奧貝球鐵生產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：拋丸機發表時間：2015-09-29 09:57:36

拋丸器葉輪是拋丸設備生產廠家的關鍵易損部件,是年耗量很大的鑄機配件之一。目前國內廣泛應用的是40Cr鍛鋼葉輪。這種葉輪采用40Cr鍛鋼葉輪片毛坯經粗加工、熱處理、鉚合、精車而成。由于鍛造葉輪片毛坯加工余量大、價格高、加工性能差、加工費用大,所以造價較高。另外,40Cr鋼抗磨性不高,葉輪壽命低,因此其耗量很大。根據比較保守的估計,全國年耗拋丸器葉輪在10萬只以上。僅山東省生產拋丸葉輪的主機生產廠和配件生產廠每年產銷葉輪就有數萬只之多。因此,研制一種壽命較高、造價較低的新材料拋丸器葉輪,對提高拋丸行業的經濟效益具有非常重要的意義。

1、材料選擇：

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

根據以上要求,筆者采用同時具有高強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、測試項目及儀器設備：

抗拉強度σb和伸長率δ在30t萬能試驗機上進行。洛氏硬度HRC在布洛維硬度計上進行。抗磨性比較在自制的磨料磨損試驗裝置上進行。比較對象為淬火回火40Cr鋼,其硬度為HRC40～ 43。

3、抗磨鑄鐵試樣及葉輪的試制：

采用球鐵生產廠3t冷風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根標準的抗拉強度試樣和3根 20mm× 100mm抗磨性試樣。硬度在測試后的抗拉試樣上取樣進行測試,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、試驗結果：

4.1、性能測試結果：

4.1.1、力學性能見下表：

力學性能測試結果

4.1.2、抗磨性比較：

試驗在自制的試驗裝置上進行(見下圖)。

自制試驗裝置

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

4.2、葉輪的實際使用壽命比較：

試驗在濟南瑪鋼廠進行。試驗設備為Q3110拋丸清理滾筒。試驗條件: 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,試驗前,首先采用交流電鐘考核其每天實際拋丸時間,經半個月的考核,其每天實際拋丸時間均在14～ 15h之間。因此其壽命記錄其實際使用天數即可。

比較結果: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,到第二年2月16日累計實際使用壽命228天,約228× 14= 3192(h),為40Cr鍛鋼的1.9倍,即其實際使用壽命比40Cr鍛鋼葉輪提高90%。

球墨鑄鐵（通過球化和孕育處理得到球狀石墨）

球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度。球墨鑄鐵是20世紀五十年代發展起來的一種高強度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發展為僅次于灰鑄鐵的、應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，由工業生鐵、廢鋼等鋼鐵及其合金材料經過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析出，若析出的石墨呈條片狀時的鑄鐵叫灰口鑄鐵或灰鑄鐵、呈蠕蟲狀時的鑄鐵叫蠕墨鑄鐵、呈團絮狀時的鑄鐵叫白口鑄鐵或碼鐵、而呈球狀時的鑄鐵就叫球墨鑄鐵。

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

球墨鑄鐵除鐵外的化學成分通常為：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，含碳量超過在共晶溫度時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，含碳量超過在共晶溫度時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。工業用鑄鐵一般含碳量為2％～4％。碳在鑄鐵中多以石墨形態存在，有時也以滲碳體形態存在。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存在，斷口呈灰色，簡稱灰鐵。熔點低（1145～1250℃），凝固時收縮量小，抗壓強度和硬度接近碳素鋼，減震性好。用于制造機床床身、汽缸、箱體等結構件。②白口鑄鐵。碳、硅含量較低，碳主要以滲碳體形態存在，斷口呈銀白色。凝固時收縮大，易產生縮孔、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，石墨呈團絮狀分布，簡稱韌鐵。其組織性能均勻，耐磨損，有良好的塑性和韌性。用于制造形狀復雜、能承受強動載荷的零件。④球墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經球化處理后獲得，析出的石墨呈球狀，簡稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高強度、較好韌性和塑性。用于制造內燃機、汽車零件及農機具等。⑤蠕墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經蠕化處理后獲得，析出的石墨呈蠕蟲狀。力學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生變化，從而具有相應的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無磁等特性。用于制造礦山、化工機械和儀器、儀表等的零件。

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