Инженерээс асуу: Юуны материал ба дулааны эмчилгээ нь замын роллерийг урт хугацаанд ашиглах боломжтой болгож байна вэ?

Чухал материалууд Тракторын гулзайлтын дугуй Хэрэглээ

40CrMo, 42CrMo, 40Mn2, 50Mn дагалдах гангуудын тухай ерөнхий мэдээлэл

Булдозер, экскаваторын гулзах дугуйнуудын хувьд ихэвчлэн 40CrMo, 42CrMo, 40Mn2, 50Mn гэх мэт тодорхой хайлштай гангаар хийдэг бөгөөд эдгээр материалын хүч, элэгдэлд тэсвэртэй байдал нь зохистой харьцаатай байдаг. Эдгээр гангуудын ихэнх нь 0.35%-оос 0.55% хүртэлх нүүрстөрөгчийн агууламжтай бөгөөд хром, молибден, марганц зэрэг хайлшлагч элементүүдийг агуулдаг. Жишээ нь 42CrMo нь 0.38%-оос 0.45% нүүрстөрөгч, ойролцоогоор 0.90%-оос 1.20% хром агуулдаг тул материалын гүнд хүртэл хатуулаг шинж чанарыг сайн хангана. Түүнчлэн 50Mn нь ойролцоогоор 0.90%-оос 1.20% марганц агуулж байгаагаар гадаргуугийн хатуулаг шинж чанарыг сайжруулдаг бөгөөд тоног төхөөрөмжүүд бодит ажиллагааны хүнд нөхцөлд тулгардаг элэгдлийн эсрэг тэсвэртэй байдаг.

Гулзах дугуйн гангуудын механик шинж чанарын харьцуулалт

• 40CrMo : 980–1,180 МПа хүлээн зөвшөөрөгдөх хүчтэй, дунд зэрэг ачаалалтай хэрэглээнд тохиромжтой
• 42CrMo : Эрдэнэ бэхжүүлэх чадварыг сайжруулна (1,080–1,220 МПа-ын таталтын бөх бат байдлын хүч), хөндийд бат бөх байдлыг сайжруулна
• 50Mn : Өндөр гадаргуугийн хатуу байдлыг (HRC 55–60) хангана, гэвч хром агуулсан гангуудын мөргөлдөөний бат бөх байдлаас доогуур байна

Үйлдвэрлэлийн судалгаа нь өндөр мөргөлт бүхий орчинд 40Mn2-с 42CrMo руу шилжихэд үйлчилгээний хугацаа 23%-иар уртассан байна гэж харуулжээ.

Яагаад хүнд даавуутай экскаватор, тракторын гулзах дугуйн хувьд 42CrMo-г сонгож байгаа нь

Хүчтэй ачаалал үйлчилдэг нөхцөлд материалыг сонгоход 42CrMo нь хугацааны явцад давтагдах ачаалалд тэсвэртэй байдгаараа онцлог юм. Хүнд машин механизмийн хэсгүүд дээр хийсэн шалган үзлэгээр энэ хайлшийн түргэн хөргөсөн мартенсит бүтэц нь 50Mn-ийнхаас ойролцоогоор 34 хувь илүү дэлбэрэлт тарахыг саатуулдаг байна. Энэ нь хугацааны явцад бат бөх байдлыг хадгалахад томоохон ялгааг бий болгодог. Мөн сонирхолтой нь хром нь молибдентой хамтдаа зэврэлтийн болон химийн идэвхитэй орчинд тэсвэртэй байдлыг сайжруулдаг явдал юм. Энэ хослол нь жишээлбэл төмөр замын эргэн тойронд байршсан уур амьсгалын хатуу нөхцөлд ажилладаг тоног төхөөрөмжүүдийн хувьд тухайн орчинд тэсвэртэй байх шаардлагатай байдаг.

Гулзах дугуйнуудын элэгдэлд тэсвэртэй байдлын нүүр хүүхдийн нүүр тавилт болон хайлшлагын агууламжийн үүрэг

Нүүр хүүхдийн агууламж (ерөнхийдөө 0.40–0.50%) шууд хатуулагийг нөлөөлдөг бөгөөд хайлшлагын элементүүд нь хоёрдогч ажиллагааны шинж чанарыг сайжруулдаг:

• Хром (42CrMo-д 0.9–1.2%): Хатуурах чадварыг болон исэлдэлтийн эсрэг тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг
• Молибден (0.15–0.25%): Нягт бүтцийг сайжруулж, хугалах тэсвэрт чанарыг дээшлүүлнэ

Энэхүү найрлага нь ASTM G65 туршилтанд 0.0018 мм³/Нм үрэлтийн коэффициенттэй байх бөгөөд хайлшгүй гангаас 40%-иар илүү үрэлтэд тэсвэртэй байна.

Эдэлгээт чанарыг сайжруулахын тулд ганы микробүтцийг оновчтой болгох

Тодорхой хэмжээний халууны эмчилгээ нь бейнит эсвэл түгээд мартенсит бүтцийг үүсгэдэг. Гусан холхивч дээр 10–15% хүртэл хадгалагдсан аустениттэй лат мартенсит бүтэц нь хүчний тархалтыг оновчтой болгодог. Термомеханик боловсруулалтын сүүлийн үеийн амжилтууд нь тулгуур бөмбөлөгт ачаалалтай байгууламжийн хөрөнгийн насны 19%-иар нэмэгдүүлсэн бөгөөд тухайн тохиолдолд шахуурга ба тэнхлэгийн ачаалал нь экскаваторын доод хэсэгт тогтоогдсон байна.

Хөргөх ба түгээх: Гусан холхивчийн халууны эмчилгээний үндсэн аргууд

Хурдан хөргөх нь 42CrMo болон 50Mn шиг хайлштай гангуудыг мартенсит бүтцэд хөргөх замаар гадаргуугийн хатуулагийг 58–62 HRC хүртэл хүргэх боломжийг олгодог. Дараа нь 400°C–600°C температурт хэрэглэснээр нүүрстөрөгчийн атомыг дахин тархуулж хугарлыг бууруулж, тэргэнцэрийн гулзах дугуйнуудын хувьд газар зүйн тэгш бус гадаргуу дээр ажиллах үед цөмийн уян чанарыг хадгалж өгнө.

Карбюризаци vs. Бүхэлд нь хатуулах: Зөв аргыг сонгох нь дотор хэсгийн эсэргүүцлийг сайжруулахад

Эвдэртэй ажиллах гусан дугуйнуудын хувьд төв хүртэл нь хатуулагдсан нь 50-55 HRC хатуулгийн хооронд жигд хатуулгийг нь олгож байгаа ба энэ нь ийм төрлийн ажлуудад маш сайн тохирдог. Харин цементацийн нөлөөгөөр гадна талын давхарга нь 60 HRC хүртэл хатуужин, доторх материалыг нь илүү уян харимхай болгож байж болно. Эсэргүүцэх чанарыг сайжруулахын тулд энэ аргыг ашигласан хэсгүүд эсэргүүцэл ихтэй эсвэл элэгдэл ихтэй нөхцөлд дунджаар 18 хувь урт хугацаагаар ажиллаж байгаа нь тогтоогдсон. Гэхдээ энэ аргын дагуу хатуулагдсан дугуйнууд нь тогтмол хатуулагдсан дугуйнуудтай харьцуулахад гэнэтийн их даацыг тэсвэрлэх чадвар нь бага байдаг нь байгууламжийн ажиллагааны жилүүдэд техникийн багуудын ажигласнаар илэрч байна.

Хатуу байдалыг хадгалж байх үед хүчийг бууруулах нь хэрхэн хүчийг бууруулдаг вэ

Хөргөсний дараах тэмператураар боловсруулах нь хрупк мартенситийг илүү тэсвэртэй болгож хувиргаж, анхны хатны 90% -ийг хадгалан ашигладаг бөгөөд хугалах эсэргүүцлийг нь хамгийн их байдаг. Тэгш бус нөхцөлд (минус 20°C-аас доош) ашигладаг гулзах роллерүүдийн хувьд 200°C ба 550°C температуртай хоёр шатны тэмператураар боловсруулах нь элэгдэлд тэсвэртэй чанарыг алдалгүйгээр Charpy нөлөөний тэсвэрийг 30% -иар нэмэгдүүлдэг.

40CrMo ба 50Mn-ийн механик шинж чанар дээрх дулааны эмчилгээний нөлөө

Хэрэв бид 850 хэмийн орчинд хяналт тавьсан нүүрсний тосоор шахвал, 40CrMo-ийн хүчний хязгаар нь багадаа 980 МПа-д хүрч, энэ материал нь хүнд даацын газрын түлхүүр төхөөрөмжид ашиглахад тохиромжтой болгодог. Нөгөө талаар, 50Mn гангийн хувьд усаар шахах нь Rockwell хэмжээний 55-58 хооронд маш өндөр хатуу чанарыг бий болгодог. Гэсэн хэдий ч энд нэг асуудал байдаг. Хэрэв эд ангиудыг далайн эрэг орчмын давст усны нөлөөнд байрлуулах үед хэт түүхий боловсруулалт хийхгүй бол их хэмжээний хугарлын коррозийн асуудалд орох магадлалтай. 15,000 цагийн дараа ажилласны дараа хөнгөн цохилтын туршилт харуулж байгаагаар 42CrMo-ийн цилиндрүүд анхны чадавхийн 95% -ийг хадгалж байна. Энэ нь 50Mn гангаар хийсэн төстэй хэсгүүдтэй харьцуулахад 22% сайжирсан үзүүлэлт юм.

Маргаантай асуудал: Өндөр ачаалалтай гулзах хэсгийн цилиндрүүдэд хэт боловсруулах эрсдэл

650°C-аас дээш температуртай халдаг нь 42CrMo гадаргууг 12–15 HRC-ээр зөөлрүүлж, уурхайн хүнд нөхцөлд элэгдлийг хурдасгана. Гэсэн хэдий ч сүүлийн үеийн судалгаагаар бага температуртай урт хугацаатай халдаг (230°C дээр 8 цаг) үлдэгдэл хүчдлийг багасгахад үр дүнтэй бөгөөд хатыг алдалгүйгээр хадгалах боломжтой бөгөөд 80 тонн даацын экскаваторын том хэмжээтэй дугуйнуудад чухал давуу талыг олгоно.

Хүнд нөхцөлд ажилладаг дугуйн элэгдэлд тэсвэртэй чанар, хөгжрөмтгий байдал, үргэлжийн ажиллагаа

Шархлаас ба нөлөөлөлд 42CrMo дугуйн талбайн ажиллагааны үр дүн

42CrMo дугуйнууд нь тэнцвэртэй микробүтэц, хайлшийн найрлагаас болоод өндөр хүчтэй орчинд сайн ажилладаг. Эдгээр дугуйнууд 750 МПа-аас дээш шархлаасыг тэсвэрлэж, хагаралгүйгээр ажилладаг. Орд газрын 2000 цагийн туршид эдгээр дугуйнууд өөрийн анхны диаметрийн 92%-ийг хадгалан 15%-иар 40Mn2 стандарт хувилбаруудаас илүү байдаг.

Экскаваторын дугуйн гадаргуугийн хат ба элэгдэлд тэсвэрт байх хамаарал

Гадаргуугийн хатуулаг (58–62 HRC) элэгдэлд тэсвэлтэй байдалтай тодорхой холбоо бүхий бөгөөд 64 HRC-аас дээш хатуу болвол хрупкость ихсэх эрсдэл 30% байна. Металл судлалын шинжилгээнд үзүүлснээр дэвшмэл дулааны эмчилгээ нь хатуулалтын оновчтой градиентийг хангаж, чулуутай нөхцөлд гадаргуугийн элэгдэлд тэсвэртэй байдал, доторх эсийн хүч (±40 J Шарпи-гийн мэдрэгч утга) хадгалагдана.

Өндөр нөлөө үзүүлэх төхөөрөмжид бат бөх байдал ба хагаралтанд тэсвэр тэнцвэржүүлэх

Орчин үеийн гулзах цилиндрийн загварын шийдэл нь бат бөх байдал, хатуулагийн харилцан хамаарлыг даван туулдаг:

• Хром (1.2–1.5%) ба молибден (0.2–0.3%)-оор бага хэмжээгээр найрлага хийх
• Хяналттой шингэлтийн хурд (50–80°C/секунд)
• Бөмбөгөн хавтгайлах аргаар үүсгэсэн үлдэгдэл шахах хүч (–800 доош –1,200 МПа)

Энэ нэгдсэн арга нь хэвийн хатуулагжуулсан хэсгүүдтэй харьцуулахад стрессийн концентрацыг 40%-иар бууруулдаг.

Үргэлжлэх хугацааны мэдээлэл: Гулзах цилиндрийн амьдралын цикл дулааны эмчилгээг оновчтой болгосноор

Зөв халдагдсан 42CrMo гусан холбоосууд нь тракторын хувьд 8000–10000 цагийн ажиллагаа үзүүлдэг бөгөөд энэ нь эмх цэгцгүй хэсгүүдээс 60%-иар илүү. Эмчилгээний дараах нарийн нарийвчлалтай машинд ±0.05 мм нарийвчлалтай хэмжээсийг хадгалж байгаа тул гусан холбоосны системд хурдан элэгдэл үүсэхээс сэргийлдэг. Сүүлийн өгөгдлөөр оновчтой холбоосууд нь ихэвчлэн газ хөндийн тохируулгын үед солих давтамжийг 35%-иар бууруулдаг.

Боловсруулалтын дараах бодит байдал дахь өндөр боломжтой гусан холбоосны ажиллагаа

Ган цохуургаар бутлах ба гадаргууг бүрхэх: Хугацааны дагуу эвдэрхий байдлыг сайжруулах

Ган цохуургаар бутлах нь тракторын гусан холбоосонд трещин үүсэх хугацааг дунджаар 300%-иар хойшлуулдаг даралтын гадаргуугийн стрессийг оруулдаг. Гадаргууг бүрхэх нь 42CrMo деталей дээр хатуулагийг 15–20%-иар нэмэгдүүлдэг. Эдгээр хоёр процесс нийлж чулуу бутлах үйлдвэрт абразив элэгдлийн хурдыг ASTM G65-2022 шинжилгээгээр баталгаажуулсан 34%-иар бууруулдаг.

Хэмжээний тогтвортой байдлыг хадгалж байхын тулд дулааны эмчилгээний дараа нарийн боловсруулалт хийх

Халууны боловсруулалтын дараа CNC боловсруулалт нь ±0.01 мм нарийвчлалыг хангах бөгөөд энэ нь хөдөлгүүрийн ажиллагааны найдвартай байдлын тулд чухал юм. Боловсруулалтын дарааллыг буруу хийх нь 50Mn деталд хөргөх үед 0.3 мм-ийн хэмжээнд хазайхад хүргэх бөгөөд энэ нь өнхрөгчийн хэлхээний элэгдлийг 60%-иар нэмэгдүүлэх боломжтой юм. Солбисон үйлдвэрлэгчид одоо геометр бүтцийг хадгалахын тулд процесс дотор лазерын хэмжилтийн системийг ашиглаж эхэлсэн.

Туршлагын жишээ: Хүнд машин техникийн материал ба процессийн оновчтой байдал

42CrMo гүнзгийн гулзах тэнхлэгийн хувьд урт нягтлалын арга болон шар аргыг хослуулан, мөн орчин үеийн AI-ийн удирдлагатай тэмперингийн процессыг ашигласнаар үйлдвэрлэгчид сайн үр дүнг харсан. 2023 онд хийсэн шинжилгээнд эдгээр эд ангиуд нь үйл ажиллагааны явцад жигд 12 тонны ачаалалд орсон үед 40% илүү урт хугацаагаар ажилласан байна. Charpy нөлөөллийн сорилтод лабораторийн шинжилгээ хийхэд хөлдөө температуртай болох -20 хэм дээр ч 58 жоуль энерги шингээх чадварыг хадгалан трещин үүсэхээс илүү сайн эсэргүүцэж байсныг тогтоосон. Энэ аргыг ашиглан уурхайн компаниуд жилдээ машин тракторын наряд бүрээр дунджаар 740 ам.долларын зардлаа бууруулсан байна.

Түгээмэл асуулт

Хэрэглэдэг гол материалын төрлүүд бульдозер болон гүнзгийн гулзах тэнхлэг ?

Бульдозер, экскаваторын гулзах дугуйн үндсэн материал нь 40CrMo, 42CrMo, 40Mn2, 50Mn гэх мэт хайлштай гангаар хийгддэг. Эдгээр материалыг тэсвэр, элэгдэлд тэсвэртэй байдалтай нь сонгож авдаг.

42CrMo хайлштай ганг яагаад их хүчтэй ачаалалд сонгож авдаг вэ?

42CrMo-г их хүчтэй ачаалалд ашиглах нь давтан ачаалал дор тогтвортой ажиллагаа, дээрх чулуулаг эсэргүүцэл, хром, молибден агууламжийн баялаг нь хөрөнгө, коррозид эсэргүүцэх чадвараараа давуу талтай.

Гүнзгий хатуулаг харьцуулахад карбюризацийн дугуйг ашиглах давуу тал нь юу вэ?

Карбюризацийн дугуйн гадаад давхарга нь элэгдэлд илүү тэсвэртэй байдаг тул хатуу нөхцөлд урт хугацаагаар ажилладаг. Гэсэн хэдий ч гүнзгий хатуулаг дугуй шигэн том ачаалалд илүү хурдан трещин үүсгэдэг.

Дулааны боловсруулалт нь гулзах дугуйн механик шинж чанарт ямар нөлөө үзүүлдэг вэ?

Хөргөлт, хардлалтын эмчилгээ зэрэг дулааны эмчилгээ нь гулзах дэлгэцийн гадаргуугийн хатуулагийг нэмэгдүүлэх, хрупкость-ийг бууруулах, хугалах эсэргүүцлийг сайжруулах, хамгийн сайн төмөрлөгийн төгс дайчлалыг сайжруулах замаар нөлөөлдөг.