工程機(jī)械支重輪軸制作工藝創(chuàng)新

吳愛(ài)青 王剛 范憲勇

摘 要：我公司支重輪軸原先采用50Mn，利用先調(diào)質(zhì)再中頻的熱處理方式，生產(chǎn)效率低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)需求。我公司從支重輪軸材質(zhì)及熱處理方式等方面出發(fā)，開(kāi)發(fā)出了新的輪軸材料45BM，掌握了直徑≤50mm規(guī)格45BM輪軸的制作工藝，無(wú)需調(diào)質(zhì)直接中頻熱處理即可。對(duì)45BM、50Mn輪軸的各項(xiàng)性能進(jìn)行了分析對(duì)比，研究表明45BM輪軸綜合性能優(yōu)于50Mn。45BM在支重輪軸上的應(yīng)用不僅大幅降低能源消耗，還能顯著提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：機(jī)械；輪軸；工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.040

支重輪是履帶式工程機(jī)械底盤(pán)件的關(guān)鍵零部件之一，它的主要作用是支撐主機(jī)重量。挖機(jī)在行走中輪體旋轉(zhuǎn)，軸與內(nèi)外蓋與主機(jī)架聯(lián)接，因此支重輪軸承受很大的壓力，對(duì)強(qiáng)度等要求比較高。支重輪軸原先采用50Mn，利用先調(diào)質(zhì)再中頻的熱處理方式。傳統(tǒng)輪軸制作工藝生產(chǎn)效率較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)需求。我公司從輪軸材質(zhì)及熱處理方式等方面出發(fā)積極創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出了新的輪軸材料45BM，掌握了直徑≤50mm規(guī)格45BM輪軸的熱處理工藝，無(wú)需調(diào)質(zhì)直接中頻熱處理即可，不僅大幅降低能源消耗，還能顯著提高生產(chǎn)效率，效益顯著。本文主要針對(duì)45BM輪軸質(zhì)量情況及控制要點(diǎn)進(jìn)行介紹。

1 產(chǎn)品及工藝路線介紹

50Mn材質(zhì)輪軸工藝路線為：下料、粗加工、調(diào)質(zhì)、半精車(chē)、感應(yīng)熱處理、精加工、磨、成品。45BM材質(zhì)輪軸，取消了調(diào)質(zhì)工序，減少了調(diào)質(zhì)工序的能源消耗，調(diào)高了生產(chǎn)效率。

2 45BM支重輪軸質(zhì)量情況

為表征45BM輪軸的質(zhì)量情況，我們與傳統(tǒng)50Mn材質(zhì)輪軸質(zhì)量進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比。

（1）金相組織。圖1a、1b是兩者硬化層區(qū)域的金相組織，均為回火馬氏體，從表面到心部馬氏體遞減。從圖1c可以看出50Mn輪軸的芯部組織為F +P（類）組織，這主要是由50Mn材料淬透性不強(qiáng)導(dǎo)致。圖1d為45BM鋼芯部組織，由于沒(méi)有進(jìn)行調(diào)質(zhì)仍然為F +P（類）組織。

（2）成品軸的壓斷性能對(duì)比。壓斷性能是支重輪軸的重要技術(shù)指標(biāo)。圖2為兩種軸的壓斷數(shù)據(jù)。由此可以看出：兩種軸最大壓斷力均滿足圖紙要求（337kN以上），且45BM軸高于50Mn軸；彎曲強(qiáng)度方面，45BM軸高于原有的50Mn軸；斷點(diǎn)位移兩者相當(dāng)。

通過(guò)壓斷性能試驗(yàn)表明45BM軸的各項(xiàng)壓斷指標(biāo)優(yōu)于50Mn軸，且質(zhì)量穩(wěn)定。

3 45BM材料輪軸質(zhì)量控制要點(diǎn)

根據(jù)支重輪軸的外形及材料特征，在熱處理過(guò)程中需重點(diǎn)控制以下質(zhì)量要點(diǎn)。

（1）合適的硬化層深度及芯部硬度。50Mn支重輪軸硬化層深要求為2-5mm，而45BM輪軸由于省略了調(diào)質(zhì)工序，為保證強(qiáng)度，硬化層應(yīng)相應(yīng)加深，但是輪軸的兩端有凹槽，硬化層過(guò)深容易導(dǎo)致裂紋。我公司經(jīng)過(guò)多次工藝試驗(yàn)摸索出合理的硬化層深度為4-9mm。當(dāng)硬化層深超過(guò)10，裂紋率大幅增長(zhǎng)至3.2%，硬化層深控制到9mm以下，裂紋率<0.1%。芯部硬度需控制在HRC20-25，這樣能使輪軸具備高硬度的表面以及強(qiáng)韌性的芯部，有效提高其承載能力和使用壽命。

（2）淬火后及時(shí)回火，并增加補(bǔ)充回火工序。由于支重輪軸的形狀比較特殊，兩端有凹槽，為避免出現(xiàn)裂紋，需及時(shí)回火并提高回火充分性及均勻性，我公司要求支重輪軸在中頻感應(yīng)回火之后增加補(bǔ)充回火工序。

（3）原材料控制。原材料的質(zhì)量嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，要求對(duì)每個(gè)爐號(hào)原材料進(jìn)行入廠檢測(cè)，包括化學(xué)成分、低倍、端淬、非金屬夾雜等，確保原材料質(zhì)量穩(wěn)定。

4 總結(jié)

綜上所述，我公司開(kāi)發(fā)的45BM輪軸綜合性能優(yōu)于原50Mn輪軸，完全可以取代50Mn用于支重輪上。目前45BM輪軸已經(jīng)在我公司投產(chǎn)產(chǎn)生效益，且市場(chǎng)反饋良好。我公司每年輪軸產(chǎn)量約10萬(wàn)件，可降本約20萬(wàn)元/年。45BM輪軸的應(yīng)用不僅顯著節(jié)能降耗，還能簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程提高生產(chǎn)效率，取得了良好的綜合效益。

作者簡(jiǎn)介：吳愛(ài)青（1986-），女，山東濱州人，碩士研究生，工程師，研究方向：金屬材料熱處理、熱處理新材料、新工藝開(kāi)發(fā)。