提高拋丸機葉片耐用性的途徑

摘要：分析了軋輥拋丸機葉片失敏的原因，指出了提高葉片耐用性的有效途徑，在此基礎上試（shì）製出的（de）葉片．其使用壽命由6天提高到4O天以上．
關鍵詞（cí）：拋（pāo）丸機 葉片（piàn） 失效 耐用性
1 引言
攀鋼冷軋（zhá）廠軋輥拋丸機是軋輥表麵噴丸毛化的關鍵設備，在使用過（guò）程中，故障率較高，其中較重要的（de）原因（yīn）之一就是其拋丸器內葉片磨損更換過於頻繁，有時因葉片（piàn）突然斷裂造成軋輥表麵及拋丸機損壞，對正（zhèng）常生（shēng）產造成一定的影響。因此，分析拋丸機葉片的失效形式和研究提高其耐用性很有必要。
2 葉片失效分析（xī）
葉片（piàn）承接、攜帶（dài）以一定角度和速度輸送到葉片上的彈丸，並將彈丸（wán）沿葉片表麵加（jiā）速，直至以一（yī）定的方向射出 葉片在工作過程中受彈丸的j中擊和磨削（xuē），使其耐用性較差，使用壽命僅為6天。

葉片入口端承接彈丸，此處主要受彈丸的j中擊。彈丸{丹葉片表麵滑動或滾動，隨著彈丸向前運動，滑動或滾動（dòng）壓力逐漸增（zēng）大。彈丸（wán）由於受哥氏（shì）慣性（xìng）力的作用而緊壓在葉片上，越接近葉片出口端，哥氏慣性力越（yuè）大 同時，在離心力的（de）作用下，彈丸在葉片上不斷加速，較（jiào）後以很高的速度由（yóu）出（chū）口端射出（chū），因此葉片出口端所受到的切削作用較嚴（yán）重，磨損較快。此外 ，在出（chū）口端（duān），葉片（piàn）還以（yǐ）很高的相對速度（dù）與數量可觀的反彈彈丸相衝擊，加速了出（chū）口端處的（de）磨損 。

通常拋丸機用彈丸有（yǒu）鐵丸、鋼丸和鋼絲丸三種（zhǒng）。使用不同的彈丸時（shí），葉片表現（xiàn）出不同的失效形式，下麵就使用3種不同彈（dàn）丸使用後（hòu）的葉片進行（háng）失效分析，具體取樣部位見圖1 LJ]。葉片的化學成分為(% )；C3．64l，sj1．04，M nO．565，P0．025，SO．023，V 0．013，Ti< 0．01，Ni 0．085，Cu 0．118，M o 0．038，5．60，RE 0．085}使用前葉片的金相組織為珠光體+共晶萊氏體，見照片。

圖1 在葉片上取樣的部位
照片：葉片金相組織(珠光體+共（gòng）晶萊氏體)x200 3%硝酸酒精腐蝕
2．1 使用鐵丸

在使用鐵丸時，由於鐵丸（wán）的硬度較高，並（bìng）易碎（suì）裂成多角形，形成（chéng）銳利的尖角，在葉片上的運動以滑動為主，因（yīn）而切削（xuē）作（zuò）用嚴重，磨（mó）麵上有較深的（de）擦痕。在（zài）掃描電鏡下對（duì）入口（kǒu）端試樣的磨損麵進行低倍觀察時【 ，可看到磨損（sǔn）麵上布滿了大量由彈丸衝擊造成的凹坑。在高倍下觀察時，看到在凹坑中存在著許多顯微裂紋，井在邊緣有（yǒu）凸起的翻邊，磨麵基體上有（yǒu）大量裂紋，觀（guān）察出口端試樣時，也可看到有大量裂紋。分（fèn）析認為，在（zài）使用鐵丸時，葉片主要是受（shòu）切削磨損。在彈丸反複衝（chōng）擊下造成（chéng）輕微裂（liè）紋（wén），引起材料的一定剝落。提高葉片材質的硬度和適量（liàng）殘餘奧氏體，有利於耐用性的提高。
2．2 使用鋼（gāng）丸
在使用鋼丸時，由於鋼（gāng）丸的硬度較低，不易（yì）碎裂（liè），能保（bǎo）持（chí）圓（yuán）鈍的外形，在葉片上以衝擊、滾動（dòng）為主，所（suǒ）以在這種情（qíng）況下葉片（piàn）所受的磨（mó）削作用較弱，磨（mó）麵（miàn）上局部裂（liè）紋較多而擦痕輕微。在掃描電鏡下對入口端（duān）的試樣（yàng）進行（háng）低倍觀察，可看到磨損麵上有成（chéng）批（pī）的橫（héng）向波紋，波紋垂直於彈丸的運動方向。分析（xī）認（rèn）為，在使用鋼丸時，主要是造成局部裂紋，從（cóng）而（ér）引起材料剝落（luò）；切削所起的作用較輕微。改善基體的韌性能有效地提高耐（nài）用性
2．3 使用鋼絲丸
在使用鋼絲彈（dàn）丸時，經測試鑄鐵彈丸比鋼絲彈丸（wán）對葉片的磨損快9倍左右，數據見表1 。

文（wén）獻[4]指出（chū），使（shǐ）用鋼絲丸時，葉（yè）片的抗磨性（xìng）比用白（bái）口鐵丸高4倍多，比用鑄鋼丸也高2～3倍。試驗采用同一套葉片，先拋丸28h，將（jiāng）葉片表層磨去，然後徹底清除滾筒內的剩丸（wán），換上鋼絲丸，同時卸下葉片稱量。再裝上葉片拋丸58h，測量鋼絲丸對葉（yè）片的磨耗率。用這套葉片依次做白口鐵丸和鑄鋼丸對葉片的磨耗率（lǜ），數據（jù）見表2“ 。

表l 兩種彈丸對葉片的套損數據

表2 不同彈丸對葉片的套（tào）損數據


分析認為：在（zài）使用鋼絲（sī）丸時，鋼絲丸圓鈍、質軟和易變形，在葉片上運動主要為滑動，接觸麵積較大，葉片所受切削和i巾擊均較（jiào）弱，磨麵上擦痕和剝落均輕微。葉片與鋼絲丸組成一（yī）對特殊的摩擦（cā）付，鋼絲丸（wán）在葉片工作麵上運動，同時引起彈丸本（běn）身和葉片的磨損。彈丸愈硬，葉片愈（yù）軟，葉片磨損（sǔn）愈（yù）快。葉片和彈丸（wán）材料性能的合適調配能有效地提高葉片的耐用性。

3 提高葉片耐用性的有效（xiào）途徑
拋丸機葉片根據所使（shǐ）用（yòng）彈丸類型不同（tóng）而表現出不同的（de）失效形式，從而具有不同的耐用性。在具體工況如彈丸（wán）的種類、大小（xiǎo）、硬度、尖（jiān）角程度、拋射速度等有關工作參數基本不變的（de）條件下，應全麵提高葉片材質的耐磨（mó）性（xìng）和強韌性，以獲得高的抗磨削能（néng）力和抗剝落能力，使葉片的（de）耐用性提高。具體途徑（jìng）如下：
(1)確定葉（yè）片（piàn）適宜材（cái）質和化學成分、組織和熱處理（lǐ）等製造工藝，使葉片材質具有合適的基體硬（yìng）度、抗磨相和強韌配合，從（cóng）而提高葉片（piàn）的抗磨削能力，並（bìng）滿足裝機安全（quán）生產要求。
(2)改進葉片鑄造工藝，提高葉片的表（biǎo）麵
質量和內（nèi）部質量。葉片表麵質（zhì）量差（chà）將造成表麵磨損不均勻引起在（zài）使用過程中重量差超標，這對正常運行極為不利，會加速葉片的（de）失效。同時由於（yú）葉片的（de）表麵質量關係到初始耐用性，因而必需提高其表麵質量。另外，從更換下的葉片表麵上，可以明顯看到（dào），葉片上存在不（bú）同深度的局部小凹坑、孔洞等由內部缺陷造（zào）成的薄弱部（bù）位，且分（fèn）布極不均勻，這些部位往往很早被磨出深溝，嚴重降低葉（yè）片的（de）耐用性。因此，減少葉（yè）片內部缺陷，提高其內部質量，提高（gāo）葉（yè）片的致密度等對葉片耐用（yòng）性提
高極（jí）為有利。
(3)采用定向凝固技術（shù）。控（kòng）製碳化物生長方向垂直於磨麵有利於（yú）提高葉片的耐用性。控製碳化（huà）物以纖維狀定向排列，取與纖維相垂（chuí）直或成一定（dìng）角度的麵（miàn）為磨損麵，這樣碳化物不易碎裂，減少碳化物從基（jī）體中剝（bāo）落，從而提高耐用性I另外，由於（yú）碳（tàn）化物不同的晶（jīng）麵（miàn）上有不同的性能 因而，控製碳化（huà）物纖維足寸和碳化物纖維方向，更有利於提高葉片及護板的耐用性（xìng）。
(4)嚴格控（kòng）製葉片的尺寸精度和（hé）重量精度。由於葉片靠尺寸配合卡在（zài）葉輪上，在大拋丸（wán）量(360kg／min)和高速旋轉(2300r／min)的條件下使用，因此必須保證葉片尺寸和重量精度，且每組8個葉片的各片重量（liàng）差≤5g，因此（cǐ）鑄（zhù）造工藝必需（xū）要達（dá）到這一技（jì）術指標，以滿足葉片裝機（jī）和高速運行的（de）安全要求。在上述分（fèn）析的基礎上試製出的葉片，同等使用條件下壽命（mìng）超過40天，而目前國內一般廠家(包（bāo）括攀鋼)軋輥拋丸機（jī）葉片使用壽命僅6天左右。
4 結論
(1)拋丸機葉片，在（zài）使用鐵丸時（shí），主要受切（qiē）削磨損，其剝落輕微，耐用性差；在使（shǐ）用鑄鋼丸時，主要是剝落失（shī）效，切削磨損輕微，耐用性稍好}在使用鋼絲丸時，剝落和切削磨損均較輕，耐用性較高。
(2)提高葉片耐用性的有效途徑（jìng）為（wéi）：①確定葉片適宜材質和化學成分、組織及熱（rè）處理等製造工（gōng）藝；@改進葉片（piàn）鑄造工藝（yì），提高葉（yè）片的表麵質量和內部（bù）質量I③采用定向凝固（gù）技術（shù），控製碳化物方向（xiàng）使其垂直於磨麵，有利於提高葉片的（de）耐用性I④ 嚴（yán）格控製葉片的尺寸精度（dù）和（hé）重量精度。
參考（kǎo）文獻
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