提升机链条销轴及套筒热处理工艺

　　板链斗式提升机链条选用直板套筒链，工作在开式的无润滑条件下及存在较多矿、粉尘的环境中。套筒、销轴之间以及外套筒与链轮之间，在外载荷作用下相互摩擦并承受一定的冲击和振动，而且在摩擦副间掺有大量的异物颗粒更加剧了零件的磨损。因此销轴和套筒的主要失效形式是磨损或断裂，主要是由于磨损造成套筒和销轴形状和尺寸变化过度，不能正常工作或导致销轴断裂造成的停工损失很大，是该机械链条中的主要易损件。

1、销轴和套筒选材及热处理工艺的制定

　　板链斗式提升机销轴和套筒原来采用的是42CrMo钢，该钢属超高强度钢的合金调质钢(抗拉强度?1080 MPa，屈服强度?930 MPa) ,淬透性好(油淬时临界直径40~60 mm)，韧性好，淬火时变形小，无明显的回火脆性，高温时具有高的蠕变强度和持久强度.调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好，其热处理工艺和技术要求如表1所示。可见，42CrMo钢热处理后的力学性能能够满足提升机链条的使用要求，能够达到链条抗破断强度的要求，但材料采购和加工成本较高，使生产企业在当前激烈的市场竞争中处于不利地位。所以用一种新材料代替42CrMo钢作为销轴和套筒材料，在保证或提高零件力学性能的同时降低生产制造成本，对生产企业具有重要的意义。

表1销轴和套筒热处理工艺

　　通过分析NSBN系列板链斗式提升机链条的工作参数，发现其工作速度为0.5 ^-1.0 m/s时冲击较小，因此对销轴和套筒心部的韧性要求不必太高。但在原热处理工艺中回火温度为560℃时，材料冲击韧度较高，牺牲了强度，没能充分发挥材料的性能潜力。

　　通过以上分析，可以考虑采用一种低淬透性合金调质钢代替42CrMo.只要这种钢的热处理后的力学性能能够达到或超过原42CrMo热处理后的力学性能指标即可。

　　综合考虑钢材的工艺性能和经济性，现选用40Cr作为试验材料，在不同热处理状态下进行力学性能测试，并和42CrMo钢进行对比，验证它们热处理后的力学性能是否能够满足销轴和套筒的性能要求。具体热处理工艺如表2所示。

表2 销轴和套筒试验材料及热处理工艺

 

2、热处理后的力学性能测试结果

　　40Cr钢是我国最常用的低淬透性合金调质钢之一，在机械制造业中广泛使用。调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧度和低的缺口敏感性，淬透性较42CrMo钢略差(油淬时临界直径20 ^-40 mm)。其价格低于中淬透性的调质钢42CrMo，按表2所制定的热处理工艺分别对40Cr和42CrMo钢进行热处理，热处理后二种钢的力学性能如图1所示。图2是40Cr钢8500Cx20min淬火及调质处理后的显微组织。

图1  42CrMo和40Cr热处理后的性能

 

　　由图1可看出，40Cr钢经850℃淬火+400℃回火后的抗拉强度达到1400 MPa，高于42CrMo经850℃淬火+560℃回火后的抗拉强度(1110 MPa)，然后再进行中频感应加热表而淬火，表而硬度亦可达到50^-55 HRC。虽然40Cr钢经850℃淬火+400℃回火后的冲击韧度低于原42CrMo热处理后的冲击韧度，但由于对销轴和套筒心部的韧性要求不太高，能够满足使用要求。从热处理后的力学性能来看，在相同的热处理工艺条件下，虽然40Cr抗拉强度和冲击韧度低于42CrMo钢，但通过调整钢的热处理工艺，使40Cr钢的力学性能指标达到原制造材料—42CrMo钢的水平，用40Cr钢代替42CrMo钢制作NSBN系列板链斗式提升机链条的销轴和套筒就是可行的。

图2 40Cr钢淬火及调质处理后的显微组织

 

3、结语

　　根据以上试验结果，选择40Cr钢代替42CrMo钢作为NSBN系列板链斗式提升机链条中销轴和套筒的制造材料是可行的。热处理工艺为850℃油淬+400℃回火+中频感应加热表而淬火+200℃回火，心部硬度40 ^-42 HRC，表而硬度50^-55 HRC,满足使用要求，可降低生产成本。

　　在本试验研究成果的基础上，由葫芦岛鼎立达机械工业有限公司生产的NSBN系列板链斗式提升机链条在实用中效果良好，本试验成果正在逐步得到应用和推广。