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2021

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压球机压环表面裂纹和剥落原因分析

关键词:

压球机

来源:公司内部


   通过备用压环表面的宏观检验及超声波探伤均未发现表面和内部有裂纹。高倍观察也没发现显微裂纹和异常非金属夹杂物,说明压环材质不存在冶金和预热处理缺陷。根据装配后压环的表面着色检验,未发现表面裂纹,结果可以证明热盈装配时,也没有使压环表面形成裂纹。因此,我们判断裂纹是压环工作中形成的。


   那么形成的可能因素是整套压球机装配不当。运转过程非正常操作造成压环超负荷破坏,或者是制造厂家选材、设计、加工不合理以及各工艺环节虽然尚未形成裂纹,但工件保存较大,叠加上工作应力超过钢的破坏强度导致的开裂。在这里对上述可能的因素分别进行研讨。

 

                                                                                                 

                                                                  图1:两辊受压变形示意图                                                          图2: 压球断面的拉应力

 

   1. 装配因素

   压球机在装配调试时,并没有任何异议。压环工作后出现裂纹时,又全面认真的检查了装配情况,特别是对两辊的平行度和两辊的间距重新测量,均符合安装要求,因此判断设备的安装是不存在问题的。


   2. 操作因素

   自压球机投产以来,没有违反操作规程的情况。个别时候,曾随氧化镁粉掉落过螺丝帽,压扁后直接接触的压环表面,既没有因比煤粉硬的螺丝帽压入而使压环表面孔穴棱边产生裂纹剥落,也没有磨损和划伤。而且,端面外圆部位形成的裂纹与掉入螺丝帽在时间上没有对应关系。因此不能认定造成裂纹为操作不当所导致。


   3. 压环的受力分析

   3.1 热处理

   对于淬火工作,淬火冷却温差应力和组织应力向来都引人关注。特别是组织应力使圆柱形零件表面残留很大的切向拉应力,而且是发生在塑性较低的低温阶段。这项内应力往往成为淬火零件开裂的主要原因。至于残余应力的大小,当然与材质和淬火工件形状、加热冷却介质、冷速、淬透层过渡均匀程度等有关。为了消除内应力和提高韧性,把淬火工件及时回火,随回火温度增高和保温时间加长,尽可能消除淬火残余内应力。通过金相组织观察和热处理试验得知,压环的回火温度在250℃以下,低温回火虽然能使压环保持较高的硬度来达到耐磨的目的,但却不能充分消除淬火应力,致使相当一部分应力残留下来,材料的韧性也低。


   3.2 热盈装配

   压环的热盈装配是把压环加热到240℃,通过热胀冷缩与轴形成紧配合。特别是冷缩时,由于压环内孔与金属轴先接触,金属导热系数大,因此压环内孔先冷却收缩,内孔受拉,表层受压,之后外表层冷却收缩时,外表层收缩受到内层限制,所以外层受拉应力。此时,温度已经降低,外表层受的拉应力得不到松弛就残留在表面层。


   3.3 工作应力

   压环运转工作要承受周期性的扭转和弯曲应力。扭转力:横截面上有与截面相切并与半径垂直的剪切应力,各点剪应力的大小与改点至圆心的距离成正比。弯曲应力:压球机工作时类似轧钢机,两辊均受到压力 变形,断面上的拉应力分布如图所示,A-A断面为危险断面。   

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