掘進(jìn)機(jī)制造中熱處理工藝使用分析

譚英林 張浩

摘要：在掘進(jìn)機(jī)制造過(guò)程中，針對(duì)其中耐磨板與銷軸的熱處理工藝使用非常有必要，因?yàn)槎叩膬r(jià)格偏高、焊接性能表現(xiàn)偏差、容易出現(xiàn)開(kāi)裂狀況，因此通過(guò)熱處理工藝可有效提高二者機(jī)械性能，整體看來(lái)工藝實(shí)施價(jià)值較高。本文中就分別探討了掘進(jìn)機(jī)制造過(guò)程中對(duì)耐磨板與銷軸的熱處理工藝使用狀況。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī)制造;耐磨板;銷軸;熱處理工藝

0? 引言

熱處理工藝能夠改進(jìn)掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程中某些元部件的基本性能，確保掘進(jìn)施工工作順利推進(jìn)。具體來(lái)講，例如它對(duì)于耐磨板、銷軸元件的可焊性提升效果還是十分明顯的，是目前掘進(jìn)機(jī)制造過(guò)程中的重要技術(shù)工藝內(nèi)容。

1? 掘進(jìn)機(jī)制造中的耐磨板元件熱工藝處理分析

1.1 耐磨板元件

掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)采用到噴霧降塵操作，該過(guò)程中大量泥漿與迎頭水聚集，其機(jī)械履帶會(huì)行走于水泥漿并深陷其中。此時(shí)履帶下方的耐磨板元件要履行履帶支撐責(zé)任，它不但要受力耐磨，也要具有耐腐蝕性作用。當(dāng)前許多掘進(jìn)機(jī)廠家在生產(chǎn)制造設(shè)備過(guò)程中會(huì)采用到履帶架下支撐K400耐磨條，該耐磨條的可焊性表現(xiàn)不好，容易開(kāi)裂，整體上對(duì)焊接工藝要求較高。在分析耐磨板元件過(guò)程中，也必須關(guān)注其耐磨條的高硬度與粗糙表面[1]。

1.2 耐磨件元件熱工藝處理分析

基于工藝改造耐磨件元件的力學(xué)性能，可保證焊接質(zhì)量與其摩擦表面粗糙度獲得改善。一般來(lái)說(shuō)，需要在耐磨件中增加耐磨成分，再配合熱處理改變其整體金屬晶相組織，同時(shí)它也需要金屬中具有一定含碳量，即“碳當(dāng)量”，因此耐磨成分與碳當(dāng)量是耐磨件熱工藝處理中的兩大重要指標(biāo)。具體來(lái)講就是低碳鋼滲碳+熱處理模式共同進(jìn)行，如此可有改善耐磨件的焊接性能，更能提高其硬度。

在具體的熱工藝處理中，需要考慮到耐磨條的淬火硬度，將淬火硬度選擇在HRC35～38范圍內(nèi)，盡量對(duì)其零件性能造成較大影響。伴隨滲層表面碳濃度的不斷增加，其硬度與耐磨性也會(huì)有所提高，不過(guò)它的抗彎曲強(qiáng)度是不斷下降的，例如它的抗彎曲碳濃度取值應(yīng)該≥1.15%，結(jié)合這一數(shù)可考慮進(jìn)行滲碳后加工，保證其滲碳層深度在1.2～1.4mm左右。綜合考量動(dòng)因素可將熱工藝處理中的滲碳溫度控制在930～950℃左右并持續(xù)保溫10h，如此可有效保證滲碳層深度。

在耐磨條設(shè)計(jì)方面，要結(jié)合掘進(jìn)機(jī)的履帶架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，合理設(shè)計(jì)耐磨條如圖1[2]。

在進(jìn)行滲碳操作之前，需要將耐磨板中的兩塊鐵板用螺栓緊固起來(lái)（采用M30螺栓），而在滲碳之后則要將熱工藝加工爐冷至西860～900℃心部溫度，出路后再調(diào)整溫度至室溫。此時(shí)要拆除螺栓，專門加工鐵板接合面，其加工目的主要是對(duì)滲碳深度進(jìn)行有效控制，一般要控制在1.2～1.4mm左右，再將如圖1中22mm厚度鋼板加工到20mm厚度即可。加工后可直接切割曲調(diào)滲碳層，如此可保證淬火過(guò)程中焊接部位硬度不會(huì)過(guò)高。同理再切割耐磨板（切割到尺寸為120～130mm即可），最后處理打坡口，為隨后的淬火焊接工藝操作做好準(zhǔn)備。在掘進(jìn)機(jī)加工完畢后還要對(duì)滲碳鐵板進(jìn)行熱處理，合理選擇淬火溫度在770～850℃左右，在淬火操作后對(duì)耐磨板進(jìn)行保溫處理（保溫溫度為160～180℃），選擇在2～3h范圍內(nèi)再進(jìn)行回火操作，確保耐磨板的表面耐磨性與心部強(qiáng)度到位。此時(shí)對(duì)耐磨板元件的淬火硬度進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其淬火硬度范圍有所擴(kuò)大，已經(jīng)變?yōu)镠RC33～38[3]。

對(duì)耐磨板元件進(jìn)行熱工藝處理后，可讓掘進(jìn)機(jī)下井操作進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)其耐磨條硬度有所加強(qiáng)，開(kāi)裂現(xiàn)象有所緩解，改造成功。

2? 掘進(jìn)機(jī)制造中的銷軸元件熱工藝處理分析

2.1 銷軸元件的基本概述

在掘進(jìn)機(jī)中銷軸的種類非常之多，它是掘進(jìn)機(jī)的關(guān)鍵聯(lián)結(jié)部件，一般銷軸出現(xiàn)問(wèn)題，必然會(huì)引發(fā)掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)重大事故發(fā)生。銷軸由于固定在聯(lián)結(jié)部位位置，長(zhǎng)期在惡劣生產(chǎn)環(huán)境中容易出現(xiàn)銹蝕問(wèn)題，銹蝕后的銷軸基本無(wú)法拆除，必須進(jìn)行整套聯(lián)結(jié)部件進(jìn)行更換。考慮到銷軸螺栓數(shù)量偏多，且距離聯(lián)結(jié)中心還有一定距離，因此必須對(duì)其進(jìn)行預(yù)緊操作，令其產(chǎn)生一定摩擦力，有效防止銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，針對(duì)銷軸的拆裝非常麻煩，如圖2[4]。

以T形銷軸肥力，整體看來(lái)它的固定螺栓非常之多，需要上百噸的拆裝力，如果采用傳統(tǒng)拆裝方法模式必然會(huì)消耗大量人力物力，所以此時(shí)需要對(duì)銷軸采用熱處理工藝。

2.2 銷軸的熱處理工藝分析

銷軸本身具有固定結(jié)構(gòu)，由于銹蝕問(wèn)題導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)損壞，對(duì)掘進(jìn)機(jī)正常生產(chǎn)造成影響，甚至還會(huì)引發(fā)事故，例如銷軸銹蝕、潤(rùn)滑不良、磨損等等，這些問(wèn)題還會(huì)嚴(yán)重影響到銷軸的拆裝問(wèn)題，而這些問(wèn)題的良好解決途徑就是熱工藝處理。

通常情況下，掘進(jìn)機(jī)都是在陰暗潮濕的場(chǎng)景環(huán)境中工作的，它在掘進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)體溫度較高，再加之被淋水，設(shè)備銷軸表面會(huì)發(fā)黑。傳統(tǒng)中采用鍍鉻處理無(wú)法解決銹蝕磨損問(wèn)題，需要改良表面熱處理工藝有效解決上述問(wèn)題。具體來(lái)講，需要首先分析銷軸表面的使用性能，可采用QPQ熱處理工藝，它的工藝流程應(yīng)該如下：

第一步，將熱處理工藝溫度預(yù)熱到350～450℃左右范圍，預(yù)熱時(shí)間控制在20～40min左右。

第二步，將氮化處理溫度控制在520～600℃左右，預(yù)熱時(shí)間控制在10～180min左右。

第三步，將氧化處理溫度控制在350～400℃左右，預(yù)熱時(shí)間控制在15～20min左右[5]。

第四步，運(yùn)用QPQ熱處理工藝處理銷軸元件，分析其表面的3層滲層次組織，分別為最外部的氧化膜、化合物層以及擴(kuò)散層，其中的氧化膜主要為四氧化三鐵，它可有效提升金屬表面的抗腐蝕性，也可改善工件外觀?；衔飳又饕捎玫搅薗PQ技術(shù)形成滲層組織，它的耐磨性表現(xiàn)較高，且具有較高的抗腐蝕性，能夠與表面氧化膜層共同構(gòu)成抗腐蝕性表現(xiàn)能力較強(qiáng)的綜合抗腐蝕層，這也是QPQ熱處理工藝技術(shù)的優(yōu)越之處，它在防腐性能表現(xiàn)方面勝出傳統(tǒng)技法一籌。最后是擴(kuò)散層，它可有效提高金屬疲勞強(qiáng)度，一般來(lái)說(shuō)針對(duì)銷軸處理過(guò)程中它的擴(kuò)散層硬度可提升到1000HV以上，整體看來(lái)它的耐磨性表現(xiàn)非常之高。

總體而言，采用銷軸熱處理工藝對(duì)有效改善銷軸表面性能很有幫助，也能徹底解決銷軸表面所存在的各種質(zhì)量問(wèn)題，特別是它提高了銷軸的金屬抗疲勞強(qiáng)度，令其在掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵部件聯(lián)結(jié)部位起到了更大功能作用，最大限度降低掘進(jìn)生產(chǎn)事故的發(fā)生[6]。

3? 總結(jié)

目前掘進(jìn)機(jī)設(shè)備發(fā)展較快，由于工程項(xiàng)目技術(shù)要求越來(lái)越高，其生產(chǎn)制造過(guò)程中對(duì)各種元件的使用功能要求也在逐步提升。為了有效解決元件傳統(tǒng)問(wèn)題，本文專門圍繞掘進(jìn)機(jī)的銷軸和耐磨板元件進(jìn)行了分析，希望通過(guò)熱處理工藝有效改進(jìn)元件細(xì)節(jié)，提高元件質(zhì)量，優(yōu)化掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)加工精度與元件熱處理硬度，有效解決元件故障問(wèn)題，提高掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]倫志宏.淺析熱處理工藝在掘進(jìn)機(jī)制造中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（6）：65.

[2]楊春海.重型掘進(jìn)機(jī)銷軸設(shè)計(jì)及熱處理工藝[J].科技與創(chuàng)新，2016（8）：86，89.

[3]浮動(dòng)端面密封環(huán)用耐磨合金[Z].冶金部鋼鐵研究總院，鐵道兵89121部隊(duì).

[4]皮愛(ài)民.鈹青銅彈性元件熱處理工藝及技術(shù)要求[J].世界有色金屬，2019（17）：168-169.

[5]王延忠，王段.航空齒輪熱處理工藝優(yōu)化試驗(yàn)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2019（4）：189-191，195.

[6]賀利氏特種光源有限責(zé)任公司.用于襯底的熱處理的裝置、用于該裝置的載體和襯底支撐元件：CN201780001149.3[P].2018-03-27.