Abstrak:Dengan menganalisis indeks teknikal utama untuk gulung roller mesin perisai asing, seperti komposisi kimia, kekerasan dan mikrostruktur, sokongan teknikal disediakan untuk nasionalisasi galas spindle untuk mesin perisai, yang sangat penting．
Kata kunci:rolling galas; mesin perisai; Mikrostruktur
Galas utama mesin perisai adalah komponen utama mesin perisai, yang digunakan dalam sistem Cutterhead Shield. Kehidupan perkhidmatan dan kebolehpercayaannya secara langsung mempengaruhi keselamatan pembinaan mesin perisai. Pada masa ini, pasaran galas utama mesin terowong perisai di China sepenuhnya dimonopoli oleh negara -negara asing. Untuk mencapai penyetempatan teknologi terowong perisai, adalah perlu untuk membangun dan mengeluarkan galas utama mesin terowong perisai. Oleh kerana persekitaran kerja yang keras dan kapasiti galas kompleks aci utama mesin terowong perisai, mereka mesti menahan beban gabungan seperti daya paksi, daya radial, momen terbalik, dan sebagainya. Apabila bekerja di bawah keadaan beban berat dan berubah -ubah. Prestasi, kebolehpercayaan, dan hayat perkhidmatan penggelek adalah faktor utama yang menentukan hayat perkhidmatan dan kebolehpercayaan galas utama mesin perisai. Oleh itu, pemahaman dan menguasai bahan -bahan dan kualiti rawatan haba Mesin Perisai Perisai Asing Lanjutan Main Bearing Rollers sangat penting untuk penyetempatan galas utama mesin perisai.
1. Analisis Kimia
Komposisi kimia sampel roller galas utama mesin terowong perisai di rumah dan di luar negara diuji menggunakan spektrometer bacaan langsung Switzerland ARL 4460. Hasilnya ditunjukkan dalam Jadual 1. Bahan roller di China adalah GCR18mo, dan nilai standard dalam jadual adalah keperluan GB\/T 18254-2002. Menurut jadual, kandungan C, Cr, SI, unsur -unsur jejak, dan unsur -unsur kekotoran dalam bahan roller galas utama mesin perisai asing adalah serupa dengan GCR18mo, tetapi kandungan elemen Mn dan MO agak tinggi. Oleh itu, dapat ditentukan bahawa bahan yang digunakan untuk roller galas utama mesin perisai asing milik GCR18mo kromium karbon tinggi galas keluli.
Oleh kerana tekanan kompleks pada penggelek utama mesin terowong perisai dan saiz roller yang agak besar ( 100 mm × 100 mm), untuk memenuhi keadaan perkhidmatan, teras penggelek juga mesti mempunyai kekuatan yang tinggi. Oleh itu, diperlukan bahan tersebut mesti mempunyai kebolehkerjaan yang tinggi. Peningkatan kandungan Mn dalam bahan penggelek utama mesin terowong perisai asing terutama bertujuan untuk meningkatkan kebolehkerjaan keluli dan menguatkan matriks; Secara sewajarnya meningkatkan kandungan elemen MO bukan sahaja dapat meningkatkan kebolehkerjaan, tetapi juga mengatasi masalah keburukan yang disebabkan oleh peningkatan kandungan elemen Mn.
Jadual 1 Perbandingan Komposisi Kimia Penggelek Bearing Utama Mesin Terowong Perisai di rumah dan di luar negara
2. Analisis Metallographic
Mikroskop optik Olympus GX51 digunakan untuk melakukan ujian struktur metallographic pada penggelek utama mesin terowong perisai asing. Struktur metallographic permukaan dan teras ditunjukkan dalam Rajah 1 dan Rajah 2. Etchant yang digunakan adalah penyelesaian alkohol asid nitrik 4%.
Rajah 1 Struktur metallografik permukaan
Rajah 2 struktur metallographic jantung
Membandingkan Rajah 1 dan Rajah 2, dapat dilihat dengan jelas bahawa terdapat sejumlah besar karbida yang tidak diselesaikan (bintik -bintik cerah putih dalam angka) dan martensit (kawasan kelabu gelap) di tisu jantung. Alasan untuk kemunculan karbida yang tidak dapat diselesaikan adalah bahawa di bawah pelindapkejutan dan pemanasan masa yang sama, masa penebat bersamaan teras adalah lebih pendek daripada permukaan, dan austenitisasi tidak mencukupi, mengakibatkan sejumlah besar karbida yang tidak melarutkan ke dalam austenit. Sebab penampilan struktur Bainit adalah disebabkan oleh saiz besar roller, dan di bawah keadaan penyejukan yang sama, teras tidak memperoleh kadar penyejukan yang diperlukan untuk bainit.
Tujuan menjalankan analisis metallographic pada sampel adalah untuk menentukan sama ada mikrostruktur penggelek utama mesin terowong perisai asing adalah martensit, bainit yang lebih rendah, atau struktur komposit kedua -duanya, untuk menentukan kaedah dan parameter proses rawatan haba mereka. Dalam fasa emas pembesaran yang rendah, jarum hitam seperti struktur yang dapat dilihat dengan jelas kebanyakannya bainite yang lebih rendah. Bainit yang lebih rendah adalah campuran mekanikal yang terdiri daripada ferit seperti ferit seperti karbon dan karbida yang dicetuskan secara dalaman. GCR18mo tergolong dalam keluli karbon tinggi, dan mikrostruktur yang diperolehi selepas pelindapkejutan adalah martensit seperti lembaran (jarum seperti martensit). Oleh itu, di bawah mikroskop metallographic, mikrostruktur bainit yang lebih rendah sangat mirip dengan martensit karbon yang tinggi. Hanya dengan melakukan pemerhatian dan analisis yang mendalam terhadap mikrostrukturnya melalui mikroskop elektron dapat tepat pertimbangan.
3. Analisis mikroskopi elektron penghantaran
Sampel roller galas utama mesin terowong perisai asing dianalisis menggunakan elektronik Jepun 21 0 0 mikroskop elektron penghantaran resolusi tinggi, dan lokasi pensampelan ditunjukkan dalam Rajah 3. Saiz sampel adalah 0.5 mm × 10 mm × 10 mm. Ketebalan sampel adalah tanah untuk 200-500 nm menggunakan kaedah penipisan ion, dan kemudian dianalisis oleh mikroskopi elektron penghantaran.
Rajah 3 Skema gambarajah lokasi pensampelan
Pemerhatian awal menunjukkan bahawa sampel terutamanya dicirikan oleh bainit yang lebih rendah. Terdapat karbida kecil di mi rata dan beberapa martensit tanpa karbida. Hasil statistik menunjukkan bahawa terdapat kira -kira 80% ~ 90% lebih rendah bainite, sedikit martensit dan karbida besar yang tidak dapat diselesaikan. Imej mikroskop elektron penghantaran ditunjukkan dalam Rajah 4-6.
Rajah 4 Ciri -ciri Bainit
Rajah 5 Ciri -ciri Bainit dan Karbida Tidak Dimiliki
Melalui analisis mikroskopi elektron penghantaran, dapat dilihat bahawa semasa pelindapkejutan isoterma penggelek utama mesin terowong perisai asing, untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan penggelek dan dengan itu meningkatkan kapasiti bearing beban mereka, kaedah menyesuaikan proses pelindapkejutan isothermal. Selepas pelindapkejutan, struktur yang dihasilkan bukanlah satu struktur bainit tunggal, tetapi struktur komposit terutamanya terdiri daripada bainit dan mengandungi sedikit martensit. Struktur komposit ini bukan sahaja mempunyai kekuatan dan kekerasan yang tinggi, tetapi juga mempunyai ketangguhan kesan yang baik, yang dapat memenuhi keadaan perkhidmatan yang keras dari galas utama mesin perisai.
Rajah 6: Ciri -ciri bainit dan martensit
Selepas menentukan komposisi bahan, kandungan relatif bainit dan martensit boleh diselaraskan dengan menyesuaikan parameter proses pelindapkejutan isoterma. Faktor utama yang mempengaruhi kandungan bainit adalah:
(1) Suhu pemanasan: Semakin tinggi suhu pemanasan, semakin stabil austenit, dan semakin tinggi kandungan austenit sisa dan semakin rendah kandungan bainit selepas pelindapkejutan isoterma.
(2) Di bawah masa isoterma yang sama, semakin rendah suhu isoterma, semakin perlahan kadar transformasi bainit, semakin tinggi kandungan austenit sisa, dan semakin rendah kandungan bainit.
(3) Pada suhu isoterma yang sama, semakin pendek masa isoterma, kurang lengkap transformasi bainit, semakin rendah kandungan bainit, dan semakin tinggi kandungan martensit. Antara faktor yang mempengaruhi transformasi bainit, menyesuaikan suhu pemanasan dan suhu isoterma akan membawa banyak faktor yang tidak baik, oleh itu, julat pelarasan kedua -duanya sangat kecil. Semasa pelindapkejutan isoterma, kandungan relatif bainit dan martensit boleh diselaraskan dengan mengurangkan masa isoterma, supaya transformasi bainit tidak lengkap, dan selebihnya austenit dapat diubah menjadi martensit, dengan itu meningkatkan kandungan martensit dan meningkatkan kekuatan dan kekerasan roller.
4. Pemeriksaan Kekerasan
Untuk memahami kekerasan dan pengedaran penggelek utama mesin terowong perisai asing, ujian kekerasan dilakukan pada muka akhir penggelek dari permukaan ke dalam, dengan jumlah 8 mata yang diuji. Kemudian, potong roller sepanjang 1\/2 panjangnya, gulungkan profil, dan gunakan penguji kekerasan Rockwell untuk menguji kekerasan permukaan, kekerasan teras, dan pengedaran roller dari tepi ke pusat. Sebanyak 16 mata telah diuji, dan keputusan ujian ditunjukkan dalam Jadual 2. Lokasi ujian kekerasan ditunjukkan dalam Rajah 7.
Jadual 2 Hasil Ujian Kekerasan Hasil Penggelek Utama Mesin Terowong Perisai Asing
Rajah 7 Peta lokasi ujian kekerasan
Menurut Jadual 2, kekerasan muka akhir roller agak tinggi, semua di atas 60 HRC dan sangat seragam, dengan perbezaan kekerasan maksimum hanya 1.1 HRC.
Alasan kekerasan penggelek yang tinggi adalah bahawa bahan roller asing telah meningkatkan kandungan elemen MN dan meningkatkan kandungan elemen MO, yang meningkatkan kebolehkerjaan keluli; Di samping itu, semasa pelindapkejutan isoterma roller, kadar penyejukan muka akhir roller agak cepat.
Alasan kekerasan seragam penggelek adalah bahawa komposisi dan struktur bahan asing sangat seragam, dan semasa rawatan haba, penyejukan pelbagai bahagian penggeleknya agak seragam.
Oleh kerana tekanan kompleks pada penggelek utama mesin terowong perisai, bukan sahaja diperlukan bahawa penggelek mempunyai ketangguhan yang baik, tetapi juga kekuatan dan kekerasan yang tinggi untuk memenuhi keperluan mereka untuk menanggung beban berat. Dalam kes di mana komposisi bahan roller telah ditentukan, kekerasan roller bergantung sepenuhnya pada proses rawatan habanya. Dari pemilihan bahan -bahan untuk penggelek utama mesin terowong perisai asing dan analisis mikrostruktur mereka, dapat ditentukan bahawa proses rawatan haba yang digunakan untuk penggelek adalah pelindapkejutan isoterma bainit. Tujuan pelindapkejutan isoterma bainit adalah untuk mendapatkan struktur bainit yang lebih rendah, yang mempunyai sifat mekanikal yang komprehensif yang baik. Walau bagaimanapun, jika rawatan pelindapkejutan isoterma konvensional digunakan, struktur yang diperolehi adalah 100% struktur bainit yang lebih rendah. Berbanding dengan struktur martensit, walaupun ketangguhan meningkat dengan ketara, kekerasannya agak rendah, yang tidak dapat memenuhi keperluan daya galas aci utama mesin perisai.
Dengan menyesuaikan parameter proses pelindapkejutan isoterma dan mengubah morfologi, perkadaran, dan kandungan austenit sisa struktur bainit yang diperolehi selepas pelindapkejutan isoterma, kekerasan pelindapkejutan isoterma dapat diperbaiki. Faktor utama yang mempengaruhi kekerasan bahagian selepas pelindapkejutan isoterma adalah:
(1) Ketebalan tisu bainit. Lebih baik organisasi, semakin tinggi kekerasan. Ketebalan organisasi boleh diselaraskan dengan menyesuaikan suhu isoterma Bainite isothermal pelindapkejutan. Semakin rendah suhu isoterma, semakin halus struktur bainit dan semakin tinggi kekerasan.
(2) Kandungan bainit, yang merujuk kepada kandungan relatif bainit dan martensit dalam tisu. Semakin tinggi kandungan bainit, semakin rendah kandungan martensit dalam tisu, dan semakin rendah kekerasan, dan sebaliknya. Kandungan bainit dalam organisasi boleh diselaraskan dengan menyesuaikan masa pelindapkejutan isoterma. Semakin lama masa isoterma, semakin tinggi kandungan bainit dalam tisu, semakin rendah kandungan martensit, dan semakin rendah kekerasan. Dari sini, dapat dilihat bahawa masa pelindapkejutan isoterma roller dapat dipendekkan dengan sewajarnya untuk meningkatkan kandungan martensit dalam struktur, akhirnya mencapai matlamat meningkatkan kekerasan roller.
(3) Kandungan austenit sisa. Semakin tinggi kandungan austenit sisa, semakin rendah kekerasan.
5. Analisis saiz bijian
Hasil analisis saiz bijian penggelek utama mesin terowong perisai asing ditunjukkan dalam Rajah 8. Kedudukan sampel ditunjukkan dalam Rajah 3. Etchant yang digunakan adalah larutan asid picric, natrium dodecylbenzenesulfonate, dan asid hidroklorik dalam air.
Rajah 8 saiz bijian
Seperti yang ditunjukkan dalam angka, saiz bijirin roller sangat kecil, mencapai tahap 9 dalam GB\/T 6394 "Kaedah untuk menentukan saiz bijirin rata -rata logam". Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi saiz bijirin, yang paling penting ialah komposisi kimia bahan dan suhu pemanasan dan masa memegang semasa rawatan haba. Semakin tinggi suhu pemanasan dan semakin lama masa pemegangan semasa rawatan haba, saiz bijirin yang lebih kasar, dan sebaliknya.
Saiz bijian keluli mempunyai kesan yang signifikan terhadap sifatnya. Disebabkan hakikat bahawa sempadan bijian adalah halangan kepada pergerakan dislokasi, mereka mengalami rintangan ubah bentuk yang signifikan apabila cacat ke kedudukan sempadan bijian. Batasan bijirin boleh mengehadkan ubah bentuk plastik dalam julat tertentu. Oleh itu, sempadan yang lebih banyak terdapat, semakin tinggi kekuatan hasil keluli. Semakin tinggi paras saiz bijian, semakin halus bijirin, semakin besar kawasan sempadan bijian, dan semakin tinggi kekuatan hasil keluli. Oleh kerana keupayaan sempadan bijirin untuk mencegah penyebaran mikrokrak dalam keluli, bijirin halus juga dapat meningkatkan ketangguhan keluli.
6. Kesimpulan
Melalui analisis yang komprehensif dan mendalam mengenai penggelek galas utama mesin terowong perisai asing, komposisi bahan, mikrostruktur rawatan haba, kekerasan, saiz bijian, dan kandungan austenit sisa penggelek telah dikuasai secara preliminar.
2025 Minggu 2 Mei Cadangan Produk WBM:
Pemotong:
WBM menghasilkan roller tirus mati dengan kecekapan dan automasi yang tinggi. Rollers dibentuk pada satu akhbar kepala sejuk automatik dan diberi makan, dipotong, dan menumbuk mati selama lima langkah.
Kami boleh menghasilkan pelbagai jenis dan saiz roller tirus mati dengan jaminan kualiti, termasuk: pukulan gabungan, lengan luar, bilah, pukulan gabungan, silinder suapan, gabungan mati, lengan dua lapisan, masukkan.
