提升機鏈條銷軸及套筒熱處理工藝

　　板鏈斗式提升機鏈條選用直板套筒鏈，工作在開式的無潤滑條件下及存在較多礦、粉塵的環境中。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，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，不能正常工作或導致銷軸斷裂造成的停工損失很大，是該機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

　　板鏈斗式提升機銷軸和套筒原來采用的是42CrMo鋼，該鋼屬超高強度鋼的合金調質鋼(抗拉強度?1080 MPa，屈服強度?930 MPa) ,淬透性好(油淬時臨界直徑40~60 mm)，韌性好，淬火時變形小，無明顯的回火脆性，高溫時具有高的蠕變強度和持久強度.調質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要求如表1所示。可見，42CrMo鋼熱處理后的力學性能能夠滿足提升機鏈條的使用要求，能夠達到鏈條抗破斷強度的要求，但材料采購和加工成本較高，使生產企業在當前激烈的市場競爭中處于不利地位。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性能的同時降低生產制造成本，對生產企業具有重要的意義。

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鏈條的工作參數，發現其工作速度為0.5 ^-1.0 m/s時沖擊較小，因此對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，材料沖擊韌度較高，犧牲了強度，沒能充分發揮材料的性能潛力。

　　通過以上分析，可以考慮采用一種低淬透性合金調質鋼代替42CrMo.只要這種鋼的熱處理后的力學性能能夠達到或超過原42CrMo熱處理后的力學性能指標即可。

　　綜合考慮鋼材的工藝性能和經濟性，現選用40Cr作為試驗材料，在不同熱處理狀態下進行力學性能測試，并和42CrMo鋼進行對比，驗證它們熱處理后的力學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 銷軸和套筒試驗材料及熱處理工藝

 

2、熱處理后的力學性能測試結果

　　40Cr鋼是我國最常用的低淬透性合金調質鋼之一，在機械制造業中廣泛使用。調質處理后具有良好的綜合力學性能，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(油淬時臨界直徑20 ^-40 mm)。其價格低于中淬透性的調質鋼42CrMo，按表2所制定的熱處理工藝分別對40Cr和42CrMo鋼進行熱處理，熱處理后二種鋼的力學性能如圖1所示。圖2是40Cr鋼8500Cx20min淬火及調質處理后的顯微組織。

圖1  42CrMo和40Cr熱處理后的性能

 

　　由圖1可看出，40Cr鋼經850℃淬火+400℃回火后的抗拉強度達到1400 MPa，高于42CrMo經850℃淬火+560℃回火后的抗拉強度(1110 MPa)，然后再進行中頻感應加熱表而淬火，表而硬度亦可達到50^-55 HRC。雖然40Cr鋼經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。從熱處理后的力學性能來看，在相同的熱處理工藝條件下，雖然40Cr抗拉強度和沖擊韌度低于42CrMo鋼，但通過調整鋼的熱處理工藝，使40Cr鋼的力學性能指標達到原制造材料—42CrMo鋼的水平，用40Cr鋼代替42CrMo鋼制作NSBN系列板鏈斗式提升機鏈條的銷軸和套筒就是可行的。

圖2 40Cr鋼淬火及調質處理后的顯微組織

 

3、結語

　　根據以上試驗結果，選擇40Cr鋼代替42CrMo鋼作為NSBN系列板鏈斗式提升機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，可降低生產成本。

　　在本試驗研究成果的基礎上，由葫蘆島鼎立達機械工業有限公司生產的NSBN系列板鏈斗式提升機鏈條在實用中效果良好，本試驗成果正在逐步得到應用和推廣。