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    防止高錳鋼鑄件在生產過程中斷裂的鑄造和熱處理工藝


    合金化高錳鋼鏟齒鏟唇熱處理大型挖掘機、裝載機的鏟齒、鏟唇等耐磨件一般用高錳鋼鑄造,鏟齒及鏟唇在作業過程中和物料作相對運動,實現挖掘和鏟裝工作,承受物料的嚴重沖擊、穹曲應力和磨料磨損,時常發生鏟齒的前期斷裂事故。作者在高錳鋼的生產實際中,生產的WK-4型挖掘機鏟齒鑄件在使用過程中曾發生斷裂,生產的PH2800型電鏟鏟唇鑄件在熱處理過程中產生多處裂紋和斷裂的事故。本文從鏟齒及鏟唇的化學成分、鑄造工藝、熱處理工藝等方面進行分析,總結生產過程的各個環節對鑄件產生斷裂和裂紋的影響,為指導實際生產提供依據。

      1高錳鋼鑄件的斷裂及裂紋形態是WK-4型挖掘機鏟齒鑄件在使用過程中發生斷裂部位的示意圖。從圖看出,WK-4型挖掘機鏟齒上部發生斷裂,下部產生裂紋。是PH2800型電鏟鏟唇在熱處理過程產生的裂紋照片,裂紋的位置主要從鏟唇前端a)和裝配孔處b)開始,部分裂紋形成后擴展過程中沿主裂紋的方向成一定角度形成許多細小的二次裂紋,呈菊花狀形貌,宏觀發現二次裂紋呈明顯的氧化色,說明是在加熱過程中形成的。

      2高錳鋼鑄件產生裂紋和斷裂的原因分析針對鏟齒和鏟唇發生斷裂和熱處理過程出現的問題,主要從化學成分、鑄造工藝、熱處理工藝方面進行分析;瘜W成分方面,對斷裂的鏟齒體分別進行化學成分分析。鑄件要求的高錳鋼鏟齒的成分是在標準普通高錳鋼的成分基礎上,為了提高高錳鋼的強度,特別是屈服強度,合金化設計中,加入了Cr、Mo等合金元素,斷裂殘齒的化學成分wt%)檢測結4型挖掘機鏟齒的斷裂,分析了鏟齒的鑄造工藝,是生產鏟齒的鑄造工藝簡圖?梢钥闯,鑄造時,冒口位于鏟齒斷裂部位的上面,即鏟齒的工作面上。分析認為,冒口位置不合適,一方面冒口在工作面上,容易產生鑄造缺陷,對使用影響較大,另一方面,工作面上的冒口,鑄造時冒口較難定位,易造成冒口位置偏移,如果靠近定位筋,澆注后凝固過程補縮時會造成冒口與定位筋之間存在較大的應力,容易產生裂紋。

      熱處理工藝方面,由于高錳鋼合金含量高,導熱性差,線收縮大,熱處理加熱過程會產生較大的熱應力,同時鑄態組織中形成的碳化物由于強度低,脆性大,顯著地降低了鋼的塑性和韌性,易使鏟齒和鏟唇鑄件產生開裂,因此對高錳鋼水韌處理時要對加熱速度有嚴格的要求。觀察鏟齒鑄件斷口形貌和鏟唇裂紋形貌,均發現斷口及其裂紋有氧化色,說明熱處理過程加熱速度過快是造成鑄件產生裂紋的主要原因。

      是鏟裝機鏟齒鑄件斷裂殘體所取沖擊試樣的金相組織,鏟齒金相組織中并沒有塊狀或網狀碳化物相存在,只有少量的呈細小彌散分布的碳化物,但晶粒較大,隨爐試樣吸收的沖擊功Ak)檢測結果為:216、202、183,布氏硬度205HB,具有較高的沖擊韌度,沖擊韌度和硬度滿足高錳鋼國家標準(GB/T5680- 1998)規定的沖擊韌度及硬度的要求。

      3工藝的改進鑒于化學成分滿足要求,主要從鑄造工藝和熱處理方面進行改進。

      鑄造工藝方面,對于WK-4型挖掘機鏟齒鑄件,改變澆冒口位覃如所示),與原工藝相比,冒口位置發生變化,分型面也發生變化,冒口放在熱節圓處,有利于補縮和冒口安放,避免放在工作面,鏟齒內腔的型芯采用鋸末砂,增加型芯的退讓性,澆注后10h以后開箱,以減少鑄件凝固時的熱應力。

      熱處理工藝方面,由于高錳鋼導熱性差,熱處理加熱時對加熱速度的要求較為嚴格,但對于實際生產中的熱處理爐,加熱速度無法控制,因此,熱處理工藝由原來的加熱過程650C―次保溫,改為采用階梯形的加熱曲線,每隔100C間隙保溫2h,以增加鑄件內外的溫度均勻性,減少熱應力。

      高錳鋼水韌處理組織應為單相奧氏體組織,無磁性,但對斷裂的鏟齒殘體進行檢查,發現殘齒鑄件斷口的芯部無磁性,而鏟齒表面卻有磁性,說明鑄件在熱處理過程由于加熱溫度高,鏟齒和鏟唇鑄件壁時間/h改進后的熱處理工藝熱處理工藝改進使用。維修ZL50型輪式裝載機變速器罕見故障及處理方法三明齒輪箱有限責任公司李芳慧我公司為裝載機用齒輪和變速器的專業生產廠家,本人常年在變速器生產第一線工作,在多年的工作中,遇見并處理了一些非典型的故障,現從中挑選較為罕見的幾例,詳細描述故障表現、處理過程及結果,供同行,不當之處敬希指正。

      1.1故障表現該機在工作ih后,變速器油溫升高到油溫表的極限值,隨后各擋工作壓力快速下降,most后芫全沒有壓力,整機停在工地無法移動,水箱內冷卻水開鍋,變速器外表冒煙,靠近箱體約40~50cm處,有灼熱感。持續用冷水噴淋變速器使其冷卻或停機等待約2~3h,重新啟動后,又可以正常工作。

      1.2故障分析根據變速器的故障表現初步判定可能有以下幾種原因:變矩器內元件損壞。因軸用擋圈斷裂或軸承損壞,造成變矩器內泵輪、渦輪和導輪之間發生摩擦,產生發熱和工作無力現象。

      變速器液壓系統各管路內有雜質造成阻塞,引起油路不暢,油液在截面積急劇變化的管路內流動,引起油溫急劇升高。

      ―擋或倒擋主、從動摩擦片間發生打滑,引起高溫。

      散熱器內熱交換管積垢太多,無法形成熱交換,變矩器產生的熱量無法正常散發,引起高溫。

      變速器選用的油液不對或為劣質油。

      13維修過程根據上述分析結果,首先檢查了變矩器內泵輪、導輪和渦輪,更換了摩擦片、液壓膠管和散熱器,用鉆頭和鋼絲刷等工具清洗箱體內各油孔,裝配時重新測量各部位的間隙,各項工作都做得非常仔細而小心,most后加入6號液力傳動油,重新裝機進行鏟土試驗,結果故障依舊,沒有任何改善。

      上述處理過程系針對裝載機變速器油溫過高的常規方法,而且一般經過如此細致小心的檢查,照例應該沒有問題才對,可事實上卻毫無效果。由此較厚,加熱和保溫時間較長,造成表面脫碳,水冷時因脫碳造成表面碳量降低,冷卻過程中發生馬氏體相變,形成馬氏體組織,產生磁性。也指出,ZGMn13試樣在1 050°Cx0.5h~6h保溫,表面碳量已經降到075%~0 35%,水淬后表面會出現馬氏體組織。一般水韌處理的高錳鋼鑄件不進行回火,以防碳化物析出,但脫碳表面由于形成馬氏體組織,不回火時,淬火態不回火馬氏體脆性較大,因此對水韌處理后的高錳鋼鑄件進了200C低溫回火,使表面形成的馬氏體轉變為回火馬氏體組織,降低馬氏體脆性,提高鑄件的韌性,200C低溫回火不會析出粗大的碳化物。

      金相組織觀察表明,低溫回火形成的碳化物呈細小而彌散分布,可以提高耐磨性,對降低沖擊韌性的作用較小。

      4結束語通過改變鑄造工藝,特別是澆冒口位置,熱處理工藝采取等溫階梯加熱、低溫回火等措施有效地消除了高錳鋼鑄件的斷裂現象,在實際應用中取得了良好的效果。


    【上一個】 消失模鑄件的常見缺陷及對策 【下一個】 典型鑄件的特殊鑄造工藝筋設計進行分析研究

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