鑄造工藝對(duì)機(jī)械軸承座性能的影響探析

鄭曉峰

摘 要 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的鑄造工藝有了很大進(jìn)展。這也有效促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)化事業(yè)的機(jī)械改革創(chuàng)新的進(jìn)步，尤其是在大型機(jī)械的部件性能優(yōu)化方面也具有一定的關(guān)鍵促進(jìn)性意義。本文將著重對(duì)機(jī)械軸承座性能的提升進(jìn)行研究，主要是探索不同鑄造工藝下的水平影響，從而有效促進(jìn)我國(guó)機(jī)械設(shè)備性能的提升和改變。

關(guān)鍵詞 鑄造工藝；機(jī)械軸承座性能；澆注溫度

引言

軸承座是用來(lái)支撐和固定軸承的構(gòu)件，而且還承受和分擔(dān)軸承傳來(lái)的壓力。它能夠減輕軸承的扭動(dòng)和振動(dòng)，為機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)作提供保證和支持。因此，軸承座的質(zhì)量和性能對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行起著越來(lái)越重要的作用。在軸承座的生產(chǎn)加工中，鑄造是常用的生產(chǎn)工藝，它能獲得較高質(zhì)量的產(chǎn)品。雖然我國(guó)已成為鑄件產(chǎn)量大國(guó)，但在技術(shù)上還有待提升和加強(qiáng)。為此，本文采用不同的工藝參數(shù)進(jìn)行了機(jī)械軸承座鑄件的沖擊試驗(yàn)和磨損試驗(yàn)，研究了鑄造工藝對(duì)機(jī)械軸承座沖擊性能和耐磨損性能的影響，并找出了機(jī)械軸承座的最佳鑄造工藝參數(shù)。

1 研究鑄造工藝對(duì)機(jī)械軸承座性能影響的背景分析

軸承在實(shí)際的工作過(guò)程中不僅僅能夠降低由于大量摩擦力對(duì)機(jī)械設(shè)備的工作過(guò)程中造成不同程度的磨損狀態(tài)，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命，而且還可以有效保證其回轉(zhuǎn)的精度，將機(jī)械本身承載的多種負(fù)荷進(jìn)行壓力的分解，使得機(jī)械設(shè)備的性能和安全可靠性被進(jìn)一步的提升，從而使得機(jī)械設(shè)備的使用性能在一定的范圍內(nèi)發(fā)揮出最大的作用。對(duì)于軸承的生產(chǎn)加工和鑄造來(lái)說(shuō)，由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和質(zhì)量的不穩(wěn)定性，很容易由于受到不均衡的熱環(huán)境影響而導(dǎo)致其形態(tài)發(fā)橫變化，這樣對(duì)于鑄造工藝的要求也變得越來(lái)越嚴(yán)格和苛刻了。因此，本文對(duì)于機(jī)械軸承座鑄件的沖擊試驗(yàn)和磨損試驗(yàn)進(jìn)行了不同工藝參數(shù)影響下的研究，主要是為了探索鑄造工藝對(duì)于機(jī)械軸承座性能的影響，從而找出最適合的鑄造工藝參數(shù)，幫助我國(guó)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)代化的改革創(chuàng)新[1]。

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法研究分析

2.1 試驗(yàn)材料和鑄造工藝參數(shù)

試驗(yàn)材料為機(jī)械軸承座用ZG35CrMo鋼。軸承座的尺寸為2360mm×1640mm×1280mm，壁厚為52～256mm。其化學(xué)成分采用SPECTROXEPOS型X射線光譜儀測(cè)試。鑄造工藝選取重力澆注系統(tǒng)。

2.2 鑄造工藝參數(shù)

為了在一定程度上提升機(jī)械軸承座性能，必須要在鑄造的時(shí)候?qū)ζ涔に噮?shù)進(jìn)行研究，一般是借助重力澆注系統(tǒng)來(lái)研究其鑄造工藝參數(shù)，具體的鑄造工藝參數(shù)選擇如下：當(dāng)澆注溫度控制在1460℃、1480℃、1500℃、1520℃、1530℃、1540℃、1560℃，這一溫度區(qū)間的澆注時(shí)間都是90S，而1530℃的情況較為復(fù)雜，需要研究其在同一溫度，不同澆注時(shí)間下的機(jī)械軸承座性能研究，將時(shí)間控制在45S、60S、75S、105S、120S之內(nèi)。

2.3 測(cè)試方法

沖擊試樣為標(biāo)準(zhǔn)V型缺口試樣。試驗(yàn)后的斷口形貌用JSM6510型掃描電子顯微鏡（SEM）進(jìn)行觀察。試樣尺寸為準(zhǔn)50mm×10mm試樣的磨損試驗(yàn)在MM200型磨損試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試。具體參數(shù)為400r/min轉(zhuǎn)速，100N工作壓力，30min磨損時(shí)間，并于室溫下進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。為了保證試驗(yàn)的結(jié)果準(zhǔn)確且具有可比性，必須保持磨損材料的表面一致。試樣磨損后的形貌圖用JSM-1型掃描電鏡進(jìn)行觀察[2]。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 沖擊性能

整個(gè)軸承座的沖擊吸收能夠隨著澆注溫度的升高而呈現(xiàn)出先增大后減小的發(fā)展趨勢(shì)。把澆注溫度控制在1460℃的時(shí)候，試樣的沖擊吸收能力為69J，這時(shí)候的沖擊性能是最差的；當(dāng)澆注溫度在1480℃的時(shí)候，其沖擊吸收能力為75J，比起之前的增加了9%；而試驗(yàn)后期澆注溫度為1520℃時(shí)，沖擊吸收能力又被增強(qiáng)28%，達(dá)到了88J；后期澆注溫度為1560℃時(shí)，沖擊吸收能力有所小江，為82J。因此，為了使得機(jī)械軸承座性能呈現(xiàn)出最佳的結(jié)果，要選擇澆注溫度為1530℃左右最為適宜。

3.2 導(dǎo)熱性能分析

在加熱過(guò)程中溫度過(guò)高，標(biāo)鋼可能會(huì)導(dǎo)致鑄件發(fā)生脫碳的現(xiàn)象，根據(jù)錳鋼的厚度能夠?qū)Ρ氐臅r(shí)間進(jìn)行計(jì)算，主要采用25mm/h的計(jì)算方法，這樣能夠確保組織的碳化物能夠充分溶解。再進(jìn)行預(yù)熱和加熱兩個(gè)操作之后，需要采取迅速冷卻的方法，這樣能夠起到韌性處理的作用。如果想要水韌處理的方式，則要確保入水的溫度需要保持在1000℃左右，在入水時(shí)要進(jìn)行三次以上的擺動(dòng)。在整個(gè)過(guò)程中，需要采取循環(huán)水注入的方式進(jìn)行冷卻，這樣能夠防止水溫過(guò)高。水韌處理要在450℃的情況下保持8h左右，這樣能夠提高錳鋼的強(qiáng)度，最終達(dá)到提高錳鋼的整體耐磨性能。在水切處理的過(guò)程中，對(duì)于溫度的控制要十分精準(zhǔn)，當(dāng)溫度大于450℃時(shí)，會(huì)使得碳化物發(fā)生變化，這樣會(huì)降低錳鋼的韌性，不能使錳鋼達(dá)到高耐磨的性能。

3.3 耐磨損性能

當(dāng)澆注時(shí)間為45s時(shí)，試樣的磨損體積為41×10-3mm3，此時(shí)試樣的磨損體積最大。當(dāng)澆注時(shí)間達(dá)到60S時(shí)，磨損體積相對(duì)于前一個(gè)時(shí)間段減少了15%，磨損體積為35×10-3mm3，磨損體積在90S的時(shí)候，達(dá)到了最小值，磨損體積為14×10-3mm3；在后期更長(zhǎng)時(shí)間的澆筑過(guò)程中，磨損體積又會(huì)慢慢增加。因此，為了使的機(jī)械軸承座性能呈現(xiàn)出最佳的結(jié)果，綜合不同澆注溫度和澆注時(shí)間處理下的軸承座試樣的沖擊性能和磨損性能試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)澆注溫度為1530℃，澆注時(shí)間為90s時(shí)，軸承座的沖擊性能和耐磨損性能均達(dá)到最佳效果，澆注溫度應(yīng)優(yōu)選為1530℃，澆注時(shí)間應(yīng)優(yōu)選為90s。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了有效促進(jìn)我國(guó)工業(yè)化水平的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)于相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備性能提升也需要進(jìn)行良好的控制和優(yōu)化。在很多不同規(guī)模的機(jī)械軸承座使用過(guò)程中，往往會(huì)由于使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致構(gòu)件本身的性能受到影響而影響其使用壽命。因此，本次研究對(duì)機(jī)械軸承座性能的提升注重對(duì)其鑄造工藝進(jìn)行提升，最后能夠明確的發(fā)現(xiàn)機(jī)械軸承座的性能會(huì)受到澆注時(shí)間和澆筑溫度等因素帶來(lái)的影響，從而幫助我國(guó)相關(guān)行業(yè)的工作人員能夠?qū)C(jī)械軸承座性能的提升進(jìn)行一定優(yōu)化措施的制定和改革創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

[1] 王益輝，王紅閣.鑄造工藝對(duì)機(jī)械葉輪鋁合金性能的影響[J].熱加工工藝，2018，47（07）：105-107，111.

[2] 任韶安，孫鑫志，李修楊.大型鑄鐵件的發(fā)展及對(duì)鑄造材料的新需求[J].鑄造技術(shù)，2012，34（6）：75-78.