提升機(jī)鏈條銷軸及套筒熱處理工藝

　　板鏈斗式提升機(jī)鏈條選用直板套筒鏈，工作在開式的無潤(rùn)滑條件下及存在較多礦、粉塵的環(huán)境中。套筒、銷軸之間以及外套筒與鏈輪之間，在外載荷作用下相互摩擦并承受一定的沖擊和振動(dòng)，而且在摩擦副間摻有大量的異物顆粒更加劇了零件的磨損。因此銷軸和套筒的主要失效形式是磨損或斷裂，主要是由于磨損造成套筒和銷軸形狀和尺寸變化過度，不能正常工作或?qū)е落N軸斷裂造成的停工損失很大，是該機(jī)械鏈條中的主要易損件。

1、銷軸和套筒選材及熱處理工藝的制定

　　板鏈斗式提升機(jī)銷軸和套筒原來采用的是42CrMo鋼，該鋼屬超高強(qiáng)度鋼的合金調(diào)質(zhì)鋼(抗拉強(qiáng)度?1080 MPa，屈服強(qiáng)度?930 MPa) ,淬透性好(油淬時(shí)臨界直徑40~60 mm)，韌性好，淬火時(shí)變形小，無明顯的回火脆性，高溫時(shí)具有高的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度.調(diào)質(zhì)處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力，低溫沖擊韌性良好，其熱處理工藝和技術(shù)要求如表1所示。可見，42CrMo鋼熱處理后的力學(xué)性能能夠滿足提升機(jī)鏈條的使用要求，能夠達(dá)到鏈條抗破斷強(qiáng)度的要求，但材料采購和加工成本較高，使生產(chǎn)企業(yè)在當(dāng)前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位。所以用一種新材料代替42CrMo鋼作為銷軸和套筒材料，在保證或提高零件力學(xué)性能的同時(shí)降低生產(chǎn)制造成本，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)具有重要的意義。

表1銷軸和套筒熱處理工藝

　　通過分析NSBN系列板鏈斗式提升機(jī)鏈條的工作參數(shù)，發(fā)現(xiàn)其工作速度為0.5 ^-1.0 m/s時(shí)沖擊較小，因此對(duì)銷軸和套筒心部的韌性要求不必太高。但在原熱處理工藝中回火溫度為560℃時(shí)，材料沖擊韌度較高，犧牲了強(qiáng)度，沒能充分發(fā)揮材料的性能潛力。

　　通過以上分析，可以考慮采用一種低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼代替42CrMo.只要這種鋼的熱處理后的力學(xué)性能能夠達(dá)到或超過原42CrMo熱處理后的力學(xué)性能指標(biāo)即可。

　　綜合考慮鋼材的工藝性能和經(jīng)濟(jì)性，現(xiàn)選用40Cr作為試驗(yàn)材料，在不同熱處理狀態(tài)下進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，并和42CrMo鋼進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證它們熱處理后的力學(xué)性能是否能夠滿足銷軸和套筒的性能要求。具體熱處理工藝如表2所示。

表2 銷軸和套筒試驗(yàn)材料及熱處理工藝

 

2、熱處理后的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

　　40Cr鋼是我國(guó)最常用的低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼之一，在機(jī)械制造業(yè)中廣泛使用。調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，良好的低溫沖擊韌度和低的缺口敏感性，淬透性較42CrMo鋼略差(油淬時(shí)臨界直徑20 ^-40 mm)。其價(jià)格低于中淬透性的調(diào)質(zhì)鋼42CrMo，按表2所制定的熱處理工藝分別對(duì)40Cr和42CrMo鋼進(jìn)行熱處理，熱處理后二種鋼的力學(xué)性能如圖1所示。圖2是40Cr鋼8500Cx20min淬火及調(diào)質(zhì)處理后的顯微組織。

圖1  42CrMo和40Cr熱處理后的性能

 

　　由圖1可看出，40Cr鋼經(jīng)850℃淬火+400℃回火后的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1400 MPa，高于42CrMo經(jīng)850℃淬火+560℃回火后的抗拉強(qiáng)度(1110 MPa)，然后再進(jìn)行中頻感應(yīng)加熱表而淬火，表而硬度亦可達(dá)到50^-55 HRC。雖然40Cr鋼經(jīng)850℃淬火+400℃回火后的沖擊韌度低于原42CrMo熱處理后的沖擊韌度，但由于對(duì)銷軸和套筒心部的韌性要求不太高，能夠滿足使用要求。從熱處理后的力學(xué)性能來看，在相同的熱處理工藝條件下，雖然40Cr抗拉強(qiáng)度和沖擊韌度低于42CrMo鋼，但通過調(diào)整鋼的熱處理工藝，使40Cr鋼的力學(xué)性能指標(biāo)達(dá)到原制造材料—42CrMo鋼的水平，用40Cr鋼代替42CrMo鋼制作NSBN系列板鏈斗式提升機(jī)鏈條的銷軸和套筒就是可行的。

圖2 40Cr鋼淬火及調(diào)質(zhì)處理后的顯微組織

 

3、結(jié)語

　　根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，選擇40Cr鋼代替42CrMo鋼作為NSBN系列板鏈斗式提升機(jī)鏈條中銷軸和套筒的制造材料是可行的。熱處理工藝為850℃油淬+400℃回火+中頻感應(yīng)加熱表而淬火+200℃回火，心部硬度40 ^-42 HRC，表而硬度50^-55 HRC,滿足使用要求，可降低生產(chǎn)成本。

　　在本試驗(yàn)研究成果的基礎(chǔ)上，由葫蘆島鼎立達(dá)機(jī)械工業(yè)有限公司生產(chǎn)的NSBN系列板鏈斗式提升機(jī)鏈條在實(shí)用中效果良好，本試驗(yàn)成果正在逐步得到應(yīng)用和推廣。