Abstrakt:Analýzou kľúčových technických indexov pre ložisko stroja cudzích štítov, ako je chemické zloženie, tvrdosť a mikroštruktúra, je technická podpora poskytovaná na znárodnenie ložiska vretena pre štít stroja, ktorý má veľký význam．
Kľúčové slová:Valcové ložisko; štít; mikroštruktúra
Hlavné ložisko stroja štítu je kľúčovou súčasťou štítu stroja, ktorý sa používa v systéme Cutterhead Shield. Jeho životnosť a spoľahlivosť priamo ovplyvňujú bezpečnosť výstavby stroja štítu. V súčasnosti je hlavný trh s tunelovaním štítov v Číne úplne monopolizovaný zahraničnými krajinami. Na dosiahnutie lokalizácie technológie tunelovania štítov je potrebné nezávisle vyvíjať a vyrábať hlavné ložiská tunelových strojov Shield. Vzhľadom na tvrdé pracovné prostredie a komplexnú ložiskovú kapacitu hlavného hriadeľa strojov na tunelovanie štítov musia odolávať kombinovaným zaťaženiam, ako je axiálna sila, radiálna sila, moment prevrátenia atď. Výkon, spoľahlivosť a životnosť valcov sú kľúčové faktory určujúce životnosť a spoľahlivosť hlavných ložísk Shield Machine. Pochopenie a zvládnutie materiálov a kvalita tepelného spracovania pokročilých hlavných valčekov na ložiská v cudzích podnikových štítoch má preto veľký význam pre lokalizáciu hlavných ložísk Shield Machine.
1. Chemická analýza
Chemické zloženie hlavných ložiskových valcových vzoriek tunelovacích strojov štítov doma av zahraničí sa testovalo pomocou spektrometra priameho čítania Swiss ARL 4460. Výsledky sú uvedené v tabuľke 1. Materiál valca v Číne je GCR18mo a štandardné hodnoty v tabuľke sú požiadavky GB\/T 18254-2002. Podľa tabuľky je obsah C, CR, SI, stopových prvkov a prvkov nečistôt v hlavnom ložiskovom valčekovom materiáli cudzích štítových strojov podobný GCR18mo, ale obsah prvkov MN a MO je relatívne vysoký. Preto je možné zistiť, že materiál použitý pre hlavný ložisko strojov cudzích štítov patrí do ocele s vysokým obsahom uhlíka s uhlíkom.
Kvôli zložitému namáhaniu hlavných ložiskových valčekov tunelovacích strojov štítu a relatívne veľkej veľkosti valca ( 100 mm x 100 mm), aby sa splnili servisné podmienky, musí mať jadro valcov tiež vysokú pevnosť. Preto je potrebné, aby materiál mal vysokú tvrdosť. Zvýšenie obsahu MN v materiáli hlavných ložiskových valčekov tunelovacích strojov cudzích štítov je zamerané hlavne na zlepšenie tvrdosti ocele a posilnenie matrice; Primerané zvýšenie obsahu prvkov MO môže nielen zlepšiť tvrdosť, ale tiež prekonať problém s temperujúcou krehkosťou spôsobeným zvýšením obsahu prvkov MN.
Tabuľka 1 Porovnanie chemického zloženia hlavných ložiskových valčekov tunelovacích strojov pre štíty doma iv zahraničí
2. Metalografická analýza
Olymmpus GX51 Optický mikroskop sa použil na vykonanie testovania metalografickej štruktúry na hlavných ložiskách v cudzích tunelových strojoch. Povrchové a jadrové metalografické štruktúry sú znázornené na obrázku 1 a na obrázku 2. Použitý lept je 4% roztok alkoholu kyseliny dusičnej.
Obrázok 1 kovová kovová štruktúra povrchu
Obrázok 2 Metalografická štruktúra srdca
V porovnaní s obrázkom 1 a obrázkom 2 je jasne zrejmé, že v srdcovom tkanive je veľké množstvo nerozpustených karbidov (biele jasné škvrny na obrázku) a martenzit (tmavošedé oblasti). Dôvodom výskytu nevyriešených karbidov je to, že pri rovnakom čase ochladzovania a zahrievania izolácie je ekvivalentná doba izolácie jadra kratšia ako čas povrchu a austenitizácia nie je dostatočná, čo vedie k veľkému množstvu karbidov, ktoré sa nerozpúšťajú do austenitu. Dôvodom výskytu bainitovej štruktúry je spôsobený veľkou veľkosťou valca a za rovnakých podmienok chladenia jadro nezískalo požadovanú rýchlosť chladenia pre bainit.
Účelom vykonávania metalografickej analýzy na vzorke je určiť, či je mikroštruktúra hlavných ložísk vallerov cudzích štítových tunelovacích strojov stroje na martenzit, dolný bainit alebo zložená štruktúra oboch, aby sa určilo ich metódy procesu a parametrov tepelného spracovania. V zlatej fáze s nízkym zväčšením sú štruktúry podobné čiernej ihle, ktoré sú jasne viditeľné, väčšinou nižšie bainit. Dolný bainit je mechanická zmes zložená z feritu podobného uhlíkovi a interne vyzrážaných karbidov. GCR18mo patrí do vysokej uhlíkovej ocele a mikroštruktúra získaná po ochladení je vrhový martenzit (ihla ako martenzit). Preto je pod metalografickým mikroskopom mikroštruktúra dolného bainitu veľmi podobná mikroskopu s vysokým obsahom uhlíkového martenzitu. Presné úsudky je možné vykonať iba hĺbkovým pozorovaním a analýzou jej mikroštruktúry prostredníctvom elektrónového mikroskopu.
3. Analýza transmisnej elektrónovej mikroskopie
Vzorky hlavných ložiskových valčekov cudzích tunelových strojov na tunelovanie štítov sa analyzovali pomocou japonského elektronického 21 0 0 prenosový elektrónový mikroskop s vysokým rozlíšením a umiestnenie vzorkovania sú znázornené na obrázku 3. Veľkosť vzorky je 0,5 mm x 10 mm × 10 mm. Hrúbka vzorky je uzemnená na 200-500 nm pomocou metódy riedenia iónov a potom analyzovaná transmisnou elektrónovou mikroskopiou.
Obrázok 3 Schematický diagram umiestnenia odberu vzoriek
Predbežné pozorovanie ukazuje, že vzorky sa vyznačujú hlavne nižším bainitom. V plochých rezancoch sú malé karbidy a niekoľko martenzitov bez karbidov. Štatistické výsledky ukazujú, že existuje asi 80% ~ 90% nižší bainit, malé množstvo martenzitu a nevyriešených veľkých karbidov. Obrázky prenosového elektrónového mikroskopu sú znázornené na obrázkoch 4-6.
Obrázok 4 Charakteristiky bainite
Obrázok 5 Bainit Chateristics a nerozpustené karbidy
Prostredníctvom analýzy transmisnej elektrónovej mikroskopie je zrejmé, že počas izotermálneho ochladenia hlavných ložiskových valčekov cudzích štítových tunelovacích strojov, aby sa zlepšila pevnosť a tvrdosť valčekov, a tak sa zvýšila ich kapacita nosa, spôsob úpravy procesu izotermálneho ochladzovania. Po ochladení nie je výsledná štruktúra jediná bainitová štruktúra, ale kompozitná štruktúra zložená hlavne z bainita a obsahujúceho malé množstvo martenzitu. Táto kompozitná štruktúra má nielen vysokú pevnosť a tvrdosť, ale má tiež dobrú húževnatosť, ktorá môže spĺňať tvrdé servisné podmienky hlavných ložísk Shield Machine.
Obrázok 6: Charakteristiky bainita a martenzitu
Po určení zloženia materiálu je možné relatívny obsah bainitu a martenzitu upraviť úpravou parametrov procesu izotermálneho ochladzovania. Hlavné faktory ovplyvňujúce obsah bainitu sú:
(1) Teplota zahrievania: Čím vyššia je teplota zahrievania, tým stabilnejší je austenit a čím vyšší je obsah zvyškového austenitu a nižší obsah bainitu po izotermálnom ochladení.
(2) V rovnakom izotermálnom čase, čím nižšia je izotermálna teplota, tým pomalšia je rýchlosť transformácie bainita, tým vyšší je obsah zvyškového austenitu a čím nižší obsah bainitu.
(3) Pri rovnakej izotermálnej teplote, čím kratší je izotermický čas, tým menej dokončite transformáciu bainita, tým nižší je obsah bainite a čím vyšší obsah martenzitu. Spomedzi faktorov ovplyvňujúcich transformáciu bainita, úpravy teploty zahrievania a izotermálnej teploty prinesie mnoho nepriaznivých faktorov, a preto je rozsah úprav oboch veľmi malý. Počas izotermického ochladzovania sa relatívny obsah bainitu a martenzitu môže upraviť znížením izotermického času, takže transformácia bainitu je neúplná a zostávajúci austenit sa môže transformovať na martenzit, čím sa zvyšuje obsah martenzitu a zlepšuje silu a tvrdosť valca.
4. Kontrola tvrdosti
Aby sa pochopilo tvrdosť a distribúciu hlavných valčekov tunelovacích strojov cudzích štítov, testovanie tvrdosti sa uskutočňovalo na koncových tvári valcov od povrchu do vnútra, pričom sa testovalo celkom 8 bodov. Potom nakrájajte valček pozdĺž 1\/2 jeho dĺžky, brúste profil a pomocou testera tvrdosti Rockwell otestujte tvrdosť povrchu, tvrdosť jadra a ich distribúciu valca z jeho okraja do stredu. Testovalo sa celkom 16 bodov a výsledky testov sú uvedené v tabuľke 2. Umiestnenie testovania tvrdosti je znázornené na obrázku 7.
Tabuľka 2 Výsledky testovania tvrdosti Výsledky hlavných ložiskových valčekov tunelovacích strojov cudzích štítov
Obrázok 7 Mapa umiestnenia testovania tvrdosti
Podľa tabuľky 2 je tvrdosť koncovej tváre valca pomerne vysoká, a to nad 60 HRC a veľmi jednotná, s maximálnym rozdielom tvrdosti iba 1,1 HRC.
Dôvodom vysokej tvrdosti valcov je to, že zahraničné valcové materiály zvýšili obsah prvku MN a primerane zvýšili obsah prvku MO, čo zlepšuje tvrdosť ocele; Okrem toho je počas izotermického ochladenia valca rýchlosť chladenia koncovej čelnej čelnej čela valca pomerne rýchla.
Dôvodom rovnomernej tvrdosti valcov je to, že zloženie a štruktúra cudzích materiálov sú veľmi jednotné a počas tepelného spracovania je chladenie rôznych častí valcov relatívne rovnomerné.
Vzhľadom na zložitý dôraz na hlavných nosných valcoch tunelových strojov štítu sa vyžaduje len to, aby valčeky mali dobrú húževnatosť, ale aj vysokú pevnosť a tvrdosť, aby splnili svoje požiadavky na ukladanie vysokých zaťažení. V prípade, že sa stanovilo zloženie valčekového materiálu, tvrdosť valca závisí výlučne od jeho procesu tepelného spracovania. Z výberu materiálov pre hlavné ložiskové valčeky tunelovacích strojov cudzích štítov a analýzy ich mikroštruktúry je možné zistiť, že proces tepelného spracovania používaný pre valčeky je hlavne bainitické izotermálne ochladenie. Účelom bainitického izotermálneho ochladenia je získať nižšiu bainitickú štruktúru, ktorá má dobré komplexné mechanické vlastnosti. Ak sa však použije konvenčná bainitická izotermálna ochladzovacia liečba, získaná štruktúra je 100% nižšia bainitická štruktúra. V porovnaní s martenzitickou štruktúrou, hoci sa húževnatosť výrazne zlepšila, tvrdosť je relatívne nízka, ktorá nemôže spĺňať požiadavky hlavnej hriadeľovej sily štítu.
Úpravou parametrov procesu izotermálneho ochladzovania a zmenou morfológie, pomeru a zvyškového obsahu austenitu v bainitovej štruktúre získanej po izotermálnom ochladení sa môže zlepšiť tvrdosť izotermálneho ochladzovania. Hlavné faktory ovplyvňujúce tvrdosť častí po izotermálnom ochladení sú:
(1) Hrúbka bainitového tkaniva. Čím je organizácia jemnejšia, tým vyššia je tvrdosť. Hrúbka organizácie sa dá upraviť nastavením izotermálnej teploty bainitského izotermického zhášania. Čím nižšia je izotermálna teplota, tým jemnejšia je bainitová štruktúra a vyššia tvrdosť.
(2) Obsah bainitu, ktorý sa týka relatívneho obsahu bainita a martenzitu v tkanive. Čím vyšší je obsah bainitu, tým nižší je obsah martenzitu v tkanive a tým nižšia tvrdosť a naopak. Obsah bainitu v organizácii je možné upraviť úpravou izotermického ochladzovania času. Čím dlhší je izotermický čas, tým vyšší je obsah bainitu v tkanive, tým nižší je obsah martenzitu a čím nižšia tvrdosť. Z toho je zrejmé, že izotermický čas ochladzovania valca sa môže primerane skrátiť, aby sa zvýšil obsah martenzitu v štruktúre, čím sa v konečnom dôsledku dosiahol cieľ zlepšiť tvrdosť valca.
(3) Obsah zvyškového austenitu. Čím vyšší je zvyškový obsah austenitu, tým nižšia je tvrdosť.
5. Analýza veľkosti zŕn
Výsledky analýzy veľkosti zŕn hlavných ložiskových valčekov tunelovacích strojov cudzích štítov sú znázornené na obrázku 8. Poloha vzorky je znázornená na obrázku 3. Použitý leptací je roztok kyseliny pikrovej, dodecylbenzénusulfonátu sodného a kyseliny hydrochlorovodíkovej vo vode.
Obrázok 8 Veľkosť zrna
Ako je znázornené na obrázku, veľkosť zŕn valca je veľmi malá, dosahuje úroveň 9 v GB\/T 6394 „Metóda na stanovenie priemernej veľkosti zŕn kovov“. Existuje veľa faktorov, ktoré ovplyvňujú veľkosť zŕn, z ktorých najdôležitejšie je chemické zloženie materiálu a teplota zahrievania a doba držania počas tepelného spracovania. Čím vyššia je teplota zahrievania a čím dlhšia doba držania počas tepelného spracovania, tým hrubší je veľkosť zŕn a naopak.
Veľkosť zŕn ocele má významný vplyv na jej vlastnosti. Vzhľadom na to, že hranice zŕn sú prekážky hnutia dislokácie, pociťujú významný odpor deformácie, keď sú deformované na hraničnú polohu zŕn. Hranice zŕn môžu obmedziť plastickú deformáciu v určitom rozsahu. Preto čím viac hraníc zŕn je, tým vyššia je pevnosť výnosu ocele. Čím vyššia je úroveň veľkosti zŕn, tým jemnejšia je zrná, tým väčšia je celková plocha hraníc zŕn a čím vyššia je pevnosť výnosu ocele. Kvôli schopnosti hraníc zŕn zabrániť šíreniu mikrokrakov v oceli môžu jemné zrná tiež zlepšiť húževnatosť ocele.
6. Záver
Prostredníctvom komplexnej a hĺbkovej analýzy hlavných nosných valčekov tunelovacích strojov cudzích štítov, zloženia materiálu, mikroštruktúry tepelného spracovania, tvrdosti, veľkosti obilia a zvyškového obsahu austenitu v valčekoch sa predbežne zvládli, čo poskytuje technickú podporu pre vývoj hlavných ložísk pre strojové lany pre strojové stroje na štíty v Číne a majú významné dôsledky pre lokalizáciu lokalizácie pre lokalizáciu pre ležiace terénne ložiská.
2025 Odporúčanie produktu WBM 2. mája WBM:
Cutter:
WBM produkuje zúžené valček s vysokou účinnosťou a automatizáciou. Valčeky sa tvoria na jedinom automatickom lise za studena a sú kŕmené, rezané a vrazené do matrice na päť krokov.
Môžeme vyrábať rôzne typy a veľkosti zúžení valček s zabezpečením kvality, zahŕňajú: kombinovaný punč, vonkajší rukáv, čepeľ, kombinovaný punč, napájací valec, kombinované matrice, dvojvrstvový rukáv, vložka.
