齒軌輪深層滲碳工藝

■田林，閆雪俠，朱科，張寬，李治寶

齒軌輪深層滲碳工藝

■田林，閆雪俠，朱科，張寬，李治寶

為提高采煤機(jī)齒軌輪的耐磨性，我公司要求滲碳層深度提高到6～7mm，結(jié)合現(xiàn)有熱處理設(shè)備，采用兩種工藝方法試驗(yàn)，一次長(zhǎng)時(shí)間滲碳和三次短時(shí)間滲碳。分析試驗(yàn)結(jié)果，最終確定了深層滲碳的熱處理工藝方法。

我公司近幾年為了提高齒軌輪（見圖1）和驅(qū)動(dòng)輪的耐磨性，其滲層深度已由四五年前的2.5～3mm增至3～4mm，經(jīng)過近幾年的應(yīng)用其效果是明顯的，齒軌輪的耐磨性有了很大的提高。但對(duì)一些大機(jī)組特別是一些地質(zhì)條件較差的礦井仍然存在齒軌輪耐磨性差的問題，嚴(yán)重影響了我公司在采煤機(jī)用戶中的聲譽(yù)。

為了進(jìn)一步提高我公司齒軌輪的耐磨性能，提升我公司制造采煤機(jī)的技術(shù)水平，我們結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，通過反復(fù)試驗(yàn)及工藝改進(jìn)，最終確定齒軌輪滲碳深度達(dá)到6mm以上的熱處理工藝方法。

1. 選擇試驗(yàn)樣本

根據(jù)產(chǎn)品C0N040802-01齒軌輪，齒寬68m m，材料為18Cr2Ni4WA，要求齒面滲碳，有效硬化層深度6～7m m。根據(jù)此產(chǎn)品的尺寸及精度確定用φ68mm的棒料進(jìn)行滲碳試驗(yàn)，材料為18Cr2Ni4WA，具體圖樣如圖2所示。

2. 確定工藝路線

為了達(dá)到與產(chǎn)品相同的效果，滲碳前采用與高端齒軌輪相同的工藝路線。

路線如下：鍛造成φ80mm左右的棒料→930℃正火+670℃高溫回火→加工成圖2的尺寸及精度→滲碳試驗(yàn)+3次高溫回火→取20mm厚、1/4圓的金相試樣→檢測(cè)滲碳層深度和碳化物級(jí)別。

圖1　齒軌輪

3. 擬定試驗(yàn)方案

由于現(xiàn)有熱處理設(shè)備都比較老舊，加熱時(shí)間過長(zhǎng)對(duì)設(shè)備損壞比較嚴(yán)重，所以我們根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備情況及生產(chǎn)條件，制訂出兩種試驗(yàn)方案：第一種是3次短時(shí)間滲碳；第二種是1次長(zhǎng)時(shí)間滲碳。

（1）第一種方案 試棒隨滲碳層深度3～4mm的產(chǎn)品同爐進(jìn)行3次滲碳處理。為了檢驗(yàn)每次的滲碳層深度，在第一次滲碳時(shí)放3根試棒，滲碳完成時(shí)取出1根試棒并進(jìn)行標(biāo)記，其余2根再進(jìn)行第二次滲碳，第二次滲碳完成后再取出1根試棒并進(jìn)行標(biāo)記，剩下1根進(jìn)行第三次滲碳并進(jìn)行標(biāo)記。3次滲碳完成后的試樣進(jìn)行3次高溫回火處理，然后加工出金相試樣并進(jìn)行金相檢測(cè)。這種方案我們進(jìn)行了兩組試驗(yàn)。3次滲碳工藝參數(shù)相同，見表1。

（2）第二種方案 1次長(zhǎng)時(shí)間滲碳。用1根試棒隨產(chǎn)品12100090140齒軌輪一起裝爐進(jìn)行滲碳，滲碳完成后進(jìn)行3次回火。由于時(shí)間原因，這種方案我們只進(jìn)行了一次試驗(yàn)。工藝參數(shù)見表2。

4. 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)中我們將φ68mm試驗(yàn)用試棒與生產(chǎn)中φ20mm隨爐試樣同時(shí)裝爐，并對(duì)滲碳檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

（1）第一種方案 第一組滲碳完成后，取樣檢驗(yàn)結(jié)果見表3。第二組滲碳試驗(yàn)完成后，取樣檢驗(yàn)結(jié)果見表4。

（2）第二種方案 滲碳完成后，取樣檢驗(yàn)結(jié)果見表5。

5. 結(jié)語

本次深層滲碳試驗(yàn)采用兩種方案，一種為1次長(zhǎng)時(shí)間滲碳；另一種為2～3次3～4mm短時(shí)間滲碳。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可得出以下結(jié)論：

在現(xiàn)有設(shè)備條件下，使用3次3～4mm滲碳可以實(shí)現(xiàn)深滲層滲碳，經(jīng)2次3～4mm滲碳滲層基本上可達(dá)到6mm，3次滲層厚可達(dá)到7～8mm，而且碳化物可控制在4級(jí)以下。

圖2

表　1

表　2

表　3

表　4

表　5

田林、閆雪俠、朱科、張寬，西安煤礦機(jī)械有限公司；李治寶，陜西德仕汽車部件（集團(tuán)）有限責(zé)任公司。