回轉(zhuǎn)窯剖分式滾圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與接觸應(yīng)力分析_圖文

1、設(shè)備設(shè)計(jì) /診 斷維修 /再 制造 現(xiàn)代制造工程 2008年第 11期回轉(zhuǎn)窯剖分式滾圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與接觸應(yīng)力分析夏建芳 , 張振興(中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 , 長(zhǎng)沙 410083摘要 :針對(duì)目前回轉(zhuǎn)窯整體式滾圈在鑄造、 運(yùn)輸、 安裝及拆卸等過(guò)程 中存在的難 度 , 提 出設(shè)計(jì)剖分 式滾圈的 設(shè)想 , 以解決 整體式滾圈存在的問(wèn)題 。在剖分 式滾圈的基本結(jié)構(gòu)尺寸與整體式滾圈尺寸相同的情況下 , 校核其滾圈的剛度、 強(qiáng)度。通 過(guò)分析滾圈受力以及破 壞失效原因可知 , 接觸應(yīng)力是引起滾圈破壞的主要因 素。運(yùn)用 AN SYS 軟件分析了滾 圈分體相對(duì) 于托輪位于不同位置時(shí) 的受力情況 , 并以此來(lái)校核其設(shè)計(jì)

2、是否合理。關(guān)鍵詞 :回轉(zhuǎn)窯 ; 滾圈 ; 剖分式 ; 接觸強(qiáng)度中圖分類(lèi)號(hào) :TH 133 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A 文章編號(hào) :1671 3133(2008 11 0095 05Structural design and contact stress analysis ofrotary kil n for split ri ng rolli ngX ia Jian fang , Zhang Zhen x i n g(Institute ofM echan ica l and E lectr onic Eng i n eeri n g , Cen tra l South Un iversity , Ch

3、angsha 410083, C HN Abstrac t :In order to so l ve the prob l em s o f rotary k il n in the overall ro lli ng r i ng such as casti ng , transporta ti on , insta llati on and de m o lish m ent . T ry to desi gn ro lli ng ring i n sp lit for m. Check the stiff ness and streng t h o f ro lli ng r i ng

4、i n split for m as basic struc t ure size under the sa m e c ircu m stances . Contact stress i s the m a i n factors causi ng ro lli ng ri ng da m ag ed by ana lysi ng t he contact stress and reasons for i neffi cacy . A pp l y AN SYS so ft wa re to ana l yse t he stress bet w een the sp lit and ro

5、lli ng r i ng ch ild care a t d iffer ent loca ti ons , and analyse t he reasonable o f the desi gn .K ey word s :R ota ry k il n ; R o lli ng r i ng; Sp lit for m; Con tact stress0 引言回轉(zhuǎn)窯是一種對(duì)散狀或漿狀物料進(jìn) 行加熱處理 的熱工設(shè)備 , 廣泛地應(yīng)用在冶煉、 化工和建材等重要 行業(yè)中。滾圈是回轉(zhuǎn)窯中最重要的零件之一 , 回轉(zhuǎn)窯 中的筒體、 窯襯及物料等所有回轉(zhuǎn)部分的重量都通過(guò) 滾圈傳到支承裝置上 , 滾圈對(duì)筒

6、體的剛性起著巨大的 增強(qiáng)作用。筒體的剛性大小直接關(guān)系到內(nèi)襯的壽命 , 內(nèi)襯壽命的長(zhǎng)短不僅影響到產(chǎn)品的成本 , 同時(shí)還會(huì)對(duì) 窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率有很大影響。目 前國(guó)內(nèi)均使用整體式滾 圈 , 但整體式滾圈存在著如下諸多問(wèn)題。1 毛坯鑄造困難。滾圈是一空心圓柱形鑄鋼件 , 由于其直徑大 , 重量重 , 因此 , 滾圈的制造需要大型鑄 造廠家方可生產(chǎn)。如山東鋁廠水泥廠年產(chǎn)量 50t 水泥 擴(kuò)建工程中回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格為 5m 125m, 滾圈直徑達(dá) 到 5m 以上 , 重量超過(guò) 45, t 但是該廠的鑄造能力僅有 兩臺(tái) 5t 電爐和一臺(tái) 15t 電爐 , 三臺(tái)電爐超負(fù)荷生產(chǎn)也 只能冶煉出 70多噸的鋼水 , 去掉澆、

7、 冒口和預(yù)留的加 工量 , 生產(chǎn)出來(lái)的滾圈的凈重還不到 45, t 很難鑄造出 上述大型整體式滾圈。2 運(yùn)輸困 難。由于滾圈直徑大 , 重量重 , 運(yùn)輸過(guò) 程經(jīng)常是超寬、 超重 , 違反國(guó)家運(yùn)輸規(guī)范 , 且存在安全 隱患。3 安裝、 拆卸困難。滾圈在重載、 中溫環(huán)境下 24h 不間斷地連續(xù)工作 , 在較大的循環(huán)應(yīng)力作用下 , 滾圈 必將出現(xiàn)疲勞破壞如表皮脫落、 開(kāi)裂等 , 因此要定期 更換滾圈。而整體式滾圈在更換時(shí) , 由于自身的不可 分性 , 需要切開(kāi)筒體 , 這不僅延誤生產(chǎn) , 而且需要耗費(fèi) 大量的資金和人力 , 大大增加了成本。因此 , 設(shè)計(jì)剖分式滾圈 , 就成為 當(dāng)前回轉(zhuǎn)窯設(shè)備 中值得

8、研究的課題。剖分式滾圈在國(guó)外已有所應(yīng)用 , 而國(guó)內(nèi)目前還未曾嘗試。1 剖分式滾圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及要求制造大型滾圈使用剖分式結(jié)構(gòu) , 在選擇滾圈截面 形式時(shí) , 盡管箱型截面的滾圈剛性大 , 有利于增強(qiáng)筒95現(xiàn)代制造工程 2008年第 11期設(shè)備設(shè)計(jì) /診 斷維修 /再 制造體剛度 , 與矩形截面相比可節(jié)省材料 , 但是其截面形 狀復(fù)雜 , 對(duì)于大型滾圈制造難度相當(dāng)大 , 且在冷縮過(guò) 程中易產(chǎn)生裂紋等缺陷 , 目前國(guó)內(nèi)外大型回轉(zhuǎn)窯采用 矩形截面滾圈。截面形式如圖 1所示。其剖分式滾圈 的整體結(jié)構(gòu)如圖 2所示。 圖 1 剖分式滾圈截面圖 2 剖分式滾圈結(jié)構(gòu)圖 圖 2中 R 1為 滾 圈 外 徑 , R

9、2為 滾圈內(nèi)徑 , L 為滾 圈 的 寬 度 , L 1為 凸臺(tái)的高度 , H 為 凸臺(tái)的寬度 , 滾圈 兩分 體連 接的 角 度為 20! 。 筒 體 活 套 在 滾圈里 , 滾圈支承 在托輪上 , 且剖分 式滾 圈將 兩分 體 直接 在安 裝部 位 對(duì)接 , 依靠中間凸 臺(tái)和 凹槽 定位 使 兩分 體很 好地 配合在一起 , 同時(shí)使用凸臺(tái) 凹槽和六個(gè)螺栓來(lái)支承固定 筒體以及連接滾圈。這種安 裝方法避免了整體式滾 圈在安裝中的 諸多 不利因 素 , 同 時(shí)當(dāng)滾 圈發(fā)生 破壞 時(shí) , 只需要更換發(fā)生失效的那一半滾圈即可 , 大大節(jié) 約了成本。滾圈設(shè)計(jì)的基本要求是 :滾圈要有足夠 的剛度 , 即

10、保證徑向變形其橢圓度小于筒體內(nèi)徑的千分之二 ; 滾圈還應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度 , 主要是其接觸強(qiáng)度。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)滾圈接觸應(yīng)力的理論 校核公式普 遍采用經(jīng)典的赫茲理論 , 即滾圈的最大接觸應(yīng)力 p 為 :p =0 418ER r +R t R r R t =0 418r(i +1 式中 :q 為 單位 接 觸寬 度 上 的載 荷 , q =(Q +G r /(2cos L , Q 為支承載荷 , 取由筒體彎矩計(jì)算求得的各 支座反力的最大值 , G r 為滾圈自重 , 為托輪、 滾圈中 心連線(xiàn)與垂直方向的夾角 , 一般取 30! , L 為滾圈的寬 度 ; E 為彈性模量 ; R r 、 R t 分別為

11、滾圈、 托輪的外半徑 ; i 為滾圈半徑與托輪半徑的比值。滾圈的徑向變形橢圓度 W 為 :W =0 0814QR 3cE I r式中 :I r 為滾圈截面的慣性矩 , I r =(LH30/12, H 0為滾 圈的厚 度 即 為滾 圈 外 徑 與 內(nèi)徑 的 差 值 ; R c 為滾 圈 中徑。2 剖分式滾圈接觸應(yīng)力有限元分析2 1 建模與離散處理為了使分析結(jié)果更符合滾圈的實(shí)際工況 , 充分考 慮其受力情況 , 在分析滾圈受力時(shí) , 采用建立滾圈整 體和托輪模型的方法進(jìn)行分析計(jì)算 , 并在不影響計(jì)算 精度的前提下作如下假設(shè)。1 由于托輪不是主要的研究對(duì)象 , 故可將托輪模 型簡(jiǎn)化處理成一厚壁圓筒

12、。2 托輪的中心線(xiàn)與滾圈的中心線(xiàn)位于同一平面。 3 選用高強(qiáng)度螺栓連接剖分式滾圈兩分體 , 且連 接處的凸臺(tái)起主要承載作用 , 又由于主要研究滾圈受 力情況 , 所以滾圈分體連接處的螺栓孔視為剛性孔。 2 2 創(chuàng)建接觸對(duì)ANSYS 支持三種接觸方式 :點(diǎn)點(diǎn)接觸 , 點(diǎn)面接觸 , 面面接觸。由于滾圈在整個(gè)工作過(guò)程中 , 滾圈與托輪 的接觸邊界是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程 , 且滾圈的凹槽與 凸臺(tái)之間也是依靠面來(lái)連接的 , 因此在接觸邊界上設(shè) 置面面接觸單元。面面接觸單元采用單元面上的高 斯點(diǎn)確定間隙和接觸力 , 能夠使接觸力和摩擦力分布 在單元面上 , 因而能夠使用二次單元提高計(jì)算精度和 可靠性 , 提

13、高有摩擦力時(shí)的計(jì)算效率。所有的 ANSYS 接觸單元都采用罰剛度 (FKN 來(lái) 保證接觸界面的協(xié)調(diào)性。在數(shù)學(xué)上為了保持平衡 , 需 要有穿透值 , 然而物理接觸實(shí)體是沒(méi)有穿透的 , 因此 在 ANSYS 中就要選取合適的接觸分析參數(shù) FKN, FKN 取值太小會(huì)使得接觸邊界過(guò)分滲透 , 造成計(jì)算結(jié)果失 真 ; 取值過(guò) 大 , 會(huì) 使迭代方 程出現(xiàn)病 態(tài)而降 低精度。 ANSYS11 0給出的 FKN 在 0 0110的范圍內(nèi) , 在實(shí) 際分析中需要不斷進(jìn)行迭代選取合適的 FKN 。 2 3 約束與加載托輪對(duì)滾圈起 到支承 作用 , 托 輪緊 套在 托輪軸 上 , 因此在大載荷作用下 , 托輪軸

14、孔與軸是弧面接觸。 由于主要是分析滾圈的強(qiáng)度和剛度 , 托輪的強(qiáng)度就顯 得不重要。為簡(jiǎn)化分 析 , 可將托輪軸視 為剛性軸 , 且 托輪孔為剛性孔 , 則在有限元模型的約束處理上需對(duì) 托輪的內(nèi)表面施加全約束。另外 , 為了模擬實(shí)際結(jié)構(gòu) 中滾圈擋板的作用 避免滾圈發(fā)生軸向位移 , 需約 束滾圈一側(cè)面的軸向自由度。滾圈所受的載荷是目前通用的 復(fù)合曲線(xiàn)函數(shù)載 荷 T 見(jiàn)式 (1 ,在 ANSYS 中利用 APDL 語(yǔ)言對(duì)剖分式滾 圈 施 加 函 數(shù) 載 荷。 其 壓 力 載 荷 分 布 如 圖 3所示。設(shè)備設(shè)計(jì) /診 斷維修 /再 制造現(xiàn)代制造工程 2008年第 11期 圖 3 滾圈壓力分布曲線(xiàn)圖T

15、 =F 1c (K-cos ! (1 式中 :F 1為 滾圈單位長(zhǎng) 度 (軸 向 上 垂 直 方向的載荷 ; R c 為 滾 圈內(nèi)、 外 半徑 的平 均 值 即滾 圈 中徑 ; ! 為 筒體 體壁 角 度 ; K 為 無(wú) 量 綱 系 數(shù) , K =12si n +cos , 為初始接觸角。3 算例及計(jì)算結(jié)果分析本文以武鋼某廠的 5m 33m 的 3號(hào)兩檔鏈篦 機(jī) 回 轉(zhuǎn)窯整體式滾圈為參照 , 設(shè)計(jì)剖分式滾圈的結(jié)構(gòu) 參數(shù) , 見(jiàn)表 1, 各參數(shù)的意義如圖 2所示。表 1中的參 數(shù) L 1、 H 和滾圈分體連接角 20! 是經(jīng)過(guò)最優(yōu)化方法得 到的 , 限于篇幅 , 此處直接給出優(yōu)化后的數(shù)值。表 1

16、 剖分式滾圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)m R 1R 2L L 1H3 052 630 850 180 16將托輪模型簡(jiǎn)化處理為一內(nèi)徑 0 325m 、 外徑 1m 的厚壁圓筒。由于回轉(zhuǎn)窯是高溫工作下的熱工設(shè)備, 故滾圈的材料 (ZG35Cr M o 參數(shù)選取 200 的物性參數(shù) ,圖 4 滾圈 托輪有限元模型彈性模量 E =190GPa , 泊松 比 #=0 3, 密度 =7800kg /m 3, 摩擦因數(shù) %=0 2。 在 劃分網(wǎng)格時(shí)采用 So l id186單元 , 是 20節(jié)點(diǎn)的三 維 實(shí)體單元 , 每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三 個(gè) 自由度 , 具有大擾度、 抗拉 和 抵抗大變形的能力。創(chuàng)建 滾圈分體處以及 滾圈 托

17、輪 接 觸處的六個(gè)面面接觸對(duì) ,經(jīng) 過(guò)多次迭代計(jì)算以后確定 其接觸剛度 F KN 為 0 027, 用 材料力學(xué)知識(shí)算得支承載荷 F =3789 2k N 。滾圈托輪的有 限元模型如圖 4所示 。 分析滾圈的整個(gè)回轉(zhuǎn)過(guò)程和滾 圈的載荷函數(shù)公式可知 , 當(dāng)滾圈分體的連接部位處于不同位置時(shí) , 連 接處的受力情況差別較大 , 因此 , 為了更加全面地分 析滾圈受 力情況 , 使分 析結(jié)果 更符合 滾圈的 實(shí)際工 況 , 有必要分析計(jì)算滾圈分體連接處位于不同位置時(shí) 的滾圈受力情況。設(shè)滾圈相連接處與垂直方向的夾 角為 &, 如當(dāng)滾圈位于如圖 3所示位置時(shí) , &為 0! , 分別計(jì)算

18、&為 0! 、 30! 、 45! 、 60! 、 90! 時(shí)滾圈的受力情況。經(jīng)過(guò)分析計(jì)算得到滾圈的應(yīng)力、 應(yīng)變情況。利用 ANSYS 的后處理功能提取每次分析后的滾圈分體連 接處以及滾圈 托輪連接處的最大等效應(yīng)力 Svon 及其 相應(yīng)的主應(yīng)力 S 1、 S 2、 S 3和最大的變形量 DMX (mm 。 表 2列出了各種情況下的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)。表 2 滾圈位于不同位置時(shí)的各種應(yīng)力及其變形量角度 /(! 滾圈兩分體相連接處各應(yīng)力 /MPaS 1S 2S 3Svon滾圈與托輪相連接處各應(yīng)力 /M PaS 1S 2S 3Svon變形量 /mmDMX089 09-56 65-342 72385

19、 05-12 05-46 93-78 101102 236 18430297 31156 46156 84406 16 48 22-16 52-72 979105 046 86245136 72149 75-136 03236 48-12 15-16 79-77 6799 726 01360238 2951 63742 28208 03-14 543-47 258-71 862100 255 9619052 173-50 919-148 02173 4243 149-14 11-79 53104 925 317由表 2可知 , 在滾圈分體的連接處與垂直方向的 夾角為 30! 時(shí) , 滾圈的受力

20、最大為 406 16M Pa , 分析可 知此位置正好是滾圈在回 轉(zhuǎn)過(guò)程中滾圈分體的連接 處與滾圈 托 輪相 接觸 處重 合時(shí)。由滾 圈 的加 載式 (1 可知此處不是滾圈的最大承載部位 , 但是產(chǎn)生的 應(yīng)力比滾圈連接處處于滾 圈最大承載部位時(shí)的應(yīng)力 大 , 其主要原因是此處滾圈承受著筒體和托輪的法向 壓力、 滾圈分體之間的切向摩擦力以及滾圈與托輪之 間的切向摩擦力 , 是多個(gè)力綜合作用的結(jié)果 , 且此處的壓力值接近最大壓力 , 從而導(dǎo)致此處接觸應(yīng)力最大。由表 2可以看出當(dāng) &超過(guò) 30! 以后 , 隨著角度的 增加接觸應(yīng)力逐漸變小 , 這是由于隨著夾角的增大滾 圈分體處所承受的力越來(lái)

21、越小 , 且?guī)讉€(gè)接觸部位也沒(méi) 有發(fā)生重合 , 故產(chǎn)生的應(yīng)力也相應(yīng)地減小。但由于整個(gè)滾圈在各情況下所承受的載荷是保持不變的 , 故各 種情況下 , 滾圈與托輪相接觸處的應(yīng)力變化不大。取回轉(zhuǎn)過(guò)程中接觸應(yīng)力最大時(shí)的滾圈位置 , 即滾 圈的分體連接處與垂直方向的夾角為 30! 時(shí)的滾圈狀97現(xiàn)代制造工程 2008年第 11期設(shè)備設(shè)計(jì) /診 斷維修 /再 制造 態(tài) , 利用 ANSYS 后處理功能提取滾圈最大接觸應(yīng)力處 的整個(gè)圓周方向的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力 , 繪制滾圈等效應(yīng)力曲線(xiàn) 如圖 5所示。 圖 5 滾圈等效應(yīng)力曲線(xiàn) 圖 5中出現(xiàn)了三個(gè)應(yīng)力峰值 , 表明滾圈在整個(gè)圓 周方向上出現(xiàn)了應(yīng)力集中的現(xiàn)象 , 且應(yīng)力主

22、要集中在 100! 、 240! 和 300! 位置處 , 分析模型可知這三處位置 正好是滾圈的三個(gè)接觸區(qū)域 (滾圈分體接觸處和滾圈 與兩個(gè)托輪接觸處 , 并且在離開(kāi)接觸區(qū)域后 , 應(yīng)力急 劇下降 , 這 表明應(yīng) 力峰值 只在一 個(gè)很小 的范圍 內(nèi)存 在 , 而對(duì)其他部位不產(chǎn)生影響 (其他部位只有幾十兆 帕的應(yīng)力 , 從而說(shuō)明滾圈在實(shí)際工作過(guò)程中接觸應(yīng) 力是引起滾圈破壞失效的最主要因素。最大應(yīng)力發(fā) 生在滾圈周向 300! 的位置 , 分析模型 可知 , 此位置恰 是滾圈分體連接處與滾圈 托 輪相重合位置。因此為 了找出最大應(yīng)力的具體位置 , 繪制滾圈凹槽和凸臺(tái)的 應(yīng)力云圖 , 如圖 6和圖 7

23、所示。由圖 6、 圖 7可知 , 滾圈的最大應(yīng)力發(fā)生在滾圈凹 槽與螺栓相連接處 , 因此 , 此處是整個(gè)滾圈中最易發(fā) 生接觸疲勞破壞的地方 , 這就需要在制造滾圈分體的 凸臺(tái)和凹槽時(shí) , 提高此處的抗接觸疲勞性能 , 采用適當(dāng) 的熱處理工藝對(duì)其表面進(jìn)行硬化處理 , 以增強(qiáng)材料抵抗 變形的能力 ; 對(duì)凸臺(tái)和凹槽表面以及螺栓孔處進(jìn)行平整 處理 , 以增大接觸面積 ,減少局部接觸應(yīng)力集中。 圖 6滾圈凹槽應(yīng)力云圖圖 7 滾圈凸臺(tái)應(yīng)力云圖螺栓的等效應(yīng)力云圖如圖 8所示 , 由圖 8可知 , 滾 圈螺栓的最大等效應(yīng)力為 177MPa , 在整個(gè)滾圈受力分 析中 , 螺栓所承受的力也是不容忽視的。在回轉(zhuǎn)窯

24、工 作過(guò)程中 , 若螺栓先失效 , 則更換螺栓比較容易 , 避免 了因更換滾圈而帶來(lái)的一系列困難和經(jīng)濟(jì)損失 , 若滾 圈先于凹槽發(fā)生失效 , 螺栓為主要的承載零件 , 避免了滾圈發(fā)生斷裂等危險(xiǎn)性失效形式。圖 8 螺栓的應(yīng)力云圖4 結(jié)論本文分析了整體式滾圈的諸多弊端 , 并根據(jù)目前 國(guó)內(nèi)外大型 滾圈的使用情況設(shè)計(jì)出剖分式滾圈合理 的截面形狀。由分析結(jié)果可知 , 整個(gè)滾圈所受的最大 應(yīng)力為 406 16MPa , 與經(jīng)典赫茲理論公式計(jì)算的結(jié)果 375M Pa 之間的相對(duì)誤差為 8 26%, 結(jié)果可信 , 且滾圈 的最大接觸應(yīng)力小于滾圈材料的許用應(yīng)力 , 所以滾圈 的強(qiáng) 度滿(mǎn) 足滾 圈 的設(shè) 計(jì) 要

25、求。滾 圈徑 向 變形 量為 6 862mm , 與理論計(jì)算結(jié)果 6 67mm 之間的相對(duì)誤差 為 2 87%, 結(jié) 果 可信 , 且 徑 向變 形 量與 滾 圈的 內(nèi)徑 5260mm 相比得滾圈的徑向橢圓度為 1 31#<2#, 滿(mǎn) 足滾圈設(shè)計(jì)的剛度要求。(下轉(zhuǎn)第 135頁(yè) 現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)代制造工程 2008年第 11期桿件要求回火溫度不得低于 550 , 并隨爐冷卻 , 控制 材料強(qiáng)度的上限 b <800M Pa 。 2 2 鑄鋼件裂紋鑄鋼件退火不完全 , 晶粒粗大 , 內(nèi)應(yīng)力大 , 塑性變 形小 , 當(dāng)需局部修補(bǔ)時(shí) , 若退火熱處理不當(dāng) , 在熔合線(xiàn) 或熱影響處 , 出現(xiàn)裂紋。所

26、以 , 允許修補(bǔ) 的鑄鋼件必 須在完全退火的前提下進(jìn)行操作。 2 3 低合金鋼板卷材裂紋低合金鋼板卷成 圓筒狀后 , 焊接軸向焊縫 , 會(huì)在 熱影響處出現(xiàn)裂紋 , 經(jīng)晶相分析為板材消除應(yīng)力不徹 底或未經(jīng)熱處理。由于平板經(jīng)過(guò)卷曲 , 部分材料已經(jīng) 超過(guò)材料本身的延伸率 , 焊接過(guò)程 , 又進(jìn)行了一次熱 脹冷縮 , 未經(jīng)熱處理材料的塑性已被過(guò)消耗 , 所以 , 提供的焊接卷板材料必須經(jīng)過(guò)熱處理后再施焊。 圖 4 中頻彎管橫向裂紋 2 4 中頻彎管裂紋 圖 4所示為奧氏體不銹 鋼 油管 , 規(guī)格 為 108mm 10mm 、 63mm 4mm 、 34mm 4mm , 供貨狀態(tài)為 固 溶 處 理 ,

27、 經(jīng) 中 頻 彎 曲 成90! 后 , 在 彎管 外臂 圓弧 變 形最大處出現(xiàn)橫向裂紋。究其原因 , 經(jīng)過(guò)固溶處理的奧氏體不銹鋼為碳所 飽和 , 呈不穩(wěn)定狀態(tài)。在再次加熱 400500 溫度區(qū) 域內(nèi)停留一定時(shí)間后 , 超過(guò)溶解度的碳向晶界擴(kuò)散 , 并和鉻結(jié)合形成 C r 23C 6沉淀于晶界 , 其中的鉻主要來(lái) 自晶粒表層 , 而內(nèi)部的鉻來(lái)不及補(bǔ)充 , 使晶界的晶粒 表層含鉻量下降而形成貧鉻區(qū) , 在受外界彎曲應(yīng)力時(shí) 會(huì)沿晶界斷裂 , 幾乎完全喪失強(qiáng)度 , 裂紋產(chǎn)生在拉伸 應(yīng)力的方向。奧氏體不銹鋼在中頻彎曲時(shí) , 必須控制在脆化區(qū)400500 內(nèi)停留約 0 5h , 視材料不同保溫溫度和保 溫

28、時(shí)間不同。3 電鍍裂紋桿件鍍鉻時(shí) 20%的電流用在鍍鉻上 , 20%的電流 用在還原六價(jià)鉻上 , 60%的電流用于析氫。析出的氫 一部分進(jìn)入大氣 , 也有一部分進(jìn)入母材中 , 對(duì)材質(zhì)抗 拉強(qiáng)度大的大型桿件 , 如果未及時(shí)地把進(jìn)入到母材中 的氫驅(qū)除 掉 , 就 會(huì)在以 后的安 裝使用 中產(chǎn)生 氫脆裂 紋 , 這些裂紋將破壞鍍層的結(jié)合力造成鍍層剝落。在鍍鉻的硬度能達(dá)到要求時(shí) , 采用小電流為宜 , 因 為電流大析出氫就多 , 進(jìn)入桿件基體的氫也多 , 會(huì)產(chǎn)生 更多的氣泡。電流大 , 鍍層表面應(yīng)力也大 , 不密實(shí) , 易產(chǎn) 生裂紋與剝落。電流密度小 , 沉積速度慢則結(jié)晶細(xì)。對(duì)于 b 800M Pa 大型 桿件 , 硬鉻鍍 后 4h 內(nèi)去 氫 , 在 200 條件下保溫 3 54h 。宜采用小電流電 鍍 , 電流密度為 1015A /dm2, 溫度為 4045 。參 考 文 獻(xiàn) :1 阮鑫 , 等 . 鎳 鋼復(fù) 合板設(shè)