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礦山設備的熱處理

瀏覽次數: 日期:2018年8月30日 14:50
  礦山設備包括球磨機、挖掘機、掘進機、給料機、磨粉機等,廣泛運用於礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化學工業等眾多部門。由於礦山設備的作業環境惡劣,受振動、衝擊、磨擦、磨損、化學介質腐蝕等因素影響,要求礦山設備要有一定的耐磨性、耐腐蝕、抗衝擊等性能,為達到這些要求,熱處理就顯得尤為重要。
 
  1.熱處理工藝
 
  礦山機械的絕大部分零部件都需要熱處理,隻是很多關鍵部件的熱處理要求較為嚴格、特殊,礦山機械零部件的熱處理工藝和一般的機械零部件的熱處理工藝差不多,通過改變工件內部的顯微組織,或改變工件表麵的化學成分,賦予或改善工件的使用性能。本文會利用在平常工作中的幾個典型零部件的熱處理工藝,和大家一起探討整體熱處理、表麵熱處理和化學熱處理等在礦山機械上的應用。
 
  2.工件的預先熱處理
 
  礦山設備工件的預先熱處理有退火、正火、調質三類。礦山設備通常外形比較龐大,其組成部件,如箱體、外筒、大齒輪等都屬於大件。其中大件以調質(淬火加高溫回火)工藝最為複雜,淬火時受到鋼的淬透性、散熱條件以及淬火介質的限製,加之大件內部缺陷較多,在熱處理過程中會產生較大內應力,加大工件的變形量和工件開裂的危險性。因此,大件調質用階梯升溫加熱方式, 淬火冷卻可采用水冷, 雙液淬火等方式,要及時回火,並控製其升溫速度及冷卻方式。
 
  工件在650℃保溫的目的:
 
  (1)為避免工件內部缺陷進一步擴展,減小工件內外溫差,減小熱應力。
 
  (2)為讓工件以更快的速度進入均溫階段,減小工件在相變點附近的內外溫差,減小組織應力。
 
  該工件調質處理應嚴格注意以下幾點:
 
  (1)工件低於300℃裝爐,嚴格控製溫度達到650℃的升溫速度。
 
  (2)淬火後工件表麵冷卻至200℃時立即回火。
 
  (3) 回火時, 采取低溫裝爐, 升溫速度比淬火時慢。
 
  3.工件感應熱處理
 
  礦山設備中一些工件,如滾輪、車輪、軸等需要感應加熱熱處理。表麵感應熱處理根據感應器頻率分高頻、中頻、工頻。下麵為輥軸中頻表麵感應加熱實例探討。
 
  熱處理過程中出現幾個難點,其中:
 
  (1)工件體積龐大,操作吊夾困難。
 
  (2)表淬位置在兩圓及表淬兩圓之間,台麵比較特殊,感應器需要研製。
 
  (3)表麵淬火水冷方式。
 
  表淬感應器根據表麵位置,經過五次改製設計為筒式感應器,加熱試驗成功。根據兩圓之間台麵要求硬度,用感應器上的水圈,無法水冷到台麵,改淬火方式為整體水冷(其中夾具也根據淬火方式製作的)。工件表淬並回火後,加熱麵及台麵的硬度達到技術要求。
 
  4.工件化學熱處理
 
  礦山設備中一些工件,如齒輪類,它們是傳遞運動和動力的一種機械零件,要求它們有高的耐磨性、接觸疲勞強度、彎曲疲勞強度和屈服強度,而且心部要具有較高的塑性和韌性。這需要化學熱處理,常用滲氮、滲碳、碳氮共滲等化學熱處理方法。下麵為弧齒輪滲碳實例說明一下。
 
  熱處理工藝過程:正火→調質→滲碳→高溫回火→淬火→回火→二次回火→噴丸。其中:
 
  (1)正火、調質做為預備熱處理,能消除鍛件應力、細化晶粒、改善鋼的機械切削加工性能,得到強韌結合良好的機械性能。
 
  (2)滲碳工藝將工件放入帶控製氣氛井式滲碳爐中,在920℃加熱保溫,使活性碳原子滲入鋼件表麵並獲得高碳滲層,表麵碳濃度達到0.95%~1.05%,滲碳過程分為分解、吸附、擴散,周期比較長。
 
  (3)齒輪經過滲碳隨後高溫回火,減少滲碳層中的網狀碳化物,細化組織。
 
  (4)淬火是為齒輪表麵集聚的碳化物轉變為馬氏體組織。淬火時,控製其變形不同於其他齒形齒輪,從弧齒輪外觀形貌可以看出齒輪壁厚不均勻,淬火油冷時,必會因為壁厚的不均勻性引起齒輪翹起變形,所以,淬火時用自動淬火壓床進行整體淬火,能很好的控製弧齒輪的變形。
 
  (5)淬火後的低溫回火,得到回火馬氏體組織,降低脆性,減少內應力,可以獲得高的表麵硬度、耐磨性。而心部仍保持低碳,良好的塑性和韌性。
 
  (6)噴丸作為最後一道工序,是為了清除鋼件表麵的鐵鏽、氧化皮,提高齒輪表麵的光潔度,降低鋼件的應力集中,在其表麵形成有利的殘餘壓能力,減少機械加工的缺陷,提高表麵對塑性變形和斷裂的抵抗能力。
 
  5.結語
 
  熱處理是機械製造過程中的重要工序之一,它可以保證和提高工件的各種性能,如耐磨、耐腐蝕等,還可以改善毛坯的組織和應力狀態,以利於進行各種冷、熱加工,使工件使用壽命比不經熱處理的工件成倍或幾十倍地提高。
 

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