塑料擠壓機(jī)聯(lián)軸節(jié)磨損的檢測探討

趙生利

（大慶石化公司塑料廠，黑龍江 大慶 163714）

擠壓機(jī)是實業(yè)企業(yè)內(nèi)塑料成型設(shè)備中非常關(guān)鍵的一種。電機(jī)利用聯(lián)軸節(jié)將加壓機(jī)動力進(jìn)行傳輸，若加壓機(jī)是大型的，則通常為齒輪嚙合結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸節(jié)，這樣負(fù)荷傳輸更大。擠壓機(jī)在工作過程出現(xiàn)的沖擊或者振動等都可能導(dǎo)致聯(lián)軸節(jié)發(fā)生斷齒或者磨損等問題。某個塑料生產(chǎn)車間中一臺塑料擠壓機(jī)內(nèi)聯(lián)軸節(jié)是從日本進(jìn)口購買，具體是什么材質(zhì)并沒有記錄，因齒輪套磨損失效并持續(xù)應(yīng)用了8a，為了確定具體的原因，需要將聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行拆卸，對齒輪套展開檢測和探究，進(jìn)而制定有效的優(yōu)化方案和預(yù)防措施。

1 聯(lián)軸節(jié)齒輪套檢測分析

如圖1所示為聯(lián)軸節(jié)外齒圈形貌示意圖。

圖1 外齒圈形貌

首先觀察齒輪中外齒圈磨損情況，通過觀察能夠發(fā)現(xiàn)只有齒輪部分發(fā)生磨損，其他所有部分都完好無損。外齒圈內(nèi)齒的損壞狀態(tài)非常嚴(yán)重，所有齒受力的位置都因嚴(yán)重磨損而厚度減小，還有部分出現(xiàn)斷齒的情況。

根據(jù)外齒損壞程度的觀察能夠發(fā)現(xiàn)，只有齒輪磨損嚴(yán)重而其他位置沒有磨損。外齒磨損情況非常嚴(yán)重，齒頂與側(cè)面磨沒的現(xiàn)象非常普遍，個別齒存在斷齒問題。

比較內(nèi)外齒圈齒輪磨損程度并分析后發(fā)現(xiàn)，相比于外齒圈內(nèi)齒來說，內(nèi)齒圈外齒磨損情況更加嚴(yán)重。而且，內(nèi)外齒圈都沒有使用潤滑脂也沒有采取潤滑措施，磨損嚴(yán)重的位置積累的銹垢量很多，反映出齒輪位置潤滑保養(yǎng)周期很長或者沒有進(jìn)行潤滑保養(yǎng)，運(yùn)行環(huán)境極為惡劣。

2 材質(zhì)成分檢測分析

首先進(jìn)行取樣，取樣部位為聯(lián)軸節(jié)內(nèi)外齒圈，取樣完成后對其進(jìn)行材質(zhì)成分檢測與分析是通過碳硫分析儀和直讀光譜儀來完成的，如表1為檢測分析結(jié)果。

表1 聯(lián)軸節(jié)內(nèi)齒圈和外齒圈成分檢測結(jié)果/%

從上表數(shù)據(jù)可知，被檢測的聯(lián)軸節(jié)內(nèi)外齒圈材質(zhì)成分都符合S45C（JIS）標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，該標(biāo)準(zhǔn)與我國GB/T 699-1999規(guī)定的45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼材質(zhì)成分標(biāo)準(zhǔn)。

3 齒輪套硬度檢測分析

首先進(jìn)行取樣，取樣部位為聯(lián)軸節(jié)內(nèi)外齒圈，取樣完成后，對其進(jìn)行材質(zhì)成分檢測與分析通過布氏硬度計來完成的，如表2為檢測分析結(jié)果。

從表2得知，內(nèi)齒圈硬度檢測值平均在180～184HBS，說明硬度不夠強(qiáng)；外齒圈硬度檢測值平均在189～198HBS之間，比內(nèi)齒圈硬度稍微強(qiáng)一下，不過硬度水平也偏低。內(nèi)外齒圈硬度不足是導(dǎo)致齒輪位置發(fā)生磨損的主要原因。

表2 硬度檢測結(jié)果/HBS

4 金相組織檢測分析

首先進(jìn)行取樣，取樣位置為內(nèi)外齒圈，然后利用金相砂紙和水砂紙進(jìn)行預(yù)磨、精磨、研磨、拋光，浸入濃度為4%的硝酸酒精溶液內(nèi)得到金相試樣，金相試樣觀察檢測與分析通過金相顯微鏡進(jìn)行。由此可知，從金相組織角度來看，內(nèi)外齒圈是保持一致的，都是鐵素體和珠光體構(gòu)成，珠光體為深色顆粒較大的部分，鐵素體是白色較小條帶部分，鐵素體分布為網(wǎng)狀，因此總體上的強(qiáng)度會弱化。以我國的GB 6394-2002標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)對聯(lián)軸節(jié)內(nèi)外齒圈金相組織進(jìn)行檢測，最終評級登記是四級，金相組織粗大且晶粒度并不統(tǒng)一，也就是內(nèi)外齒圈鍛造成形只是進(jìn)行鍛后放置，呈現(xiàn)退火或者正火形態(tài)。

5 磨損因素分析

塑料擠壓機(jī)聯(lián)軸節(jié)內(nèi)外齒圈的生產(chǎn)都選擇45#鋼材，金相組織較為粗大且為退火或者正火狀態(tài)，并沒有進(jìn)行調(diào)制熱處理過程，無論是硬度還是強(qiáng)度都未達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這也是齒輪套發(fā)生磨損最本質(zhì)的原因。

本課題中研究的聯(lián)軸節(jié)中只有在安裝過程將潤滑脂涂在齒輪套上，后續(xù)工作并未采取潤滑措施，因此，齒輪套磨損嚴(yán)重，再加上鐵銹和磨屑附于齒輪表面使磨損進(jìn)一步加劇，這是導(dǎo)致齒輪套磨損的外部原因。

6 結(jié)語

對擠壓機(jī)聯(lián)軸節(jié)中齒輪套進(jìn)行檢測和研究后確定優(yōu)化方案如下：（1）使用國產(chǎn)40Cr合金鋼材質(zhì)生產(chǎn)內(nèi)外齒輪，鍛造成形后通過調(diào)制熱處理使其耐磨性、硬度與強(qiáng)度提升；（2）聯(lián)軸節(jié)保養(yǎng)和維護(hù)力度加強(qiáng)，停產(chǎn)必須檢修并將雜質(zhì)清理干凈，潤滑脂涂抹要定期進(jìn)行。以上措施對聯(lián)軸節(jié)耐磨性、強(qiáng)度和硬度的優(yōu)化都有顯著效果，使聯(lián)軸節(jié)生命周期得以延長。