大功率推土機支重輪熱處理裂紋的思考

謝招展

摘要：支重輪作為工程機械底盤部件最重要的施工部件，可以在各種施工機械中廣泛應用。為了增強支重輪的整體使用壽命，最主要的就是積極采取整體淬火的方式，確保整個制動輪的硬度和生命化成，提高耐磨性能。在大功率推土機支重輪熱處理后，卻經常會產生裂紋，嚴重影響了產品的質量和品質，為了提高淬火處理效率，有效控制良品率，積極針對裂紋產生的原因進行分析，同時采取科學有效的改進措施，保證裂紋處理效果大幅度提高。

Abstract： As the most important construction part of the chassis of construction machinery， the supporting wheel can be widely used in various construction machinery. In order to enhance the overall service life of the supporting wheels， the most important thing is to actively adopt the overall quenching method to ensure the hardness and life formation of the entire brake wheel and improve the wear resistance. After the heat treatment of the high-power bulldozer's support wheels， cracks often occur， which seriously affects the quality and quality of the products. In order to improve the quenching treatment efficiency and effectively control the yield， we actively analyze the causes of the cracks and take scientific and effective measures. Improve measures to ensure that the crack treatment effect is greatly improved.

關鍵詞：大功率推土機;支重輪熱處理;裂紋

Key words： high-power bulldozer;heat treatment of roller;crack

中圖分類號：TG162.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?; ? ? 文章編號：1674-957X（2020）24-0164-02

0? 引言

支重輪在挖掘機和推土機上的應用，能夠確保整個機械的重量得到增強，保證履帶沿著支重輪快速前行，還能夠增強耐磨效果，滿足不同作業(yè)下的高負荷需求。現(xiàn)階段支重輪加工生產工藝，通過采取兩次加熱技術完成整個輪體的生產，而所有的支重輪輪體綜合力學性能也有待提升，為了確保支重輪熱處理加工的整體質量，提高支重輪輪體的綜合性能，對現(xiàn)有的制動輪熱處理加工工藝進行全面改進與優(yōu)化，有效控制裂紋的產生。

1? 裂紋產生原因的調查分析

1.1 裂紋的宏觀形貌

支重輪結構如圖1所示。支重輪主軸7兩端的外蓋2、內蓋8固定在挖掘機履帶架的下部，將外蓋2、內蓋8固定后，既能防止主軸7軸向竄動，又能防止其轉動。輪體5兩側設有凸緣，可夾持履帶鏈軌，防止履帶脫軌，確保挖掘機沿履帶行駛。外蓋2、內蓋8的內部分別設有1對浮封環(huán)4和浮封膠圈3，外蓋2、內蓋8固定后，將浮封膠圈3、浮封環(huán)4相互壓緊。2個浮封環(huán)4相對的接觸面光滑而堅硬，形成密封面。當輪體轉動時，2個浮封環(huán)4相對轉動，構成浮動密封。O形密封圈9用于主軸7與外蓋2、內蓋8之間的密封，浮動密封及O形密封圈9可防止支重輪內的潤滑油滲漏，同時阻止泥水浸入到支重輪內部。螺塞1內的油孔用于向支重輪內部加注潤滑油。

大噸位砂輪鍛造的過程中，經過整體淬火以后會出現(xiàn)明顯的宏觀斜紋這些裂紋，肉眼可以直接看見，在孔內和斷面內非常集中，通常裂紋長度在20-80mm左右。目前對支重輪的加工主要是將坯料一次鍛造加熱冷卻到室溫后進行初加工，再次加熱淬火，經過回火機械精加工，完成生產。在淬火的過程中，會將金屬工件加熱到適當溫度，保持一段時間淬火與回火相配合，能夠提高金屬部件的整體強度和韌性，滿足不同的使用要求。

1.2 化學成分、組織和品粒度調查

對于大噸位支重輪在淬火鍛煉時，通常會采用DI值很高、淬火透性比較好的自然材料。裂紋區(qū)塊分析以后，發(fā)現(xiàn)晶粒度出現(xiàn)大量的混晶，金相組織回火不良，裂紋特點處于延遲開裂狀態(tài)。對裂紋的研究結果表明，最常見的裂紋是回火不良馬氏體+殘留奧氏體以及回火不良馬氏體+殘留物和析出鐵素體后的殘留物。主要原因是在支重輪催熟后沒有及時正火，鍛造組織的晶粒度處于混沌狀態(tài)，因此整個回火時間不夠，導致馬氏體不能迅速轉變?yōu)榛鼗瘃R氏體。輪主體支撐輪的輪軌表面承受頻繁的沖擊載荷，容易發(fā)生突出變形，輪主體軌道表面呈圓錐形延伸。為了改善力狀態(tài)，延長車輪體的軌道面，提高軌道面的支撐力，將軌道面和車輪腰部之間的過渡設計成斜坡。為了提高支撐輪的車身耐磨性，輪體材料為40Mn2合金結構鋼。C含量為0.37%至0.44%，Si含量為0.17%至0.37%，Mn含量為1.4%至1.8%，P含量低于0.030%，S含量低于0.030%。車輪主體單調成型，成型后浸泡并回火車輪主體的照度，達到26-32HRC的硬度，保持車輪主體的高強度、可塑性、韌性和綜合機械特性。車輪主體的表面被淬火，以提高滾子軌道表面的硬度和耐磨性。淬火硬度為50-58HRC，硬化層深度為6-12mm，軌道面的硬度基本接近鏈軌道的硬度（48-58HRC）。密封O形圈環(huán)形槽的大小和表面粗糙度應符合設計要求，結合表面應倒角，毛刺和銳邊應清潔。浮動橡膠圈和O型密封圈應采用高質量丁腈橡膠制作，內徑、仙境、彈性、硬度、表面照度應符合標準，組裝前應逐一檢查上述項目。請放入組裝中。如果出圖室環(huán)沒有覆蓋出圖室環(huán)上的環(huán)槽，或者沒有附著到出圖室環(huán)上，出圖室環(huán)就會對出圖室環(huán)造成不均勻的壓力。如果壓力不均勻，則浮動室環(huán)旋轉時局部葉片表面磨損增加，導致浮動室環(huán)漏油。組裝內外蓋時，如果O形密封圈的邊緣旋轉得很好，或者O形密封圈的一半卡在環(huán)形凹槽外部，或者安裝在環(huán)形凹槽中時不正確，則O形密封圈的密封性能或壽命會縮短。有時，如果氣密性檢查壓力沒有達到一定值，就不會檢測到漏水，注射油后也不會發(fā)生漏水。但是，挖掘機工作一段時間后，滾筒各種組件的摩擦增加，內部腔壓力上升到一定值，漏水。泄漏后繼續(xù)使用會嚴重泄漏浮動油封。間隙輥主軸和輪體軸套之間的間隙為0.2-0.4mm，不應該出現(xiàn)旋轉堵塞現(xiàn)象，密封性能好，不漏油。潤滑使用歐拉將齒輪油填滿滾筒，必要時提高潤滑油的粘度。在添加齒輪油之前，先排放出故障的齒輪油，然后將新的齒輪油添加到油塞孔中，直到油流出來。添加潤滑油時，松開軸端的螺絲插頭，將潤滑器的潤滑噴嘴端對著油通道的內側肩部，向油通道注入油。安裝油塞時，需要扭矩扳手來控制油塞在157-255N范圍內的緊固扭矩。對挖掘機部分損壞的支撐輥進行檢查后發(fā)現(xiàn)，主要缺陷主要是主軸和車輪主體的損壞和漏油造成的。其中嚴重損壞的支撐輪的主軸似乎抓住了軸，整個支撐輪無法旋轉。

1.3 熱處理硬化層分析

在大噸位鍛造支重輪熱處理之后通過對腐蝕形貌進行剖析，表面硬度為53.5HRC，滿足熱處理加工條件。要根據熱處理加熱的硬化層進行判斷，大噸位支重輪體由于硬度分布都符合要求，在整體加熱時，淬火溫度的組織形態(tài)發(fā)生明顯變化，導致斷裂抵抗的性能也發(fā)生變化。加熱到一定溫度后，由于馬氏體溫度迅速下降，沒有形成組織轉變，只有熱應力，一般不會產生裂縫。如果溫度冷卻到MS點以下，奧氏體就會快速轉換為馬氏體，整個體積會出現(xiàn)明顯膨脹。在淬火的同時，也會產生畸變，造成支重輪內部應力發(fā)生明顯變化。如果內應力超過鋼的屈服強度以后，鋼的強度極限值就會引發(fā)淬火開裂的情況，回火不夠充分也會造成淬火應力，無法有效釋放。在鍛造時會產生大量的殘余應力，沒有及時進行正火，導致殘余應力留存而引發(fā)支重輪開裂等問題。根據這一情況，很多鍛造廠通過中斷余溫。進行空冷來代替正火工序，但是在中斷余溫加熱時，如果沒有把握好冷卻速度和溫度。很容易造成斷后組織處理不夠均勻，硬度較差，不符合支重輪鑄造的要求，在整合以后鍛造余熱正火的中段，冷卻溫度應該為500-640℃，使之發(fā)生珠光體轉變，再加熱到正火溫度，利用重結晶晶粒細化，避免達不到晶粒細化的要求。

2? 大功率推土機支重輪熱處理裂紋的改進方案

2.1 毛坯組織均勻性控制

為了能夠確保高淬透性材料，避免出現(xiàn)裂縫開裂的情況，就需要針對淬火熱應力，延遲開裂的具體情況著手。因為毛坯組織的源頭控制，需要對整體熱處理前毛坯加強準備，而毛坯的組織對后續(xù)熱處理會產生非常關鍵的影響，在鍛造處理后需要及時進行正火處理，能夠確保晶粒強度細化，有效改善力學結構提高力學性能，減少鍛造過程中的殘余應力。此外在鍛造以后需要利用香爐正火處理，爐溫控制在900℃以上，持續(xù)3h左右，經過檢驗能夠發(fā)現(xiàn)正火后的毛坯組織為珠光體加鐵素體，晶粒度為6.5級。

2.2 整體淬火過程控制

為了能夠提高支重輪的整體強度和硬化水平，需要及時利用清水進行冷卻處理，保證淬火的效果，但是冷卻速度過快也會造成組織轉變過于激烈產生大量裂紋。采取不同濃度的淬火冷卻介質進行實驗研究，確定3%的淬火冷卻介質Q251就能夠符合硬度要求，淬火的加熱溫度應該控制在160℃以上，持續(xù)2.5h?；鼗饻囟葢摫３衷?40℃，持續(xù)5h。在淬火后對金相組織檢驗，發(fā)現(xiàn)晶粒度達到8級，回火馬氏體回火充分，經硬度檢驗也符合圖樣的基本要求。

3? 結語

對于整體熱處理工藝進行標準化處理，能夠幫助現(xiàn)場操作人員嚴格施工，通過熱處理工藝的改善，能夠有效解決大噸位支重輪淬火裂紋的問題。在本次研究的過程中，筆者首先針對大功率推土機支重輪熱處理，產生裂縫的原因進行深入分析，經過實驗論證，明確影響裂紋的主要因素，對癥下藥提出相應的改善措施，確保支重輪處理的整體效果得到有效提高，在鍛造以后也可以增加正火工序和整體的熱處理回火時間效果，有效解決不良組織以及裂紋的問題。

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