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            淺談起重機性車輪的熱解決方案

              當車輪運行時,輪緣內側面與軌道兩側面接觸產生滑動磨損,其原因是起重機承載及車輪與導軌自身尺寸精度、結構等原因而產生的常見磨損形式。影響行車輪使用壽命的因素主要有車輪體承受載荷、車輪結構、加工精度、車輪材料及熱處理質量等。本文主要探討了從材料熱處理工藝角度提高車輪體的耐磨性和使用壽命。碳介質為煤油+甲醇;排氣期時間為1h,滲碳介質為甲醇;強滲期時間為55~60h,滲碳介質為煤油+甲醇;擴散期溫度為950℃,時間為5h,滲碳介質為甲醇;出爐淬火+高溫回火。②淬火。采用不完全淬火+低溫回火工藝。③齒面拋丸處理。經增加滲碳層厚度,采用滲碳后二次淬火工藝,使齒面耐磨性、耐疲勞強度、耐沖擊性有較大的提高。經90多個工作日運轉后,驅動輪齒部及齒面完整無損(a、b),滿足了零件使用要求。

              通過修訂設計重載齒輪的滲碳層厚度,改進熱(b)(a)處理工藝手段,從而提高了驅動輪的耐磨性、耐疲勞強度、耐沖擊性等力學性能,進而提高了驅動輪的使用性,滿足了對驅動輪零件的使用壽命要求。

              車輪體的整體熱處理方法將工件3~5件平裝于料盤上,除踏面外,其余部位用工裝保護好,防止淬硬,裝爐后入爐升溫加熱。在熱處理過程中應注意控制淬火介質(水或油)的溫度,淬火保溫階段時間不宜過長,以減少蓄熱量,采用“十”字檢測法試檢硬度后,去掉工裝回火。為確保工件的綜合性能,在淬火前增加一道高溫正火工序,以細化晶粒,減小成分偏析,從而提高最終的硬度和均勻性。具體工藝方案如所示。

              通過對整個熱處理過程的分析,我們可以得出下述結論:車輪體材料中的C、Mn元素含量應控制在中上限,而S、P等雜質元素應盡量控制在較低水平,以提高材料的淬透性和純凈度。介質冷卻時間應依據主要成分含量適當延長,并控制好淬火介質的溫度。高溫階段保溫時間可以再縮短些,以減少工件蓄熱量,增加冷卻強度。對于高硬度、深淬硬層的車輪體,采用整體加熱工藝方案是可行的。

              車輪體的技術要求車輪體材質主要使用60Mn、65Mn、42CrMo等,多用鍛造成形。其中65Mn為常用材質。一批出口車輪,尺寸為650mm×180mm,重量300kg,材質65Mn.用戶在使用過程中,車輪踏面磨損嚴重,在不到理論使用壽命時發生失效。研究發現用戶的軌道使用進口材料,表面硬度較高,而且起重機使用頻繁,加劇了車輪踏面的磨損。為此,我們將原先的車輪熱處理技術要求進行了改進:車輪踏面及輪緣內側面淬火硬度內控為380~420HBW(原要求硬度300~380HBW),淬硬層深度≥20mm(硬度≥280HBW層深),以此期望改善車輪體的耐磨性和使用壽命。該批車輪用材料的化學成分如附表所示。

              熱處理方案從上述技術要求可以看出,該產品的踏面硬度及淬硬層深度要求極高,常規方法無法達到。常規方法有火焰加熱、工頻淬火、索氏體淬火、快速加熱淬火以及整體加熱淬火等許多種;鹧婕訜峒肮ゎl淬火為表面淬火法,表淬層與基體材料交接處無過渡起重機,硬度差大,易產生表面裂紋;索氏體淬火法的硬度均勻性無法滿足;快速加熱淬火過程中表面溫度依靠目測,會造成偏差較大,容易淬裂,風險大。因此,可靠的辦法是采用整體加熱淬火法。提高車輪耐磨性的主要途徑在于表面硬度和有效淬硬層深度,通過淬火和回火,得到回火馬氏體組織來保證硬度要求。





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