结相结合的轧槽磨损修复工艺,并研制了相应的修复装置。本文首先对结合了微波烧结和功能梯度材料制备工艺的轧槽磨损修复装置进行了功能分析和总体方案设计,比较后确定了即时型修复的总体方案。使辊环装配在以心轴为装配面的装夹机构上,并对装夹后辊环轧槽磨损面提出了将压制面分解为上、下模冲的两个半圆环面,合起后成为完整的与待修复轧槽外形一致的圆环面,从而与待修复轧槽面共同构成粉末压模,进而实现粉末压制功能。并从机构上保证了动态磨具的精确定位、调隙和压制过程中的均匀受力以及微波烧结谐振腔体密封。为保证修复层的晶粒均匀致密且无孔隙和偏析等缺陷,研究并设计了螺旋式计量型送粉机构,实现了持续均匀精确送粉,使压坯密度分布均匀,满足了送粉需求。研究了硬质合金梯度修复层的压制,通过螺旋式计量型送粉机构和分结合层及修复层等两次压制,使轧槽硬质合金修复层具备梯度结构。调整结合层及修复层的粉末配比即可实现梯度修复层的性能调整和梯度过渡,从而达到辊环轧槽所要求的性能。其中压坯驱动采用了双肘杆联动式压制机构,可确保将上、下模冲与待修复轧槽面共同构成粉末压坯动态模具,实现双向同步合模与压制。针对待修复轧槽面的环状烧结工艺特征,要求对环形烧结层均匀加热、保温和保压,轧辊中心区域尽量不受热影响。研究并设计了适合此要求的谐振频率2.45GHz圆柱式环形微波谐振腔,使腔内微波电场分布集中于轧槽粉末压坯的环形区域,而腔体中部没有或仅有微弱电场强度。并采用电磁场有限元分析软件HFSS对所设计的微波谐振圆柱腔进行仿真分析,依据仿真结果改进腔体尺寸,最佳地确定了TE311模场圆柱腔,保证了符合修复工艺要求的微波烧结均匀加热。最后,按照基于微波烧结和功能梯度烧结相结合的轧槽磨损修复工艺要求,制定了修复装置的控制策略,设计了相应的修复装置控制系统。选择台达DVP48EH00T2型PLC及DVP01PU-H2型定位模块作为控制核心,实现了修复装置的自动控制。