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奧貝球鐵生產(chǎn)廠家拋丸器葉輪的研制大大提高了使用壽命

文章出處：本站編輯：拋丸機(jī)發(fā)表時(shí)間：2015-09-29 09:57:36

拋丸器葉輪是拋丸設(shè)備生產(chǎn)廠家的關(guān)鍵易損部件,是年耗量很大的鑄機(jī)配件之一。目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的是40Cr鍛鋼葉輪。這種葉輪采用40Cr鍛鋼葉輪片毛坯經(jīng)粗加工、熱處理、鉚合、精車而成。由于鍛造葉輪片毛坯加工余量大、價(jià)格高、加工性能差、加工費(fèi)用大,所以造價(jià)較高。另外,40Cr鋼抗磨性不高,葉輪壽命低,因此其耗量很大。根據(jù)比較保守的估計(jì),全國(guó)年耗拋丸器葉輪在10萬(wàn)只以上。僅山東省生產(chǎn)拋丸葉輪的主機(jī)生產(chǎn)廠和配件生產(chǎn)廠每年產(chǎn)銷葉輪就有數(shù)萬(wàn)只之多。因此,研制一種壽命較高、造價(jià)較低的新材料拋丸器葉輪,對(duì)提高拋丸行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有非常重要的意義。

1、材料選擇：

拋丸器葉輪對(duì)材料性能的要求:①高強(qiáng)韌性,能夠承受葉輪工作時(shí)所受到的離心力和振動(dòng)力以及制造葉輪時(shí)受到的鉚合打擊力。②高抗磨性,使之具有高的實(shí)際使用壽命。

根據(jù)以上要求,筆者采用同時(shí)具有高強(qiáng)韌性和高抗磨性的奧貝球墨鑄鐵作為新研制的拋丸器葉輪材料,其成分為3.6%～ 3.8%C,2.00%～ 2.50%Si,0.5%～ 0.8%Mn,≤ 0.07%P,≤ 0.03%S,0.02%～0.04%RE,0.03%～ 0.05%Mg及其它微量元素。

2、測(cè)試項(xiàng)目及儀器設(shè)備：

抗拉強(qiáng)度σb和伸長(zhǎng)率δ在30t萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。洛氏硬度HRC在布洛維硬度計(jì)上進(jìn)行。抗磨性比較在自制的磨料磨損試驗(yàn)裝置上進(jìn)行。比較對(duì)象為淬火回火40Cr鋼,其硬度為HRC40～ 43。

3、抗磨鑄鐵試樣及葉輪的試制：

采用球鐵生產(chǎn)廠3t冷風(fēng)沖天爐熔煉的球鐵鐵液,澆注GB1348-88Ⅱ型Y型試塊6塊。并車成3根標(biāo)準(zhǔn)的抗拉強(qiáng)度試樣和3根 20mm× 100mm抗磨性試樣。硬度在測(cè)試后的抗拉試樣上取樣進(jìn)行測(cè)試,采用同樣的鐵液在砂型中澆注4片葉輪片毛坯,選其中兩片經(jīng)粗加工、奧貝化熱處理、鉚合,精車成Q3024拋丸器葉輪。試樣及葉輪的熱處理工藝:加熱到880℃保溫(保溫時(shí)間:試樣30min,葉輪片60min),在300℃鹽浴中等溫保持100min出浴空冷。

4、試驗(yàn)結(jié)果：

4.1、性能測(cè)試結(jié)果：

4.1.1、力學(xué)性能見(jiàn)下表：

力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

4.1.2、抗磨性比較：

試驗(yàn)在自制的試驗(yàn)裝置上進(jìn)行(見(jiàn)下圖)。

自制試驗(yàn)裝置

試樣轉(zhuǎn)速為2800r/min,運(yùn)轉(zhuǎn)均為12h。測(cè)試前后采用1/1000天平測(cè)其重量。測(cè)得的重量損失(單位mg)的倒數(shù)表示其抗磨性。奧貝球鐵及40Cr淬火回火鋼試樣各做三根,磨損測(cè)試結(jié)果表明,奧貝球鐵抗磨性比40Cr淬火回火鋼平均提高46%。

4.2、葉輪的實(shí)際使用壽命比較：

試驗(yàn)在濟(jì)南瑪鋼廠進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)備為Q3110拋丸清理滾筒。試驗(yàn)條件: 1.5mm鋼絲切丸;拋丸量為80kg/min左右;清理鑄件為瑪鋼管件。壽命記錄方法:該廠三班制工作,試驗(yàn)前,首先采用交流電鐘考核其每天實(shí)際拋丸時(shí)間,經(jīng)半個(gè)月的考核,其每天實(shí)際拋丸時(shí)間均在14～ 15h之間。因此其壽命記錄其實(shí)際使用天數(shù)即可。

比較結(jié)果:40Cr鍛鋼葉輪一般使用120天,約120× 14= 1680(h),而奧貝球鐵葉輪從6月3日上機(jī),到第二年2月16日累計(jì)實(shí)際使用壽命228天,約228× 14= 3192(h),為40Cr鍛鋼的1.9倍,即其實(shí)際使用壽命比40Cr鍛鋼葉輪提高90%。

球墨鑄鐵（通過(guò)球化和孕育處理得到球狀石墨）

球墨鑄鐵是通過(guò)球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度。球墨鑄鐵是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來(lái)的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”，主要指球墨鑄鐵。

鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，由工業(yè)生鐵、廢鋼等鋼鐵及其合金材料經(jīng)過(guò)高溫熔融和鑄造成型而得到，除Fe外，還含C、Si、Mn、S、P等五大元素及其它合金元素。

鑄鐵中的碳以石墨形態(tài)析出，若析出的石墨呈條片狀時(shí)的鑄鐵叫灰口鑄鐵或灰鑄鐵、呈蠕蟲狀時(shí)的鑄鐵叫蠕墨鑄鐵、呈團(tuán)絮狀時(shí)的鑄鐵叫白口鑄鐵或碼鐵、而呈球狀時(shí)的鑄鐵就叫球墨鑄鐵。

球狀石墨對(duì)金屬基體的割裂作用比其它形狀石墨小，能使鑄鐵的強(qiáng)度達(dá)到基體組織強(qiáng)度的70～90%，抗拉強(qiáng)度可達(dá)120kgf/mm2，并且具有良好的韌性。

球墨鑄鐵除鐵外的化學(xué)成分通常為：含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含錳、磷硫總量不超過(guò)3.0%和適量的稀土、鎂等球化元素。

球墨鑄鐵：
主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。在這些合金中，含碳量超過(guò)在共晶溫度時(shí)能保留在奧氏體固溶體中的量。鑄鐵主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。在這些合金中，含碳量超過(guò)在共晶溫度時(shí)能保留在奧氏體固溶體中的量。
　含碳量在2％以上的鐵碳合金。工業(yè)用鑄鐵一般含碳量為2％～4％。碳在鑄鐵中多以石墨形態(tài)存在，有時(shí)也以滲碳體形態(tài)存在。除碳外，鑄鐵中還含有1％～3％的硅，以及錳、磷、硫等元素。合金鑄鐵還含有鎳、鉻、鉬、鋁、銅、硼、釩等元素。碳、硅是影響鑄鐵顯微組織和性能的主要元素。鑄鐵可分為：①灰口鑄鐵。含碳量較高（2.7％～4.0％），碳主要以片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈灰色，簡(jiǎn)稱灰鐵。熔點(diǎn)低（1145～1250℃），凝固時(shí)收縮量小，抗壓強(qiáng)度和硬度接近碳素鋼，減震性好。用于制造機(jī)床床身、汽缸、箱體等結(jié)構(gòu)件。②白口鑄鐵。碳、硅含量較低，碳主要以滲碳體形態(tài)存在，斷口呈銀白色。凝固時(shí)收縮大，易產(chǎn)生縮孔、裂紋。硬度高，脆性大，不能承受沖擊載荷。多用作可鍛鑄鐵的坯件和制作耐磨損的零件。③可鍛鑄鐵。由白口鑄鐵退火處理后獲得，石墨呈團(tuán)絮狀分布，簡(jiǎn)稱韌鐵。其組織性能均勻，耐磨損，有良好的塑性和韌性。用于制造形狀復(fù)雜、能承受強(qiáng)動(dòng)載荷的零件。④球墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得，析出的石墨呈球狀，簡(jiǎn)稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高強(qiáng)度、較好韌性和塑性。用于制造內(nèi)燃機(jī)、汽車零件及農(nóng)機(jī)具等。⑤蠕墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)蠕化處理后獲得，析出的石墨呈蠕蟲狀。力學(xué)性能與球墨鑄鐵相近，鑄造性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。用于制造汽車的零件。⑥合金鑄鐵。普通鑄鐵加入適量合金元素（如硅、錳、磷、鎳、鉻、鉬、銅、鋁、硼、釩、錫等）獲得。合金元素使鑄鐵的基體組織發(fā)生變化，從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無(wú)磁等特性。用于制造礦山、化工機(jī)械和儀器、儀表等的零件。

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