Abstract:Door de belangrijkste technische indexen te analyseren voor het lageren van de rol van buitenlandse schildmachine, zoals chemische samenstelling, hardheid en microstructuur, wordt de technische ondersteuning geboden voor de nationalisatie van spindellager voor Shield Machine, die van groot belang is．
Sleutelwoorden:rollend lager; schildmachine; microstructuur
De hoofdlager van de schildmachine is een belangrijk onderdeel van de schildmachine, die wordt gebruikt in het SHIELD CUTTERHEAD -systeem. De levensduur en betrouwbaarheid van de services hebben rechtstreeks invloed op de bouwveiligheid van de schildmachine. Momenteel wordt de belangrijkste lagermarkt van schildtunnelingmachines in China volledig gemonopoliseerd door het buitenland. Om de lokalisatie van schildtunnelingtechnologie te bereiken, is het noodzakelijk om de belangrijkste lagers van schildtunnelingmachines onafhankelijk te ontwikkelen en te produceren. Vanwege de harde werkomgeving en complexe draagvermogen van de hoofdas van schildtunnelingmachines, moeten ze gecombineerde belastingen zoals axiale kracht, radiale kracht, omverwerping moment, enz. Waren bij het werken onder zware en variabele belastingsomstandigheden. De prestaties, betrouwbaarheid en levensduur van rollers zijn belangrijke factoren die de levensduur en betrouwbaarheid van de hoofdlagers van de Shield Machine bepalen. Daarom is het begrijpen en beheersen van de materialen en warmtebehandelingskwaliteit van geavanceerde buitenlandse enterprise shield machine hoofdlagerrollers van groot belang voor de lokalisatie van de hoofdlagers van de schildmachine.
1. Chemische analyse
De chemische samenstelling van de belangrijkste lagerrolmonsters van schildtunnelingmachines in binnen- en buitenland werd getest met behulp van de Zwitserse ARL 4460 directe leesspectrometer. De resultaten worden weergegeven in tabel 1. Het rolmateriaal in China is GCR18MO en de standaardwaarden in de tabel zijn de vereisten van GB\/T 18254-2002. Volgens de tabel is de inhoud van C, Cr, Si, sporenelementen en onzuiverheidselementen in het hoofdlagerrolmateriaal van buitenlandse schildmachines vergelijkbaar met GCR18MO, maar het gehalte aan Mn- en MO -elementen is relatief hoog. Daarom kan worden vastgesteld dat het materiaal dat wordt gebruikt voor de hoofdlagerrol van buitenlandse schildmachines behoren tot GCR18MO High Carbon Chroom -lagerstaal.
Vanwege de complexe spanning op de hoofdlagerrollen van schildtunnelingmachines en de relatief grote rolgrootte ( 100 mm x 100 mm), moet de kern van de rollers ook een hoge sterkte hebben. Daarom is vereist dat het materiaal een hoge hardeheid moet hebben. De toename van het MN -gehalte in het materiaal van de belangrijkste lagerrollen van buitenlandse schildtunnelingmachines is voornamelijk gericht op het verbeteren van de hargelijkheid van staal en het versterken van de matrix; Het op de juiste manier vergroten van het MO -elementgehalte kan niet alleen de hardeheid verbeteren, maar ook het tempersende brosheidsprobleem overwinnen dat wordt veroorzaakt door de toename van het MN -elementgehalte.
2. Metallografische analyse
3. De Olympus GX51 optische microscoop werd gebruikt om metallografische structuurtests uit te voeren op de hoofdlagerrollen van buitenlandse schildtunnelingmachines. De metallografische structuren van het oppervlak en de kern worden respectievelijk getoond in figuur 1 en figuur 2. De gebruikte Etchant is een 4% salpeterzuuralcoholoplossing.
Figuur 1 Oppervlakte -metallografische structuur
Figuur 2 metallografische structuur van het hart
Vergelijking van figuur 1 en figuur 2 is duidelijk te zien dat er een groot aantal niet -opgeloste carbiden (witte heldere plekken in de figuur) en martensiet (donkergrijze gebieden) in het hartweefsel zijn. De reden voor het verschijnen van niet -opgeloste carbiden is dat onder dezelfde blus- en verwarmingsisolatietijd de equivalente isolatietijd van de kern korter is dan die van het oppervlak, en de austenitisatie niet voldoende is, wat resulteert in een grote hoeveelheid carbiden die niet oplossen in austeniet. De reden voor het verschijnen van de Bainite -structuur is te wijten aan de grote omvang van de rol, en onder dezelfde koelcondities heeft de kern niet de vereiste koelsnelheid voor Bainite verkregen.
Het doel van het uitvoeren van metallografische analyse op het monster is om te bepalen of de microstructuur van de belangrijkste lagerrollen van buitenlandse schildtunnelingmachines martensiet, lager bainiet of een samengestelde structuur van beide is om hun warmtebehandelingsprocesmethoden en parameters te bepalen. In de goudfase met lage vergroting zijn de zwarte naaldachtige structuren die duidelijk te zien zijn, meestal lager bainiet. Lower Bainiet is een mechanisch mengsel dat bestaat uit koolstofverzadigd bladachtig ferriet en intern neergeslagen carbiden. GCR18MO behoort tot hoog koolstofstaal en de microstructuur verkregen na blusing is bladachtige martensiet (naaldachtige martensiet). Daarom is de microstructuur van lager bainiet onder een metallografische microscoop extreem vergelijkbaar met die van carbon martensiet met een hoog koolstof. Alleen door een diepgaande observatie en analyse van de microstructuur ervan door een elektronenmicroscoop uit te voeren, kunnen nauwkeurige oordelen worden gemaakt.
3. Analyse van transmissie -elektronenmicroscopie
De belangrijkste lagerrolmonsters van buitenlandse schildtunnelingmachines werden geanalyseerd met behulp van een Japanse elektronische 21 0 0 hoge-resolutie transmissie-elektronenmicroscoop en de bemonsteringslocaties worden getoond in figuur 3. De steekproefgrootte is 0,5 mm x 10 mm x 10 mm. De monsterdikte wordt gemalen tot 200-500 nm met behulp van ionenverdunningsmethode en vervolgens geanalyseerd door transmissie -elektronenmicroscopie.
Figuur 3 Schematisch diagram van de bemonsteringslocatie
Voorlopige observatie toont aan dat de monsters voornamelijk worden gekenmerkt door lager bainiet. Er zijn kleine carbiden in de platte noedels en een paar martensieten zonder carbiden. Statistische resultaten tonen aan dat er ongeveer 80% ~ 90% lagere bainiet is, een kleine hoeveelheid martensiet en niet -opgeloste grote carbiden. De transmissie -elektronenmicroscoopafbeeldingen worden getoond in figuren 4-6.
Figuur 4 Kenmerken van Bainite
Figuur 5 Bainite -kenmerken en niet -opgeloste carbiden
Door middel van transmissie-elektronenmicroscopie-analyse is te zien dat tijdens het isotherm van de belangrijkste lagerrollen van buitenlandse schildtunnelingmachines, om de sterkte en hardheid van de rollen te verbeteren en zo hun belastingdragende capaciteit te verbeteren, wordt de isotherme-afschuwingsproces aangenomen. Na het uitdagen is de resulterende structuur geen enkele bainietstructuur, maar een samengestelde structuur die voornamelijk uit bainiet is samengesteld en een kleine hoeveelheid martensiet bevat. Deze samengestelde structuur heeft niet alleen hoge sterkte en hardheid, maar heeft ook een goede impact taaiheid, die kan voldoen aan de harde servicecondities van de belangrijkste lagers van de schildmachine.
Figuur 6: Kenmerken van Bainite en Martensite
Na het bepalen van de materiaalsamenstelling kan het relatieve gehalte van bainiet en martensiet worden aangepast door de parameters van de isothermische blusproces aan te passen. De belangrijkste factoren die de inhoud van Bainite beïnvloeden, zijn:
(1) Verwarmingstemperatuur: hoe hoger de verwarmingstemperatuur, hoe stabieler het austeniet, en hoe hoger het gehalte van resterende austeniet en hoe lager het gehalte van bainiet na isothermische blussen.
(2) Onder dezelfde isothermische tijd, hoe lager de isotherme temperatuur, hoe langzamer de transformatiesnelheid van bainiet, hoe hoger het gehalte van resterende austeniet en hoe lager het gehalte van Bainiet.
(3) Bij dezelfde isotherme temperatuur, hoe korter de isothermische tijd, hoe minder voltooid de transformatie van bainiet, hoe lager het gehalte van bainiet en hoe hoger het gehalte van martensiet. Van de factoren die de transformatie van bainiet beïnvloeden, zal het aanpassen van de verwarmingstemperatuur en de isotherme temperatuur veel ongunstige factoren opleveren, daarom is het aanpassingsbereik van beide erg klein. Tijdens het uitdagen van isotherm kan de relatieve inhoud van bainiet en martensiet worden aangepast door de isothermische tijd te verminderen, zodat de transformatie van bainiet onvolledig is, en de resterende austeniet kan worden omgezet in martensiet, waardoor de inhoud van martensite wordt verhoogd en de sterkte en hardheid van de rol te verbeteren.
4. Hardheidsinspectie
Om de hardheid en verdeling van de belangrijkste lagerrollen van buitenlandse schildtunnelingmachines te begrijpen, werd hardheidstesten uitgevoerd op de eindvlakken van de rollen van het oppervlak naar de binnenkant, met in totaal 8 geteste punten. Snijd vervolgens de rol langs 1\/2 van zijn lengte, maal het profiel en gebruik een Rockwell Hardness -tester om de oppervlaktehardheid, kernhardheid en hun verdeling van de rol van de rand naar het midden te testen. In totaal werden 16 punten getest en de testresultaten. De hardheidstestlocatie wordt getoond in figuur 7.
Figuur 7 Hardheidstestlocatie Kaart
De reden voor de hoge hardheid van rollers is dat buitenlandse rolmaterialen het gehalte van MN -element hebben verhoogd en het gehalte van MO -element op de juiste manier hebben verhoogd, wat de hargelijkheid van staal verbetert; Bovendien is de koelsnelheid van het roller -uiteinde tijdens het isotherme van de rol relatief snel.
De reden voor de uniforme hardheid van de rollen is dat de samenstelling en structuur van vreemde materialen zeer uniform zijn, en tijdens warmtebehandeling is het koelen van verschillende delen van de rollen relatief uniform.
Vanwege de complexe stress op de belangrijkste lagerrollen van schildtunnelingmachines, is het niet alleen vereist dat de rollen een goede taaiheid hebben, maar ook hoge sterkte en hardheid om te voldoen aan hun vereisten voor het dragen van zware belastingen. In het geval dat de samenstelling van het rolmateriaal is bepaald, hangt de hardheid van de rol volledig af van het warmtebehandelingsproces. Uit de selectie van materialen voor de belangrijkste lagerrollers van buitenlandse schildtunnelingmachines en de analyse van hun microstructuur kan worden vastgesteld dat het warmtebehandelingsproces dat voor de rollen wordt gebruikt, voornamelijk bainitische isotherm -blus is. Het doel van bainitische isotherme blussen is het verkrijgen van een lagere bainitische structuur, die goede uitgebreide mechanische eigenschappen heeft. Als de conventionele bainitische isothermische blusbehandeling echter wordt gebruikt, is de verkregen structuur 100% lagere bainitische structuur. Vergeleken met de martensitische structuur, hoewel de taaiheid aanzienlijk is verbeterd, is de hardheid relatief laag, die niet kan voldoen aan de vereisten van de belangrijkste aslagerkracht van de schildmachine.
Door de parameters van de isothermische blusproces aan te passen en de morfologie, het aandeel en het resterende austenietgehalte van de bainietstructuur te wijzigen die is verkregen na isotherme blussen, kan de hardheid van isotherme blussen worden verbeterd. De belangrijkste factoren die de hardheid van onderdelen beïnvloeden na isotherme blussen zijn:
(1) De dikte van bainietweefsel. Hoe fijner de organisatie, hoe hoger de hardheid. De dikte van de organisatie kan worden aangepast door de isotherme temperatuur van bainiet isotherme blussen aan te passen. Hoe lager de isotherme temperatuur, hoe fijner de Bainite -structuur en hoe hoger de hardheid.
(2) De inhoud van Bainite, die verwijst naar de relatieve inhoud van Bainite en Martensite in het weefsel. Hoe hoger het gehalte van Bainite, hoe lager de inhoud van martensiet in het weefsel en hoe lager de hardheid, en vice versa. De inhoud van Bainite in de organisatie kan worden aangepast door de isothermische blustijd aan te passen. Hoe langer de isotherme tijd, hoe hoger het gehalte van bainiet in het weefsel, hoe lager het gehalte van martensiet en hoe lager de hardheid. Hieruit is te zien dat de isothermische blustijd van de rol op de juiste manier kan worden ingekort om de inhoud van martensiet in de structuur te vergroten, waardoor uiteindelijk het doel is om de hardheid van de rol te verbeteren.
(3) Inhoud van resterende austeniet. Hoe hoger het resterende austenietgehalte, hoe lager de hardheid.
5. Analyse van korrelgrootte
De resultaten van korrelgrootteanalyse van de hoofdlagerrollen van buitenlandse schildtunnelingmachines worden getoond in figuur 8. De monsterpositie wordt getoond in figuur 3. De gebruikte etchant is een oplossing van picrinezuur, natriumdodecylbenzezeSulfonaat en hydrochloorzuur in water.
Figuur 8 korrelgrootte
Zoals in de figuur wordt getoond, is de korrelgrootte van de rol erg klein en bereikt niveau 9 in GB\/T 6394 "methode voor het bepalen van de gemiddelde korrelgrootte van metalen". Er zijn veel factoren die de korrelgrootte beïnvloeden, waarvan de belangrijkste de chemische samenstelling van het materiaal en de verwarmingstemperatuur en houdtijd tijdens de warmtebehandeling is. Hoe hoger de verwarmingstemperatuur en hoe langer de houdtijd tijdens de warmtebehandeling, hoe grover de korrelgrootte en vice versa.
De korrelgrootte van staal heeft een aanzienlijke invloed op de eigenschappen. Vanwege het feit dat korrelgrenzen obstakels zijn voor dislocatie -beweging, ervaren ze significante vervormingsweerstand wanneer ze vervormd zijn tot de korrelgrenspositie. Korrelgrenzen kunnen de plastische vervorming binnen een bepaald bereik beperken. Daarom, hoe meer korrelgrenzen er zijn, hoe hoger de opbrengststerkte van staal. Hoe hoger het korrelgrootte niveau, hoe fijner de korrels, hoe groter het totale oppervlak van korrelgrenzen en hoe hoger de vloeigrens van het staal. Vanwege het vermogen van korrelgrenzen om de verspreiding van microscheuren in staal te voorkomen, kunnen fijne korrels ook de taaiheid van staal verbeteren.
6. Conclusie
Door een uitgebreide en diepgaande analyse van de belangrijkste lagerrollers van buitenlandse schildtunnelmachines, de materiaalsamenstelling, warmtebehandelingsmicrostructuur, hardheid, korrelgrootte en resterende austenietinhoud van de rollen zijn voorlopig beheerst, waarbij technische ondersteuning voor de ontwikkeling van hoofdlagers voor de hoofdlagers voor schermtunneling machines in China is en een belangrijke implicaties voor de lokalisatie van hoofdtunneling zijn voor de tunneling van machines.
2025 3 april WBM Productaanbeveling:
Schacht:
WBM produceert Taper Roller -sterft met veel efficiëntie en automatisering. Rollers worden gevormd op een enkele automatische koude koppers en worden gedurende vijf stappen gevoed, gesneden en geslagen in de dobbelsteen.
We kunnen verschillende typen en maten Taper Roller -sterft met kwaliteitsborging, inclusief: Combinatiepunch, buitenhuls, mes, combinatieponsen, feedcilinder, combinatiedies, dubbele laaghuls, inzetstuk.
Neem contact met ons op:
Tel: +8615937969996
E-mail: info@w-bm.com
Website: www.bearingroller.com