Tóm tắt:Bằng cách phân tích các chỉ số kỹ thuật chính để mang con lăn của máy khiên nước ngoài, chẳng hạn như thành phần hóa học, độ cứng và cấu trúc vi mô, sự hỗ trợ kỹ thuật được cung cấp cho việc quốc hữu hóa ổ trục cho máy khiên, có ý nghĩa lớn．
Từ khóa:vòng bi; Máy khiên; cấu trúc vi mô
Vòng bi chính của máy Shield là một thành phần chính của máy Shield, được sử dụng trong hệ thống đầu cắt Shield. Tuổi thọ và độ tin cậy của nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn xây dựng của máy khiên. Hiện tại, thị trường mang chính của máy đào hầm khiên ở Trung Quốc hoàn toàn bị độc quyền bởi nước ngoài. Để đạt được nội địa hóa của công nghệ đường hầm khiên, cần phải phát triển độc lập và sản xuất vòng bi chính của máy đường hầm khiên. Do môi trường làm việc khắc nghiệt và khả năng chịu lực phức tạp của trục chính của máy đào hầm, họ phải chịu được các tải trọng kết hợp như lực trục, lực xuyên tâm, thời điểm lật, v.v. khi làm việc trong điều kiện tải nặng và thay đổi. Hiệu suất, độ tin cậy và tuổi thọ dịch vụ của các con lăn là những yếu tố chính xác định tuổi thọ và độ tin cậy của các vòng bi chính của Shield Machine. Do đó, sự hiểu biết và làm chủ các vật liệu và chất lượng xử lý nhiệt của các con lăn chính của Máy bảo vệ doanh nghiệp nước ngoài tiên tiến có ý nghĩa rất lớn đối với việc bản địa hóa vòng bi chính của Shield Machine.
1. Phân tích hóa học
Thành phần hóa học của các mẫu con lăn ổ trục chính của máy đường hầm khiên trong và ngoài nước đã được thử nghiệm bằng máy quang phổ đọc trực tiếp ARL 4460 của Thụy Sĩ. Các kết quả được thể hiện trong Bảng 1. Vật liệu con lăn ở Trung Quốc là GCR18MO và các giá trị tiêu chuẩn trong bảng là các yêu cầu của GB\/T 18254-2002. Theo bảng, nội dung của các yếu tố C, CR, SI, dấu vết và các yếu tố tạp chất trong vật liệu con lăn mang chính của máy khiên nước ngoài tương tự như GCR18MO, nhưng nội dung của các yếu tố Mn và MO tương đối cao. Do đó, có thể xác định rằng vật liệu được sử dụng cho con lăn chính của máy khiên nước ngoài thuộc về thép mang crom carbon cao GCR18MO.
Do sự căng thẳng phức tạp trên các con lăn ổ trục chính của máy đào hầm và kích thước con lăn tương đối lớn ( 100 mm × 100 mm), để đáp ứng các điều kiện dịch vụ, lõi của các con lăn cũng phải có cường độ cao. Do đó, cần phải có vật liệu phải có độ cứng cao. Sự gia tăng hàm lượng Mn trong vật liệu của các con lăn ổ trục chính của máy đào hầm lá chắn nước ngoài chủ yếu nhằm cải thiện độ cứng của thép và tăng cường ma trận; Tăng một cách thích hợp, nội dung phần tử MO không chỉ có thể cải thiện độ cứng mà còn khắc phục vấn đề về độ giòn ủ gây ra bởi sự gia tăng nội dung phần tử Mn.
2. Phân tích kim loại
3. Kính hiển vi quang học Olympus GX51 đã được sử dụng để tiến hành thử nghiệm cấu trúc kim loại trên các con lăn ổ trục chính của máy đường hầm khiên nước ngoài. Các cấu trúc kim loại bề mặt và lõi được thể hiện trong Hình 1 và Hình 2, tương ứng. Các etchant được sử dụng là dung dịch rượu axit nitric 4%.
Hình 1 Cấu trúc kim loại bề mặt
Hình 2 Cấu trúc kim loại của trái tim
So sánh Hình 1 và Hình 2, có thể thấy rõ rằng có một số lượng lớn các cacbua không phân giải (các điểm sáng màu trắng trong hình) và martensite (vùng màu xám đen) trong mô tim. Lý do cho sự xuất hiện của các cacbua không được phân giải là dưới cùng thời gian cách nhiệt và sưởi ấm, thời gian cách nhiệt tương đương của lõi ngắn hơn bề mặt, và austenitization là không đủ, dẫn đến một lượng lớn cacbua không hòa tan vào austenite. Lý do cho sự xuất hiện của cấu trúc bainite là do kích thước lớn của con lăn và trong cùng điều kiện làm mát, lõi không có được tốc độ làm mát cần thiết cho bainite.
Mục đích của việc tiến hành phân tích kim loại trên mẫu là để xác định xem cấu trúc vi mô của các con lăn ổ trục chính của máy đào hầm lá chắn nước ngoài là martensite, thấp hơn bainite hoặc cấu trúc tổng hợp của cả hai, để xác định các phương pháp và thông số xử lý nhiệt của chúng. Trong pha vàng phóng đại thấp, các cấu trúc giống như kim đen có thể thấy rõ chủ yếu là bainite thấp hơn. Bainite thấp hơn là một hỗn hợp cơ học bao gồm ferrite giống như tấm carbon và các cacbua kết tủa bên trong. GCR18MO thuộc về thép carbon cao và cấu trúc vi mô thu được sau khi dập tắt là martensite giống như tấm (kim như martensite). Do đó, dưới kính hiển vi kim loại, cấu trúc vi mô của bainite thấp hơn cực kỳ giống với carbon martensite cao. Chỉ bằng cách tiến hành quan sát sâu và phân tích cấu trúc vi mô của nó thông qua kính hiển vi điện tử mới có thể được đưa ra chính xác.
3. Phân tích kính hiển vi điện tử truyền tải
Các mẫu con lăn ổ trục chính của máy đào hầm lá chắn nước ngoài được phân tích bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử truyền tải độ phân giải cao của Nhật Bản 21 0 Độ dày mẫu được nối đất đến 200-500 nm bằng phương pháp mỏng ion, sau đó được phân tích bằng kính hiển vi điện tử truyền.
Hình 3 Sơ đồ sơ đồ của vị trí lấy mẫu
Quan sát sơ bộ cho thấy các mẫu chủ yếu được đặc trưng bởi bainite thấp hơn. Có các cacbua nhỏ trong mì phẳng và một vài martensites không có cacbua. Kết quả thống kê cho thấy có khoảng 80% bainite thấp hơn khoảng 80%, một lượng nhỏ martensite và các cacbua lớn không được phân giải. Các hình ảnh kính hiển vi điện tử truyền được hiển thị trong hình 4-6.
Hình 4 Đặc điểm của Bainite
Hình 5 Đặc điểm Bainite và cacbua không được phân giải
Thông qua phân tích kính hiển vi điện tử truyền tải, có thể thấy rằng trong quá trình làm nguội đẳng nhiệt của các con lăn ổ trục chính của máy đào hầm lá chắn nước ngoài, để cải thiện sức mạnh và độ cứng của các con lăn và do đó tăng cường khả năng chịu tải của chúng, phương pháp điều chỉnh quá trình làm nguội đẳng nhiệt. Sau khi dập tắt, cấu trúc kết quả không phải là một cấu trúc bainite duy nhất, mà là cấu trúc tổng hợp chủ yếu bao gồm bainite và chứa một lượng nhỏ martensite. Cấu trúc tổng hợp này không chỉ có độ bền và độ cứng cao, mà còn có độ bền ảnh hưởng tốt, có thể đáp ứng các điều kiện dịch vụ khắc nghiệt của vòng bi chính của Shield Machine.
Hình 6: Đặc điểm của Bainite và Martensite
Sau khi xác định thành phần vật liệu, hàm lượng tương đối của bainite và martensite có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh các tham số quá trình dập tắt đẳng nhiệt. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến nội dung của bainite là:
(1) Nhiệt độ gia nhiệt: Nhiệt độ làm nóng càng cao, austenite càng ổn định và hàm lượng austenite còn lại càng cao và hàm lượng bainite càng thấp sau khi làm dịu đường đẳng nhiệt.
.
. Trong số các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến đổi của bainite, việc điều chỉnh nhiệt độ gia nhiệt và nhiệt độ đẳng nhiệt sẽ mang lại nhiều yếu tố không thuận lợi, do đó, phạm vi điều chỉnh của cả hai là rất nhỏ. Trong quá trình dập tắt đẳng nhiệt, hàm lượng tương đối của bainite và martensite có thể được điều chỉnh bằng cách giảm thời gian đẳng nhiệt, do đó sự biến đổi của bainite không đầy đủ, và austenite còn lại có thể được chuyển thành martensite, do đó làm tăng nội dung của martensite và cải thiện độ bền và độ bền của con lăn.
4. Kiểm tra độ cứng
Để hiểu độ cứng và phân phối các con lăn ổ trục chính của máy đào hầm lá chắn nước ngoài, thử nghiệm độ cứng đã được thực hiện trên các mặt cuối của các con lăn từ bề mặt vào bên trong, với tổng số 8 điểm được kiểm tra. Sau đó, cắt con lăn dọc theo 1\/2 chiều dài của nó, mài cấu hình và sử dụng máy kiểm tra độ cứng Rockwell để kiểm tra độ cứng bề mặt, độ cứng lõi và phân phối con lăn của chúng từ cạnh của nó đến trung tâm. Tổng cộng 16 điểm đã được kiểm tra và kết quả kiểm tra. Vị trí kiểm tra độ cứng được hiển thị trong Hình 7.
Hình 7 Bản đồ vị trí kiểm tra độ cứng
Lý do cho độ cứng cao của các con lăn là các vật liệu con lăn nước ngoài đã làm tăng hàm lượng của nguyên tố Mn và làm tăng một cách thích hợp hàm lượng của nguyên tố MO, giúp cải thiện độ cứng của thép; Ngoài ra, trong quá trình dập tắt đẳng nhiệt của con lăn, tốc độ làm mát của mặt cuối con lăn tương đối nhanh.
Lý do cho độ cứng đồng đều của các con lăn là thành phần và cấu trúc của vật liệu nước ngoài rất đồng đều, và trong quá trình xử lý nhiệt, việc làm mát các bộ phận khác nhau của các con lăn tương đối đồng đều.
Do sự căng thẳng phức tạp đối với các con lăn ổ trục chính của máy đường hầm khiên, không chỉ yêu cầu các con lăn có độ bền tốt, mà còn có sức mạnh và độ cứng cao để đáp ứng yêu cầu của chúng để chịu tải nặng. Trong trường hợp thành phần của vật liệu con lăn đã được xác định, độ cứng của con lăn phụ thuộc hoàn toàn vào quá trình xử lý nhiệt của nó. Từ việc lựa chọn các vật liệu cho các con lăn ổ trục chính của máy đường hầm lá chắn nước ngoài và phân tích cấu trúc vi mô của chúng, có thể xác định rằng quá trình xử lý nhiệt được sử dụng cho các con lăn chủ yếu là sự dập tắt đẳng nhiệt. Mục đích của việc dập tắt đẳng nhiệt bainitic là để có được cấu trúc bainitic thấp hơn, có tính chất cơ học toàn diện tốt. Tuy nhiên, nếu sử dụng điều trị dập tắt đẳng nhiệt thông thường được sử dụng, cấu trúc thu được là cấu trúc bainitic thấp hơn 100%. So với cấu trúc martensitic, mặc dù độ bền được cải thiện đáng kể, độ cứng tương đối thấp, không thể đáp ứng các yêu cầu của lực mang trục chính của máy khiên.
Bằng cách điều chỉnh các thông số quá trình dập tắt đẳng nhiệt và thay đổi hình thái, tỷ lệ và hàm lượng austenite còn lại của cấu trúc bainite thu được sau khi dập tắt đẳng nhiệt, độ cứng của dập tắt đẳng nhiệt có thể được cải thiện. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ cứng của các bộ phận sau khi dập tắt đẳng nhiệt là:
(1) Độ dày của mô bainite. Tổ chức càng tốt, độ cứng càng cao. Độ dày của tổ chức có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh nhiệt độ đẳng nhiệt của dập tắt đẳng nhiệt bainite. Nhiệt độ đẳng nhiệt càng thấp, cấu trúc bainite càng tốt và độ cứng càng cao.
(2) Nội dung của bainite, trong đó đề cập đến nội dung tương đối của bainite và martensite trong mô. Nội dung của bainite càng cao, hàm lượng martensite trong mô càng thấp và độ cứng càng thấp và ngược lại. Nội dung của bainite trong tổ chức có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh thời gian dập tắt đẳng nhiệt. Thời gian đẳng nhiệt càng dài, hàm lượng bainite trong mô càng cao, hàm lượng martensite càng thấp và độ cứng càng thấp. Từ đó, có thể thấy rằng thời gian dập tắt đẳng nhiệt của con lăn có thể được rút ngắn một cách thích hợp để tăng hàm lượng martensite trong cấu trúc, cuối cùng đạt được mục tiêu cải thiện độ cứng của con lăn.
(3) Nội dung của austenite còn lại. Hàm lượng austenite còn lại càng cao, độ cứng càng thấp.
5. Phân tích kích thước hạt
Kết quả phân tích kích thước hạt của các con lăn ổ trục chính của máy đào hầm lá chắn nước ngoài được thể hiện trong Hình 8. Vị trí mẫu được thể hiện trong Hình 3. Etchant được sử dụng là dung dịch axit picric, natri dodecylbenzenesulfonate và axit hydrochloric trong nước.
Hình 8 kích thước hạt
Như được hiển thị trong hình, kích thước hạt của con lăn rất nhỏ, đạt đến cấp 9 trong phương pháp GB\/T 6394 "để xác định kích thước hạt trung bình của kim loại". Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt, trong đó quan trọng nhất là thành phần hóa học của vật liệu và nhiệt độ sưởi ấm và thời gian giữ trong quá trình xử lý nhiệt. Nhiệt độ làm nóng càng cao và thời gian giữ càng dài trong quá trình xử lý nhiệt, kích thước hạt càng thô và ngược lại.
Kích thước hạt của thép có tác động đáng kể đến tính chất của nó. Do thực tế là ranh giới hạt là những trở ngại cho chuyển động trật khớp, chúng gặp phải khả năng chống biến dạng đáng kể khi bị biến dạng với vị trí ranh giới hạt. Ranh giới hạt có thể hạn chế biến dạng dẻo trong một phạm vi nhất định. Do đó, càng có nhiều ranh giới hạt, cường độ năng suất của thép càng cao. Mức kích thước hạt càng cao, các hạt càng tốt, tổng diện tích của ranh giới hạt càng lớn và cường độ năng suất của thép càng cao. Do khả năng của các ranh giới hạt để ngăn chặn sự lan truyền của các vicrocracks trong thép, các hạt mịn cũng có thể cải thiện độ bền của thép.
6. Kết luận
Thông qua một phân tích toàn diện và chuyên sâu về các con lăn ổ trục chính của máy đào hầm lá chắn nước ngoài, thành phần vật liệu, cấu trúc xử lý nhiệt, độ cứng, kích thước hạt và hàm lượng austenite còn lại của các con lăn đã được đưa ra sơ bộ.
2025 Tuần 3 tháng 4 Khuyến nghị sản phẩm WBM:
Quill:
WBM sản xuất con lăn thon chết với hiệu quả cao và tự động hóa. Các con lăn được hình thành trên một máy ép tiêu đề lạnh tự động và được cho ăn, cắt và đấm vào khuôn trong năm bước.
Chúng ta có thể tạo ra các loại và kích thước khác nhau, các loại con lăn giảm dần với sự đảm bảo chất lượng, bao gồm: cú đấm kết hợp, tay áo bên ngoài, lưỡi, cú đấm kết hợp, xi lanh thức ăn, chết kết hợp, tay áo hai lớp, chèn.
Liên hệ với chúng tôi:
Điện thoại: +8615937969996
Email: info@w-bm.com
Trang web: www.bearingroller.com