挖掘机耐磨铲齿材质的研究
磨损是机械产品常见的失效形式，每年给社会带来巨大的经济损失。铲齿是挖掘机上的主要的磨耗件之一，消耗量很大，且每年有相当数量的铲齿需要进口。铲齿的实际工况条件非常恶劣，在接触物料时不仅受到磨损作用，还要承受一定的冲击载荷。因此，研究新型挖掘机铲齿材料，提高铲齿件在工况下的服役寿命，减少因磨损而造成的经济损失，具有极其重要的现实意义。 针对铲齿的工况条件和性能要求，本课题设计了12组化学成分并提出了一套完整的热处理工艺方案，通过对不同成分的实验钢进行热处理及相关检测与理论分析，寻找到了一组最佳的成分配比和最优热处理工艺。利用该实验钢生产的铲齿件获得了良好的综合力学性能，即齿尖部分具有优良的耐磨性及一定的韧性，同时齿柄部位具有较高的韧性及一定的耐磨性。 研究结果表明，随着碳含量升高，实验钢的硬度逐渐升高，而冲击韧性呈明显下降趋势；随着锰含量升高，硬度和冲击韧性均呈先升高后降低趋势。实验钢的最佳化学成分配比(wt％)是C:0.44，Si:1.8，Mn:1.5，Cr:1.0。通过采用力学性能实验和金相显微镜以及扫描电镜、能谱仪及透射电镜等检测方法，对材料的机械性能﹑显微组织和物相构成进行分析，确定了实验钢的最优热处理工艺，即实验钢材料在经900℃正火后，硬度值可达到HRC30~HRC38，冲击韧性值ak≥80J/cm2；经900℃×1h+290℃×30min+200℃×2h回火后，硬度值可达到 HRC48~HRC54，冲击韧性值可达到45~70J/cm2。模拟实际工况条件进行磨损实验，材料的磨损量比工厂现役铲齿材料的磨损量明显下降。 利用该实验钢生产的铲齿件经热处理后，硬度变化从齿尖到齿柄呈现出良好的过渡，保证了齿尖与齿柄部分材质力学性能的优化。齿尖硬度 HRC48~HRC54，铲齿中部硬度HRC40~HRC45，齿柄硬度HRC30~HRC38。铲齿件进行装机试验，在矿山实际生产中取得了较好的效果，其使用寿命比原铲齿提高40％~60％，且成本低廉，工艺简单，适合大批量生产，能够较好的取代工厂现役铲齿。
挖掘机;铲齿材料;低合金钢;热处理工艺;耐磨性能
佳木斯大学
硕士
材料加工工程
荣守范
2012
中文
TU621;TG142.33
70
2016-05-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）