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奥贝球铁生产厂家抛丸器叶轮的研制大大提高了使用寿命

文章出处：本站编辑：抛丸机发表时间：2015-09-29 09:57:36

抛丸器叶轮是抛丸设备生产厂家的关键易损部件,是年耗量很大的铸机配件之一。目前国内广泛应用的是40Cr锻钢叶轮。这种叶轮采用40Cr锻钢叶轮片毛坯经粗加工、热处理、铆合、精车而成。由于锻造叶轮片毛坯加工余量大、价格高、加工性能差、加工费用大,所以造价较高。另外,40Cr钢抗磨性不高,叶轮寿命低,因此其耗量很大。根据比较保守的估计,全国年耗抛丸器叶轮在10万只以上。仅山东省生产抛丸叶轮的主机生产厂和配件生产厂每年产销叶轮就有数万只之多。因此,研制一种寿命较高、造价较低的新材料抛丸器叶轮,对提高抛丸行业的经济效益具有非常重要的意义。

1、材料选择：

抛丸器叶轮对材料性能的要求:①高强韧性,能够承受叶轮工作时所受到的离心力和振动力以及制造叶轮时受到的铆合打击力。②高抗磨性,使之具有高的实际使用寿命。

根据以上要求,笔者采用同时具有高强韧性和高抗磨性的奥贝球墨铸铁作为新研制的抛丸器叶轮材料,其成分为3.6%～ 3.8%C,2.00%～ 2.50%Si,0.5%～ 0.8%Mn,≤ 0.07%P,≤ 0.03%S,0.02%～0.04%RE,0.03%～ 0.05%Mg及其它微量元素。

2、测试项目及仪器设备：

抗拉强度σb和伸长率δ在30t万能试验机上进行。洛氏硬度HRC在布洛维硬度计上进行。抗磨性比较在自制的磨料磨损试验装置上进行。比较对象为淬火回火40Cr钢,其硬度为HRC40～ 43。

3、抗磨铸铁试样及叶轮的试制：

采用球铁生产厂3t冷风冲天炉熔炼的球铁铁液,浇注GB1348-88Ⅱ型Y型试块6块。并车成3根标准的抗拉强度试样和3根 20mm× 100mm抗磨性试样。硬度在测试后的抗拉试样上取样进行测试,采用同样的铁液在砂型中浇注4片叶轮片毛坯,选其中两片经粗加工、奥贝化热处理、铆合,精车成Q3024抛丸器叶轮。试样及叶轮的热处理工艺:加热到880℃保温(保温时间:试样30min,叶轮片60min),在300℃盐浴中等温保持100min出浴空冷。

4、试验结果：

4.1、性能测试结果：

4.1.1、力学性能见下表：

力学性能测试结果

4.1.2、抗磨性比较：

试验在自制的试验装置上进行(见下图)。

自制试验装置

试样转速为2800r/min,运转均为12h。测试前后采用1/1000天平测其重量。测得的重量损失(单位mg)的倒数表示其抗磨性。奥贝球铁及40Cr淬火回火钢试样各做三根,磨损测试结果表明,奥贝球铁抗磨性比40Cr淬火回火钢平均提高46%。

4.2、叶轮的实际使用寿命比较：

试验在济南玛钢厂进行。试验设备为Q3110抛丸清理滚筒。试验条件: 1.5mm钢丝切丸;抛丸量为80kg/min左右;清理铸件为玛钢管件。寿命记录方法:该厂三班制工作,试验前,首先采用交流电钟考核其每天实际抛丸时间,经半个月的考核,其每天实际抛丸时间均在14～ 15h之间。因此其寿命记录其实际使用天数即可。

比较结果:40Cr锻钢叶轮一般使用120天,约120× 14= 1680(h),而奥贝球铁叶轮从6月3日上机,到第二年2月16日累计实际使用寿命228天,约228× 14= 3192(h),为40Cr锻钢的1.9倍,即其实际使用寿命比40Cr锻钢叶轮提高90%。

球墨铸铁（通过球化和孕育处理得到球状石墨）

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。

铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金，由工业生铁、废钢等钢铁及其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到，除Fe外，还含C、Si、Mn、S、P等五大元素及其它合金元素。

铸铁中的碳以石墨形态析出，若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁、呈蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁、呈团絮状时的铸铁叫白口铸铁或码铁、而呈球状时的铸铁就叫球墨铸铁。

球状石墨对金属基体的割裂作用比其它形状石墨小，能使铸铁的强度达到基体组织强度的70～90%，抗拉强度可达120kgf/mm2，并且具有良好的韧性。

球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含锰、磷硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。

球墨铸铁：
主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些合金中，含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。铸铁主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些合金中，含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。
　含碳量在2％以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2％～4％。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1％～3％的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁可分为：①灰口铸铁。含碳量较高（2.7％～4.0％），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（1145～1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。②白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零件。③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零件及农机具等。⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零件。⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零件。

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