謝招展

摘要：支重輪作為工程機(jī)械底盤部件最重要的施工部件，可以在各種施工機(jī)械中廣泛應(yīng)用。為了增強(qiáng)支重輪的整體使用壽命，最主要的就是積極采取整體淬火的方式，確保整個(gè)制動(dòng)輪的硬度和生命化成，提高耐磨性能。在大功率推土機(jī)支重輪熱處理后，卻經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)，為了提高淬火處理效率，有效控制良品率，積極針對(duì)裂紋產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，同時(shí)采取科學(xué)有效的改進(jìn)措施，保證裂紋處理效果大幅度提高。

Abstract： As the most important construction part of the chassis of construction machinery， the supporting wheel can be widely used in various construction machinery. In order to enhance the overall service life of the supporting wheels， the most important thing is to actively adopt the overall quenching method to ensure the hardness and life formation of the entire brake wheel and improve the wear resistance. After the heat treatment of the high-power bulldozer's support wheels， cracks often occur， which seriously affects the quality and quality of the products. In order to improve the quenching treatment efficiency and effectively control the yield， we actively analyze the causes of the cracks and take scientific and effective measures. Improve measures to ensure that the crack treatment effect is greatly improved.

關(guān)鍵詞：大功率推土機(jī);支重輪熱處理;裂紋

Key words： high-power bulldozer;heat treatment of roller;crack

中圖分類號(hào)：TG162.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?; ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）24-0164-02

0? 引言

支重輪在挖掘機(jī)和推土機(jī)上的應(yīng)用，能夠確保整個(gè)機(jī)械的重量得到增強(qiáng)，保證履帶沿著支重輪快速前行，還能夠增強(qiáng)耐磨效果，滿足不同作業(yè)下的高負(fù)荷需求?，F(xiàn)階段支重輪加工生產(chǎn)工藝，通過采取兩次加熱技術(shù)完成整個(gè)輪體的生產(chǎn)，而所有的支重輪輪體綜合力學(xué)性能也有待提升，為了確保支重輪熱處理加工的整體質(zhì)量，提高支重輪輪體的綜合性能，對(duì)現(xiàn)有的制動(dòng)輪熱處理加工工藝進(jìn)行全面改進(jìn)與優(yōu)化，有效控制裂紋的產(chǎn)生。

1? 裂紋產(chǎn)生原因的調(diào)查分析

1.1 裂紋的宏觀形貌

支重輪結(jié)構(gòu)如圖1所示。支重輪主軸7兩端的外蓋2、內(nèi)蓋8固定在挖掘機(jī)履帶架的下部，將外蓋2、內(nèi)蓋8固定后，既能防止主軸7軸向竄動(dòng)，又能防止其轉(zhuǎn)動(dòng)。輪體5兩側(cè)設(shè)有凸緣，可夾持履帶鏈軌，防止履帶脫軌，確保挖掘機(jī)沿履帶行駛。外蓋2、內(nèi)蓋8的內(nèi)部分別設(shè)有1對(duì)浮封環(huán)4和浮封膠圈3，外蓋2、內(nèi)蓋8固定后，將浮封膠圈3、浮封環(huán)4相互壓緊。2個(gè)浮封環(huán)4相對(duì)的接觸面光滑而堅(jiān)硬，形成密封面。當(dāng)輪體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，2個(gè)浮封環(huán)4相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)成浮動(dòng)密封。O形密封圈9用于主軸7與外蓋2、內(nèi)蓋8之間的密封，浮動(dòng)密封及O形密封圈9可防止支重輪內(nèi)的潤(rùn)滑油滲漏，同時(shí)阻止泥水浸入到支重輪內(nèi)部。螺塞1內(nèi)的油孔用于向支重輪內(nèi)部加注潤(rùn)滑油。

大噸位砂輪鍛造的過程中，經(jīng)過整體淬火以后會(huì)出現(xiàn)明顯的宏觀斜紋這些裂紋，肉眼可以直接看見，在孔內(nèi)和斷面內(nèi)非常集中，通常裂紋長(zhǎng)度在20-80mm左右。目前對(duì)支重輪的加工主要是將坯料一次鍛造加熱冷卻到室溫后進(jìn)行初加工，再次加熱淬火，經(jīng)過回火機(jī)械精加工，完成生產(chǎn)。在淬火的過程中，會(huì)將金屬工件加熱到適當(dāng)溫度，保持一段時(shí)間淬火與回火相配合，能夠提高金屬部件的整體強(qiáng)度和韌性，滿足不同的使用要求。

1.2 化學(xué)成分、組織和品粒度調(diào)查

對(duì)于大噸位支重輪在淬火鍛煉時(shí)，通常會(huì)采用DI值很高、淬火透性比較好的自然材料。裂紋區(qū)塊分析以后，發(fā)現(xiàn)晶粒度出現(xiàn)大量的混晶，金相組織回火不良，裂紋特點(diǎn)處于延遲開裂狀態(tài)。對(duì)裂紋的研究結(jié)果表明，最常見的裂紋是回火不良馬氏體+殘留奧氏體以及回火不良馬氏體+殘留物和析出鐵素體后的殘留物。主要原因是在支重輪催熟后沒有及時(shí)正火，鍛造組織的晶粒度處于混沌狀態(tài)，因此整個(gè)回火時(shí)間不夠，導(dǎo)致馬氏體不能迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體。輪主體支撐輪的輪軌表面承受頻繁的沖擊載荷，容易發(fā)生突出變形，輪主體軌道表面呈圓錐形延伸。為了改善力狀態(tài)，延長(zhǎng)車輪體的軌道面，提高軌道面的支撐力，將軌道面和車輪腰部之間的過渡設(shè)計(jì)成斜坡。為了提高支撐輪的車身耐磨性，輪體材料為40Mn2合金結(jié)構(gòu)鋼。C含量為0.37%至0.44%，Si含量為0.17%至0.37%，Mn含量為1.4%至1.8%，P含量低于0.030%，S含量低于0.030%。車輪主體單調(diào)成型，成型后浸泡并回火車輪主體的照度，達(dá)到26-32HRC的硬度，保持車輪主體的高強(qiáng)度、可塑性、韌性和綜合機(jī)械特性。車輪主體的表面被淬火，以提高滾子軌道表面的硬度和耐磨性。淬火硬度為50-58HRC，硬化層深度為6-12mm，軌道面的硬度基本接近鏈軌道的硬度（48-58HRC）。密封O形圈環(huán)形槽的大小和表面粗糙度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，結(jié)合表面應(yīng)倒角，毛刺和銳邊應(yīng)清潔。浮動(dòng)橡膠圈和O型密封圈應(yīng)采用高質(zhì)量丁腈橡膠制作，內(nèi)徑、仙境、彈性、硬度、表面照度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，組裝前應(yīng)逐一檢查上述項(xiàng)目。請(qǐng)放入組裝中。如果出圖室環(huán)沒有覆蓋出圖室環(huán)上的環(huán)槽，或者沒有附著到出圖室環(huán)上，出圖室環(huán)就會(huì)對(duì)出圖室環(huán)造成不均勻的壓力。如果壓力不均勻，則浮動(dòng)室環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)局部葉片表面磨損增加，導(dǎo)致浮動(dòng)室環(huán)漏油。組裝內(nèi)外蓋時(shí)，如果O形密封圈的邊緣旋轉(zhuǎn)得很好，或者O形密封圈的一半卡在環(huán)形凹槽外部，或者安裝在環(huán)形凹槽中時(shí)不正確，則O形密封圈的密封性能或壽命會(huì)縮短。有時(shí)，如果氣密性檢查壓力沒有達(dá)到一定值，就不會(huì)檢測(cè)到漏水，注射油后也不會(huì)發(fā)生漏水。但是，挖掘機(jī)工作一段時(shí)間后，滾筒各種組件的摩擦增加，內(nèi)部腔壓力上升到一定值，漏水。泄漏后繼續(xù)使用會(huì)嚴(yán)重泄漏浮動(dòng)油封。間隙輥主軸和輪體軸套之間的間隙為0.2-0.4mm，不應(yīng)該出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)堵塞現(xiàn)象，密封性能好，不漏油。潤(rùn)滑使用歐拉將齒輪油填滿滾筒，必要時(shí)提高潤(rùn)滑油的粘度。在添加齒輪油之前，先排放出故障的齒輪油，然后將新的齒輪油添加到油塞孔中，直到油流出來。添加潤(rùn)滑油時(shí)，松開軸端的螺絲插頭，將潤(rùn)滑器的潤(rùn)滑噴嘴端對(duì)著油通道的內(nèi)側(cè)肩部，向油通道注入油。安裝油塞時(shí)，需要扭矩扳手來控制油塞在157-255N范圍內(nèi)的緊固扭矩。對(duì)挖掘機(jī)部分損壞的支撐輥進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，主要缺陷主要是主軸和車輪主體的損壞和漏油造成的。其中嚴(yán)重?fù)p壞的支撐輪的主軸似乎抓住了軸，整個(gè)支撐輪無法旋轉(zhuǎn)。

1.3 熱處理硬化層分析

在大噸位鍛造支重輪熱處理之后通過對(duì)腐蝕形貌進(jìn)行剖析，表面硬度為53.5HRC，滿足熱處理加工條件。要根據(jù)熱處理加熱的硬化層進(jìn)行判斷，大噸位支重輪體由于硬度分布都符合要求，在整體加熱時(shí)，淬火溫度的組織形態(tài)發(fā)生明顯變化，導(dǎo)致斷裂抵抗的性能也發(fā)生變化。加熱到一定溫度后，由于馬氏體溫度迅速下降，沒有形成組織轉(zhuǎn)變，只有熱應(yīng)力，一般不會(huì)產(chǎn)生裂縫。如果溫度冷卻到MS點(diǎn)以下，奧氏體就會(huì)快速轉(zhuǎn)換為馬氏體，整個(gè)體積會(huì)出現(xiàn)明顯膨脹。在淬火的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生畸變，造成支重輪內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生明顯變化。如果內(nèi)應(yīng)力超過鋼的屈服強(qiáng)度以后，鋼的強(qiáng)度極限值就會(huì)引發(fā)淬火開裂的情況，回火不夠充分也會(huì)造成淬火應(yīng)力，無法有效釋放。在鍛造時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的殘余應(yīng)力，沒有及時(shí)進(jìn)行正火，導(dǎo)致殘余應(yīng)力留存而引發(fā)支重輪開裂等問題。根據(jù)這一情況，很多鍛造廠通過中斷余溫。進(jìn)行空冷來代替正火工序，但是在中斷余溫加熱時(shí)，如果沒有把握好冷卻速度和溫度。很容易造成斷后組織處理不夠均勻，硬度較差，不符合支重輪鑄造的要求，在整合以后鍛造余熱正火的中段，冷卻溫度應(yīng)該為500-640℃，使之發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，再加熱到正火溫度，利用重結(jié)晶晶粒細(xì)化，避免達(dá)不到晶粒細(xì)化的要求。

2? 大功率推土機(jī)支重輪熱處理裂紋的改進(jìn)方案

2.1 毛坯組織均勻性控制

為了能夠確保高淬透性材料，避免出現(xiàn)裂縫開裂的情況，就需要針對(duì)淬火熱應(yīng)力，延遲開裂的具體情況著手。因?yàn)槊鹘M織的源頭控制，需要對(duì)整體熱處理前毛坯加強(qiáng)準(zhǔn)備，而毛坯的組織對(duì)后續(xù)熱處理會(huì)產(chǎn)生非常關(guān)鍵的影響，在鍛造處理后需要及時(shí)進(jìn)行正火處理，能夠確保晶粒強(qiáng)度細(xì)化，有效改善力學(xué)結(jié)構(gòu)提高力學(xué)性能，減少鍛造過程中的殘余應(yīng)力。此外在鍛造以后需要利用香爐正火處理，爐溫控制在900℃以上，持續(xù)3h左右，經(jīng)過檢驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)正火后的毛坯組織為珠光體加鐵素體，晶粒度為6.5級(jí)。

2.2 整體淬火過程控制

為了能夠提高支重輪的整體強(qiáng)度和硬化水平，需要及時(shí)利用清水進(jìn)行冷卻處理，保證淬火的效果，但是冷卻速度過快也會(huì)造成組織轉(zhuǎn)變過于激烈產(chǎn)生大量裂紋。采取不同濃度的淬火冷卻介質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，確定3%的淬火冷卻介質(zhì)Q251就能夠符合硬度要求，淬火的加熱溫度應(yīng)該控制在160℃以上，持續(xù)2.5h?；鼗饻囟葢?yīng)該保持在240℃，持續(xù)5h。在淬火后對(duì)金相組織檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)晶粒度達(dá)到8級(jí)，回火馬氏體回火充分，經(jīng)硬度檢驗(yàn)也符合圖樣的基本要求。

3? 結(jié)語

對(duì)于整體熱處理工藝進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，能夠幫助現(xiàn)場(chǎng)操作人員嚴(yán)格施工，通過熱處理工藝的改善，能夠有效解決大噸位支重輪淬火裂紋的問題。在本次研究的過程中，筆者首先針對(duì)大功率推土機(jī)支重輪熱處理，產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行深入分析，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)論證，明確影響裂紋的主要因素，對(duì)癥下藥提出相應(yīng)的改善措施，確保支重輪處理的整體效果得到有效提高，在鍛造以后也可以增加正火工序和整體的熱處理回火時(shí)間效果，有效解決不良組織以及裂紋的問題。

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