工程機械支重輪軸制作工藝創(chuàng)新

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摘要：我公司支重輪軸原先采用50Mn，利用先調(diào)質(zhì)再中頻的熱處理方式，生產(chǎn)效率低，遠遠滿足不了市場需求。我公司從支重輪軸材質(zhì)及熱處理方式等方面出發(fā)，開發(fā)出了新的輪軸材料45BM，掌握了直徑≤50mm規(guī)格45BM輪軸的制作工藝，無需調(diào)質(zhì)直接中頻熱處理即可。對45BM、50Mn輪軸的各項性能進行了分析對比，研究表明45BM輪軸綜合性能優(yōu)于50Mn。45BM在支重輪軸上的應(yīng)用不僅大幅降低能源消耗，還能顯著提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：機械;輪軸;工藝

支重輪是履帶式工程機械底盤件的關(guān)鍵零部件之一，它的主要作用是支撐主機重量。挖機在行走中輪體旋轉(zhuǎn)，軸與內(nèi)外蓋與主機架聯(lián)接，因此支重輪軸承受很大的壓力，對強度等要求比較高。支重輪軸原先采用50Mn，利用先調(diào)質(zhì)再中頻的熱處理方式。傳統(tǒng)輪軸制作工藝生產(chǎn)效率較低，遠遠滿足不了市場需求。我公司從輪軸材質(zhì)及熱處理方式等方面出發(fā)積極創(chuàng)新，開發(fā)出了新的輪軸材料45BM，掌握了直徑≤50mm規(guī)格45BM輪軸的熱處理工藝，無需調(diào)質(zhì)直接中頻熱處理即可，不僅大幅降低能源消耗，還能顯著提高生產(chǎn)效率，效益顯著。本文主要針對45BM輪軸質(zhì)量情況及控制要點進行介紹。

1產(chǎn)品及工藝路線介紹

50Mn材質(zhì)輪軸工藝路線為：下料、粗加工、調(diào)質(zhì)、半精車、感應(yīng)熱處理、精加工、磨、成品。45BM材質(zhì)輪軸，取消了調(diào)質(zhì)工序，減少了調(diào)質(zhì)工序的能源消耗，調(diào)高了生產(chǎn)效率。

245BM支重輪軸質(zhì)量情況

為表征45BM輪軸的質(zhì)量情況，我們與傳統(tǒng)50Mn材質(zhì)輪軸質(zhì)量進行了詳細對比。（1）金相組織。圖1a、1b是兩者硬化層區(qū)域的金相組織，均為回火馬氏體，從表面到心部馬氏體遞減。從圖1c可以看出50Mn輪軸的芯部組織為F+P（類）組織，這主要是由50Mn材料淬透性不強導(dǎo)致。圖1d為45BM鋼芯部組織，由于沒有進行調(diào)質(zhì)仍然為F+P（類）組織。（2）成品軸的壓斷性能對比。壓斷性能是支重輪軸的重要技術(shù)指標(biāo)。圖2為兩種軸的壓斷數(shù)據(jù)。由此可以看出：兩種軸最大壓斷力均滿足圖紙要求（337kN以上），且45BM軸高于50Mn軸；彎曲強度方面，45BM軸高于原有的50Mn軸；斷點位移兩者相當(dāng)。通過壓斷性能試驗表明45BM軸的各項壓斷指標(biāo)優(yōu)于50Mn軸，且質(zhì)量穩(wěn)定.

345BM材料輪軸質(zhì)量控制要點

根據(jù)支重輪軸的外形及材料特征，在熱處理過程中需重點控制以下質(zhì)量要點。（1）合適的硬化層深度及芯部硬度。50Mn支重輪軸硬化層深要求為2-5mm，而45BM輪軸由于省略了調(diào)質(zhì)工序，為保證強度，硬化層應(yīng)相應(yīng)加深，但是輪軸的兩端有凹槽，硬化層過深容易導(dǎo)致裂紋。我公司經(jīng)過多次工藝試驗摸索出合理的硬化層深度為4-9mm。當(dāng)硬化層深超過10，裂紋率大幅增長至3.2%，硬化層深控制到9mm以下，裂紋率＜0.1%。芯部硬度需控制在HRC20-25，這樣能使輪軸具備高硬度的表面以及強韌性的芯部，有效提高其承載能力和使用壽命。（2）淬火后及時回火，并增加補充回火工序。由于支重輪軸的形狀比較特殊，兩端有凹槽，為避免出現(xiàn)裂紋，需及時回火并提高回火充分性及均勻性，我公司要求支重輪軸在中頻感應(yīng)回火之后增加補充回火工序。（3）原材料控制。原材料的質(zhì)量嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，要求對每個爐號原材料進行入廠檢測，包括化學(xué)成分、低倍、端淬、非金屬夾雜等，確保原材料質(zhì)量穩(wěn)定。

4總結(jié)

綜上所述，我公司開發(fā)的45BM輪軸綜合性能優(yōu)于原50Mn輪軸，完全可以取代50Mn用于支重輪上。目前45BM輪軸已經(jīng)在我公司投產(chǎn)產(chǎn)生效益，且市場反饋良好。我公司每年輪軸產(chǎn)量約10萬件，可降本約20萬元/年。45BM輪軸的應(yīng)用不僅顯著節(jié)能降耗，還能簡化生產(chǎn)流程提高生產(chǎn)效率，取得了良好的綜合效益。

作者：吳愛青 王剛 范憲勇 單位：山推工程機械股份有限公司