礦山機(jī)械齒輪材料選擇及處理分析

劉曉行

河北匯工機(jī)械設(shè)備有限公司 河北邢臺(tái) 055250

1 齒輪材料概述

材料是齒輪承載能力的基礎(chǔ)。改進(jìn)材料選取是提升齒輪可靠性的關(guān)鍵。工作空間受嚴(yán)苛約束，齒輪材料應(yīng)具備充足的強(qiáng)度，硬度與耐磨性，并也需保證橫截面之中適當(dāng)?shù)挠不疃萚1]。為了在比較厚的力表面之上維持越來越皆勻的整體機(jī)械性能。從進(jìn)口采礦機(jī)械齒輪的分析結(jié)果來看，國(guó)外采用Ni，Cr與Ni，Cr，Mo低碳合金鋼。該鋼系統(tǒng)的強(qiáng)度，韌性與高于國(guó)內(nèi)制造的含Cr與Mn鋼系統(tǒng)的采礦機(jī)械。

近年來，國(guó)內(nèi)采礦機(jī)械齒輪在過去使用齒輪材料方面缺乏，而硬齒鋼種參照國(guó)外經(jīng)驗(yàn)： 20Cr2Ni4與18Cr2Ni4WA等材料。含Cr與含鎳鋼具備不錯(cuò)的淬透性，高強(qiáng)度與尤其高的韌性，鉻與鎳對(duì)于滲透層的質(zhì)量有非常好的影響。前者可提升淬透性，后者可防止表面碳濃度過高，濃度變動(dòng)平坦，滲碳層可加工性的力學(xué)性能獲得改善。歷經(jīng)多年的實(shí)踐證明，使用20 Cr2 Ni4與18 Cr2 Ni4 WA鋼及和20 CrMnTi鋼齒輪相比，成熟期工藝的齒輪在彎曲強(qiáng)度與使用壽命方面均有非常大提高。

2 礦山機(jī)械齒輪材料現(xiàn)狀

材料是沖擊齒輪承載能力與壽命的主要因素。我國(guó)小功率礦山機(jī)械通常多使用 18CrMnTi、20CrMnTi 以及 20MnVB 等。對(duì)于從國(guó)外采礦機(jī)械齒輪出口的材料展開分析，可找到國(guó)外重要使用Ni-Cr與Ni-Cr-Mo基低碳合金滲碳鋼。該鋼系統(tǒng)在生產(chǎn)工藝，強(qiáng)度與韌性方面高于國(guó)內(nèi)采礦機(jī)械之中采用的Mn-Cr鋼系統(tǒng)。近年來，汲取國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)礦用機(jī)械齒輪已借鑒了齒輪所用材料的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)常使用 18 Cr2 Ni4 WA 與 20 Cr2 Ni4 等硬齒面鋼種，它具備高淬透性，表面柔軟耐磨，滲碳淬火之后具備堅(jiān)硬的芯，具備比較高的低溫沖擊韌性。正火后切削性不錯(cuò)。實(shí)踐證明，在彎曲強(qiáng)度與使用壽命方面皆采用 20 Cr2 Ni4 與 18 Cr2 Ni4 WA 鋼齒輪。18 CrMnTi、20 CrMnTi以及 20 MnVB 鋼獲得非常大的提高。

近幾年，國(guó)內(nèi)外對(duì)于 20Cr2Ni4 鋼的應(yīng)用皆提交很多的看法，找到在實(shí)際應(yīng)用之中存在著許多的問題與缺陷。因?yàn)楹辖鹪睾扛撸涮幚砉に噺?fù)雜，加工嚴(yán)重形變，殘多奧氏體含量這么多，并因?yàn)楦邚?qiáng)度，變形校正在尤其艱難。結(jié)果表明，20 CrNi2 Mo鋼各種合金元素的協(xié)同效應(yīng)比較好，切削性能比較好，冷處理工藝比較直觀。抗過載能力以及耐磨能力強(qiáng)，價(jià)格便宜，在礦山機(jī)械類牽引齒輪材料選取之中表明出其優(yōu)越性。

3 礦山機(jī)械齒輪材料處理技術(shù)的分析

我國(guó)非常重視采礦業(yè)的發(fā)展，也需大量的資源用以符合國(guó)家的需求，但是假如齒輪難以精確修繕，它將造成十分大的影響。這種冷處理效果十分顯著，采用也十分普遍，所以公司也非常重視這項(xiàng)技術(shù)的使用效率。不斷更新，期望提升處理水平。在礦山之中采用機(jī)械齒輪材料具備關(guān)鍵價(jià)值，齒輪在做出選擇時(shí)具備非常高的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在處置齒輪材料時(shí)，也需強(qiáng)化注意力，由于在采礦過程之中，常常碰到一些十分堅(jiān)硬的石頭碰撞齒輪，造成齒輪損毀，減少了運(yùn)行的效率與采礦的力度[2]。

在工程機(jī)械的運(yùn)行之中，牽涉到許多部件，齒輪是不可或缺的部件之一。對(duì)工程機(jī)械而言，齒輪的性能于非常大程度之上決定了工程機(jī)械的性能。工程機(jī)械的性能會(huì)獲得充分利用，所以保證齒輪性能的重要性是不言而喻的。在目前的工程機(jī)械生產(chǎn)過程之中，預(yù)熱處理技術(shù)是一種較常見的齒輪材料加工技術(shù)。它可符合工程機(jī)械性能急速提升的要求，促進(jìn)工程機(jī)械的最大性能。對(duì)齒輪材料，冷卻處置有利于提升其性能。為了越來越好地展開本研究，本文采用20MnCr5鋼齒材料展開分析，并且展開預(yù)熱處理工藝研究其性能。接下去，作者探究了微觀結(jié)構(gòu)，表面硬度與耐磨性的影響，如下所述。

3.1 預(yù)先熱處理給顯微組織造成的影響

通過對(duì)于工程機(jī)械齒輪材料實(shí)行有所不同的預(yù)熱處理工藝，20 MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料的組織將有非常大差異。有所不同的預(yù)熱處理過程在顯微照片之中表明出顯著差異。一般，如果采用標(biāo)準(zhǔn)化處理時(shí)，材料的晶粒尺寸相當(dāng)比較高，由粗團(tuán)聚顆粒和長(zhǎng)晶粒構(gòu)成，并該結(jié)構(gòu)在均勻性方面具備顯著差異。假如使用等溫正火處置，材料顆粒的細(xì)糙度會(huì)減少，重逢顆粒會(huì)降低，晶粒細(xì)化會(huì)越來越高，但是組織原產(chǎn)的均勻性依然非常少。

3.2 預(yù)先熱處理對(duì)表面硬度產(chǎn)生的影響

20MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料的表面硬度也把依據(jù)預(yù)熱處理工藝的類型因而變動(dòng)。使用常規(guī)正火處置時(shí)，測(cè)量20 MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料不同位置的硬度。會(huì)有非常大的差異，硬度的最大差異一般在20-24 HB間。使用等溫正火處置時(shí)，有所不同位置的20 MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料的差異把小于傳統(tǒng)的正火處理[3]。硬度的最為大差異一般大約為5-7 HB。皆勻化歸一化處置之后，把20 MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料在不同位置的硬度差異和傳統(tǒng)的正火與等溫歸一化展開比較。差異把大大減少，硬度的最大差異將降至2 HB左右。

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家的發(fā)展離不開關(guān)鍵資源，由于一些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需大量的資源用以支持，確保人民的生活質(zhì)量也需越來越多的精力支持。采礦業(yè)的發(fā)展不但是對(duì)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的需求，也是人們生活獲得保障的基礎(chǔ)。提升資源開采效率，確保機(jī)械設(shè)備質(zhì)量，選取適當(dāng)?shù)牟牧希\(yùn)用全新的齒輪加工技術(shù)，確保齒輪的穩(wěn)定運(yùn)行。