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。
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