热处理技术在水泥机械大型零件中的应用

学术论文 2018-03-12 09:52:59
  新时期下,我国制造业获得蓬勃发展,各种新技术、新产品不断涌现,水泥行业作为我国重要的支柱性产业,其对机械零件的要求也不断提高。水泥机械产品需要通过热处理的零件,主要包括用于传动装置、支承装置、磨机、烘干机、冷却机以及回转窑中的传动轴、大小齿圈、轮带、托轮轴以及托轮等,以及一些生产设备中所使用的轴类零件等。热处理技术可以提高大型零件的使用年限、承载力以及精度,充分发挥设备功能,促进企业健康以及稳定的发展。 
  1 热处理技术 
  当前,需要热处理的水泥机械大型零件主要有烘干机、磨机、回转窑以及冷却机等,其中还包括辊压机、机械立窑以及机械破碎机等轴类设备,其具体分为大型锻件和大型铸造件两类。大型零件热处理技术也可以分为以下两类,即最终热处理和预热处理技术,其中最终热处理技术是通过正火与零件的关键部位进行淬火,进而提高其实际性能;预热处理技术是降低零件的应力,对其加工性能进行优化和改善,为最终热处理奠定基础。大型零件主要应用于合金铸钢、碳素铸钢、碳素结构钢以及合金结构钢等。 
  2 热处理技术的主要特点分析 
  第一,在大型零件加热处理或者冷却降温的过程中,由于其外部和内部具有较大的温差,十分容易出现较大的热应力或者组织应力,进而导致其加热或者冷却速度缓慢,进而对产品质量带来一定的影响。针对这种情况,一定要对其温度进行严格控制,在适当的温差范围内,采取匀温停留方式。 
  第二,大铸件和大钢锭的枝晶和偏析通常比较严重,进而容易导致大型零件在显微组织和宏观组织上出现均匀性偏差的情况。 
  第三,相变潜热在冷却和加热过程中,会对大型零件带来较大的影响,导致零件的外部和内部区域,在冷却和加热速度方面出现较大差别,进而导致零件出现内外部冷却以及加热不均匀的情况。 
  第四,由于大型锻件的锻造部位存在差异,其变形容易出现不均匀的情况,同时,其加热时间相对较长,导致锻件晶粒出现不均匀、粗大的情况。因此,为了充分满足其性能要求和无损检验要求,在制定工艺制度的过程中,一定要充分考虑锻件的均匀化和晶粒细化。 
  第五,大型零件的产品质量与钢化学成分、热处理技术、冶炼工艺以及浇筑工艺具有直接关系。 
  3 热处理技术在水泥机械大型零件中的应用 
  3.1 预备热处理 
  预备热处理技术在大型零件中的应用形式主要有:回火、退火以及正火,其热处理的目的是,通过热处理最大程度降低以及消除在铸造过程中出现的组织应力,进而改变锻件和铸件的内部结构,减少零件的粗大颗粒、降低其硬度,为无损检查和切削提供便利条件。针对一些不需要进行最终热处理的零件,还要通过预备热处理保证其达到性能要求,确保不出现白点缺陷。 
  当前,大型零件中的一些大型铸件,比如转窑轮带、齿圈等,其所使用的钢材含碳量基本在0.6%左右,在预备热处理过程中,要采用退火技术,合理控制加热温度,保证温度适中,温度要尽量维持在30℃左右。同时,其保温时间要结合铸件内部组织改变的时间,其是铸件所需加热时间的基础和前提。同时,在退火工作完成后,其冷却过程要缓慢进行,防止出现突然过冷而导致其硬度过高的情况。 
  大型零件中的一些大型锻件,比如轴类零件、齿类零件以及回转窑锻件等,其主要通过钢锭锻造形式处理。因为其没有内部结晶重塑过程,为了充分改善其零件组织和切削性能,需要对其进行正火以及回火处理。通常情况下,采取正火处理一定要合理控制加热温度,保证温度保持在50℃左右,针对大型锻炼而言,要严格控制白点。因为锻件内部可能出现较大压力,与钢内部缝隙出现不均衡应力,导致其出现白点和裂缝。白点对产品质量具有较大影响,因此,在锻造中要通过合理的措施防止白点出现,并且在锻造后进行有效的冷处理。 
  当前,我国很多锻造厂都对锻件的冷却工作制定了严格的制度,其目的就是严格防止出现白点问题。同时,制造厂在锻件订购时,还要对产品质量以及热处理效果进行严格而认真的检查。 
  3.2 最终热处理 
  大型零件在热处理过程中都需要进行正火处理,而经过正火处理后的零件,其机械性能也获得显著提高。当前,很多轴类零件和齿类零件在经过正火处理后,还要针对其关键部位采取淬火进行处理,进而提高其自身的耐磨性。 
  通常情况下,大型零件都具有比较严重的偏析,为了保证其可以更好的适应由于偏析所导致的特性转变,其正火以及淬火温度要相应提高。针对轴类零件,要采取井式加热炉的方式进行热处理,并且根据含碳量,合理控制加热温度。 
  在对大型零件淬火加热处理结束后,其冷却方式需要综合参考零件的尺寸、形状以及材料的具体情况而制定,通常情况下,形状简单的碳钢或者低合金钢件可以采用间歇式方法进行冷却,将内部热量逐渐传递给外层,进而减少内外温度差,减少组织应力,保证冷却效果更加均匀。针对淬透性良好的大型零件,可以采用直接方式进行冷却,调质工艺要根据零件的实际情况、具体形状以及材质硬度进行综合判定。如果零件相对简单,在经过正火处理后,就可以直接降温,而不需要回火处理,如果零件较为复杂,在经过正火处理后,要在采取回火进行二次处理,减少组织应力,进而确保零件性能优异。 
  4 结语 
  总而言之,在水泥机械大型零件制造中应用热处理技术,可以提高零件的性能和质量,进而提高工程整体质量,因此,在具体加工中,技术人员要保证热处理技术的准确性和重要性,确保大型零件可以满足实际需求,延长机械的使用年限,推动我国相关行业的稳定以及持续发展。
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