CN114799739B - 矿用链轮及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种矿用链轮及其制造方法，采用链轮基体与链轮牙块分开制造，再焊接为整体链轮的方式，链轮基体采用锻造、粗车外形、调质处理、精车焊接部位尺寸的工艺方式；链轮牙块采用锻造、正火、粗车、铣链窝、渗碳淬火的工艺方式；此种结构链轮的总体优点是链轮链窝部位耐磨性高，与整体链轮结构相比，可节约原材料成本40%；链轮牙块采用渗碳处理，表层链轮牙块表面3mm渗层内硬度达到HRC58～62，表层3～25mm以内硬度达到HRC50～55，链轮链窝具有较高的耐磨性。

Description

矿用链轮及其制造方法
技术领域
本发明涉及刮板输送机技术领域，尤其涉及一种矿用链轮及其制造方法。
背景技术
链轮轴组是刮板机动力系统的关键零部件，是刮板机动力传输中心。链轮安装于刮板输送机的机头和机尾，链轮轴组在运行过程中其链窝在和圆环链啮合过程中承受着巨大的交变载荷和附加的冲击载荷，从而在使用过程中频繁出现磨损而最终导致失效。一旦损坏失效，输送机就无法完成输送功能，需停机更换轴组部件，影响生产效率。
目前，国内外链轮使用的结构有整体结构和组合结构，在链窝硬度提高方面，其中一种方法为对链窝进行整体感应淬火处理或者火焰淬火处理，此种方法的缺点是链窝部位硬度只能达到HRC50左右，且因材料采用中碳合金钢，表面含碳量为0.40%左右，耐磨性相对较低；还有一种为对链窝部位进行熔敷处理，采用此种工艺方法的缺点是熔敷处理后链窝部位光洁度和尺寸不能满足使用要求，需对熔敷部位进行再加工处理，所以一般熔敷后硬度不能超过HRC55，否则加工太困难。
发明内容
为解决上述技术中存在的技术问题，鉴于此，有必要提供一种矿用链轮制造方法。
一种矿用链轮制造方法，包括
步骤1，对链轮牙块进行加工；
对链轮牙块毛坯料进行锻造处理；
对经过锻造处理后的链轮牙块进行正火处理；
对经过正火处理后的链轮牙块进行粗车加工，在链轮牙块加工出链窝；
对链轮牙块的链窝进行铣削加工处理；
对链轮牙块进行渗碳淬火处理，使链轮牙块表面3mm以内渗层硬度达到HRC58～62，表层3～25mm以内硬度达到HRC50～55；
步骤2：对链轮基体进行加工；
对链轮基体毛坯料进行锻造处理；
对经过锻造处理后的链轮基体进行粗车加工，在链轮基体的周向方向形成均布的安装槽；
对经过粗车加工后的链轮基体进行调质处理，使其硬度达到HB280～320；
对经过调质处理后的链轮基体进行精车加工处理，并对安装槽进行精车，在安装槽与链轮牙块焊接处加工出焊接坡口；
步骤3：对链轮基体及链轮牙块进行焊接；
将链轮牙块插入到链轮基体上的安装槽内，并将链轮牙块与链轮基体焊接成整体，将整体链轮进行后续加工处理。
一种矿用链轮，采用上述矿用链轮制造方法制造而成。
由上述技术方案可知，本发明提供的矿用链轮及其制造方法，采用链轮基体与链轮牙块分开制造，再焊接为整体链轮的方式，链轮基体采用锻造、粗车外形、调质处理、精车焊接部位尺寸的工艺方式；链轮牙块采用锻造、正火、粗车、铣链窝、渗碳淬火的工艺方式；此种结构链轮的总体优点是链轮链窝部位耐磨性高，与整体链轮结构相比，可节约原材料成本40%；链轮牙块采用渗碳处理，表层链轮牙块表面3mm渗层内硬度达到HRC58～62，表层3～25mm以内硬度达到HRC50～55。链轮链窝具有较高的耐磨性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明链轮牙块至表面0.3mm处金相组织示意图。
图2为本发明链轮牙块至表面4.0mm处金相组织示意图。
图3为本发明链轮牙块与链轮基体的结合强度检测图。
图4为本发明链轮牙块与链轮基体安装的结构示意图。
图5为本发明链轮基体的结构示意图。
图6为本发明链轮牙块的结构示意图。
图中：链轮牙块01、链轮基体02、链窝03、焊接坡口04、安装槽05。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”、“下”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种矿用链轮制造方法，包括
步骤1，对链轮牙块01进行加工；
对链轮牙块01毛坯料进行锻造处理；
对经过锻造处理后的链轮牙块01进行正火处理；
对经过正火处理后的链轮牙块01进行粗车加工，在链轮牙块01加工出链窝03；
对链轮牙块01的链窝03进行铣削加工处理；
对链轮牙块01进行渗碳淬火处理，使链轮牙块01表面3mm以内渗层硬度达到HRC58～62，表层3～25mm以内硬度达到HRC50～55；
其中，对链轮牙块01进行渗碳淬火处理时，采用如下方式：
链轮牙块01清洗处理：为了确保渗碳前链轮牙块01加工中残留的油污、锈对渗碳质量的影响，在链轮牙块01渗碳前对其采用金属清洗剂进行清洗处理，以清除表面油污；
防渗处理：对不需要渗碳部位刷防渗涂料，即在链窝03部位以外区域刷防渗碳涂料；链轮在使用过程中与链条啮合部位需要较高的硬度及淬硬层深度，其余部位对硬度要求不高，但如果不防渗处理，则在焊接时会影响焊接质量；
渗碳淬火处理：链轮牙块01渗碳时，装炉方式为齿部朝上放置，在完成渗碳后，并对链轮牙块01进行淬火处理；在渗碳淬火处理时，采用的强渗温度为920℃，强渗期碳势为1.1～1.15%C，强渗碳时间为26h，渗碳扩散期温度为920℃，扩散期碳势为0.7～0.75%C，时间为6h；在对链轮牙块01进行淬火处理前，链轮牙块01需随炉先降温至800℃，并保温1h，然后再进行淬火处理；采用好富顿K油进行淬火；
冷处理：为降低链轮牙块01渗碳淬火后残余奥氏体含量，对链轮牙块01进行冷处理，冷处理温度为-50℃，时间为1h；
回火处理：对冷处理后的链轮牙块01进行回火处理；在对链轮牙块01进行回火处理时，分2次回火，回火温度为180℃，保温时间为5h；
质量检验：对渗碳淬火后的链轮牙块01进行渗层深度、硬度、金相组织检验。
步骤2：对链轮基体02进行加工；
对链轮基体02毛坯料进行锻造处理；
对经过锻造处理后的链轮基体02进行粗车加工，在链轮基体02的周向方向形成均布的安装槽05；
对经过粗车加工后的链轮基体02进行调质处理，使其硬度达到HB280～320；
对经过调质处理后的链轮基体02进行精车加工处理，并对安装槽05进行精车，在安装槽05与链轮牙块01焊接处加工出焊接坡口04；
步骤3：对链轮基体02及链轮牙块01进行焊接；
将链轮牙块01插入到链轮基体02上的安装槽05内，并将链轮牙块01与链轮基体02焊接成整体，将整体链轮进行后续加工处理。
其中，对链轮基体02及链轮牙块01进行焊接时，采用如下方式：
对需要焊接的链轮基体02与链轮牙块01进行组装定位；
对链轮基体02及链轮牙块01进行整体预热处理；在进行预热处理时，预热温度为150℃，保温时间为2h；
预热后对链轮基体02及链轮牙块01进行焊接处理，在焊接处采用多层多道焊，第一层打底焊要焊透，焊完每一层必须逐层清理焊渣；
对焊接后链轮采用焊接去应力处理；在进行焊接去应力处理时，采用低温去应力，温度为150℃，保温时间为2h；
对焊接完成后对链轮牙块01与链轮基体02的结合强度进行测试。在融合线及融合线两侧等距进行拉伸强度试验，试验结果焊道与链轮基体02的界面结合强度为945MPa，高于母材（30CrMo）自身的抗拉强度，表明链轮牙块01与链轮基体02结合良好，在链轮服役过程中，链轮牙块01与链轮基体02可以牢固结合，避免链轮牙块01脱落造成链轮提前失效。
实施例2
一种矿用链轮制造方法，包括
步骤1，对链轮牙块01进行加工；
对链轮牙块01毛坯料进行锻造处理；
对经过锻造处理后的链轮牙块01进行正火处理；
对经过正火处理后的链轮牙块01进行粗车加工，在链轮牙块01加工出链窝03；
对链轮牙块01的链窝03进行铣削加工处理；
对链轮牙块01进行渗碳淬火处理，使链轮牙块01表面3mm以内渗层硬度达到HRC58～62，表层3～25mm以内硬度达到HRC50～55；
其中，对链轮牙块01进行渗碳淬火处理时，采用如下方式：
链轮牙块01清洗处理：为了确保渗碳前链轮牙块01加工中残留的油污、锈对渗碳质量的影响，在链轮牙块01渗碳前对其采用金属清洗剂进行清洗处理，以清除表面油污；
防渗处理：对不需要渗碳部位刷防渗涂料，即在链窝03部位以外区域刷防渗碳涂料；链轮在使用过程中与链条啮合部位需要较高的硬度及淬硬层深度，其余部位对硬度要求不高，但如果不防渗处理，则在焊接时会影响焊接质量；
渗碳淬火处理：链轮牙块01渗碳时，装炉方式为齿部朝上放置，在完成渗碳后，并对链轮牙块01进行淬火处理；在渗碳淬火处理时，采用的强渗温度为940℃，强渗期碳势为1.1～1.15%C，强渗碳时间为30h，渗碳扩散期温度为940℃，扩散期碳势为0.7～0.75%C，时间为8h；在对链轮牙块01进行淬火处理前，链轮牙块01需随炉先降温至820℃，并保温1.5h，然后再进行淬火处理；采用好富顿K油进行淬火；
冷处理：为降低链轮牙块01渗碳淬火后残余奥氏体含量，对链轮牙块01进行冷处理，冷处理温度为-50℃，时间为1.5h；
回火处理：对冷处理后的链轮牙块01进行回火处理；在对链轮牙块01进行回火处理时，分2次回火，回火温度为200℃，保温时间为6h；
质量检验：对渗碳淬火后的链轮牙块01进行渗层深度、硬度、金相组织检验。
步骤2：对链轮基体02进行加工；
对链轮基体02毛坯料进行锻造处理；
对经过锻造处理后的链轮基体02进行粗车加工，在链轮基体02的周向方向形成均布的安装槽05；
对经过粗车加工后的链轮基体02进行调质处理，使其硬度达到HB280～320；
对经过调质处理后的链轮基体02进行精车加工处理，并对安装槽05进行精车，在安装槽05与链轮牙块01焊接处加工出焊接坡口04；
步骤3：对链轮基体02及链轮牙块01进行焊接；
将链轮牙块01插入到链轮基体02上的安装槽05内，并将链轮牙块01与链轮基体02焊接成整体，将整体链轮进行后续加工处理。
其中，对链轮基体02及链轮牙块01进行焊接时，采用如下方式：
对需要焊接的链轮基体02与链轮牙块01进行组装定位；
对链轮基体02及链轮牙块01进行整体预热处理；在进行预热处理时，预热温度为200℃，保温时间为2.5h；
预热后对链轮基体02及链轮牙块01进行焊接处理，在焊接处采用多层多道焊，第一层打底焊要焊透，焊完每一层必须逐层清理焊渣；
对焊接后链轮采用焊接去应力处理；在进行焊接去应力处理时，采用低温去应力，温度为200℃，保温时间为2.5h；
对焊接完成后对链轮牙块01与链轮基体02的结合强度进行测试。在融合线及融合线两侧等距进行拉伸强度试验，试验结果焊道与链轮基体02的界面结合强度为945MPa，高于母材（30CrMo）自身的抗拉强度，表明链轮牙块01与链轮基体02结合良好，在链轮服役过程中，链轮牙块01与链轮基体02可以牢固结合，避免链轮牙块01脱落造成链轮提前失效。
实施例3
一种矿用链轮制造方法，包括
步骤1，对链轮牙块01进行加工；
对链轮牙块01毛坯料进行锻造处理；
对经过锻造处理后的链轮牙块01进行正火处理；
对经过正火处理后的链轮牙块01进行粗车加工，在链轮牙块01加工出链窝03；
对链轮牙块01的链窝03进行铣削加工处理；
对链轮牙块01进行渗碳淬火处理，使链轮牙块01表面3mm以内渗层硬度达到HRC58～62，表层3～25mm以内硬度达到HRC50～55；
其中，对链轮牙块01进行渗碳淬火处理时，采用如下方式：
链轮牙块01清洗处理：为了确保渗碳前链轮牙块01加工中残留的油污、锈对渗碳质量的影响，在链轮牙块01渗碳前对其采用金属清洗剂进行清洗处理，以清除表面油污；
防渗处理：对不需要渗碳部位刷防渗涂料，即在链窝03部位以外区域刷防渗碳涂料；链轮在使用过程中与链条啮合部位需要较高的硬度及淬硬层深度，其余部位对硬度要求不高，但如果不防渗处理，则在焊接时会影响焊接质量；
渗碳淬火处理：链轮牙块01渗碳时，装炉方式为齿部朝上放置，在完成渗碳后，并对链轮牙块01进行淬火处理；在渗碳淬火处理时，采用的强渗温度为930℃，强渗期碳势为1.1～1.15%C，强渗碳时间为28h，渗碳扩散期温度为930℃，扩散期碳势为0.7～0.75%C，时间为7h；在对链轮牙块01进行淬火处理前，链轮牙块01需随炉先降温至810℃，并保温1.2h，然后再进行淬火处理；采用好富顿K油进行淬火；
冷处理：为降低链轮牙块01渗碳淬火后残余奥氏体含量，对链轮牙块01进行冷处理，冷处理温度为-50℃，时间为1.2h；
回火处理：对冷处理后的链轮牙块01进行回火处理；在对链轮牙块01进行回火处理时，分2次回火，回火温度为190℃，保温时间为5.5h；
质量检验：对渗碳淬火后的链轮牙块01进行渗层深度、硬度、金相组织检验。
步骤2：对链轮基体02进行加工；
对链轮基体02毛坯料进行锻造处理；
对经过锻造处理后的链轮基体02进行粗车加工，在链轮基体02的周向方向形成均布的安装槽05；
对经过粗车加工后的链轮基体02进行调质处理，使其硬度达到HB280～320；
对经过调质处理后的链轮基体02进行精车加工处理，并对安装槽05进行精车，在安装槽05与链轮牙块01焊接处加工出焊接坡口04；
步骤3：对链轮基体02及链轮牙块01进行焊接；
将链轮牙块01插入到链轮基体02上的安装槽05内，并将链轮牙块01与链轮基体02焊接成整体，将整体链轮进行后续加工处理。
其中，对链轮基体02及链轮牙块01进行焊接时，采用如下方式：
对需要焊接的链轮基体02与链轮牙块01进行组装定位；
对链轮基体02及链轮牙块01进行整体预热处理；在进行预热处理时，预热温度为175℃，保温时间为2.2h；
预热后对链轮基体02及链轮牙块01进行焊接处理，在焊接处采用多层多道焊，第一层打底焊要焊透，焊完每一层必须逐层清理焊渣；
对焊接后链轮采用焊接去应力处理；在进行焊接去应力处理时，采用低温去应力，温度为175℃，保温时间为22.2h；
请参看图3，对焊接完成后对链轮牙块01与链轮基体02的结合强度进行测试。在融合线及融合线两侧等距进行拉伸强度试验，试验结果焊道与链轮基体02的界面结合强度为945MPa，高于母材（30CrMo）自身的抗拉强度，表明链轮牙块01与链轮基体02结合良好，在链轮服役过程中，链轮牙块01与链轮基体02可以牢固结合，避免链轮牙块01脱落造成链轮提前失效。
对以上实施例进行质量检测，结果如下：
金相组织，对渗碳后链轮牙块01按照标准进行金相组织检验，请参看图1，其中至表面0.3mm处金相组织为：表层马氏体及残余奥氏体级别为4级，碳化物1级；请参看图2，至表面4mm处金相组织芯部为针状+板条马氏体+游离铁素体。
渗层深度：因渗碳材料选用42CrMo，淬火后基体硬度较高，所以在渗碳时所以采用常规显微硬度检测方法不适用，从金相腐蚀结果得出，牙块实际渗层深度为3.1mm，对表层至芯部25mm内进行硬度检测，其中表层至2.0mm内硬度达到HRC55～60，2～25mm内硬度达到HRC50以上。
表面硬度：采用里氏硬度计检测链窝03部位HRC60～61。
相比较传统方法通过这样的工艺除在链窝03的25mm内淬硬层深度形成淬火层外，在表面又形成了高含碳量的一层渗碳层，有效保证了链窝03的耐磨性能。
一种矿用链轮，采用上述矿用链轮制造方法制造而成。该矿用链轮包括链轮基体02、链轮牙块01，其中，链轮基体02的中间位置开设有轴心孔，在轴心孔内开设有花键槽，在链轮基体02沿周向方向均布有安装槽05，安装槽05的底部呈弧形，并与链轮牙块01的底部形状相匹配。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种矿用链轮制造方法，其特征在于：包括
步骤1，对链轮牙块进行加工；
对链轮牙块毛坯料进行锻造处理；
对经过锻造处理后的链轮牙块进行正火处理；
对经过正火处理后的链轮牙块进行粗车加工，在链轮牙块加工出链窝；
对链轮牙块的链窝进行铣削加工处理；
对链轮牙块进行渗碳淬火处理，使链轮牙块表面3mm以内渗层硬度达到HRC58～62，表层3～25mm以内硬度达到HRC50～55；
对链轮牙块进行渗碳淬火处理时，采用如下方式：
链轮牙块清洗处理：在链轮牙块渗碳前对其采用金属清洗剂进行清洗处理，以清除表面油污；
防渗处理：对不需要渗碳部位刷防渗涂料，即在链窝部位以外区域刷防渗碳涂料；
渗碳淬火处理：链轮牙块渗碳时，装炉方式为齿部朝上放置，在完成渗碳后，并对链轮牙块进行淬火处理；
冷处理：对链轮牙块进行冷处理，冷处理温度为-50℃，时间为1～1.5h；
回火处理：对冷处理后的链轮牙块进行回火处理；
质量检验：对渗碳淬火后的链轮牙块进行渗层深度、硬度、金相组织检验；
在渗碳淬火处理时，采用的强渗温度为920～940℃，强渗期碳势为1.1～1.15%C，强渗碳时间为26～30h，渗碳扩散期温度为920～940℃，扩散期碳势为0.7～0.75%C，时间为6～8h；
步骤2：对链轮基体进行加工；
对链轮基体毛坯料进行锻造处理；
对经过锻造处理后的链轮基体进行粗车加工，在链轮基体的周向方向形成均布的安装槽；
对经过粗车加工后的链轮基体进行调质处理，使其硬度达到HB280～320；
对经过调质处理后的链轮基体进行精车加工处理，并对安装槽进行精车，在安装槽与链轮牙块焊接处加工出焊接坡口；
步骤3：对链轮基体及链轮牙块进行焊接；
将链轮牙块插入到链轮基体上的安装槽内，并将链轮牙块与链轮基体焊接成整体，将整体链轮进行后续加工处理。
2.根据权利要求1所述的矿用链轮制造方法，其特征在于：在对链轮牙块进行淬火处理前，链轮牙块需随炉先降温至800～820℃，并保温1～1.5h，然后再进行淬火处理。
3.根据权利要求2所述的矿用链轮制造方法，其特征在于：在对链轮牙块进行回火处理时，分2次回火，回火温度为180～200℃，保温时间为5～6h。
4.根据权利要求1所述的矿用链轮制造方法，其特征在于：所述步骤3中，对链轮基体及链轮牙块进行焊接时，采用如下方式：
对需要焊接的链轮基体与链轮牙块进行组装定位；
对链轮基体及链轮牙块进行整体预热处理；
预热后对链轮基体及链轮牙块进行焊接处理，在焊接处采用多层多道焊，第一层打底焊要焊透，焊完每一层必须逐层清理焊渣；
对焊接后链轮采用焊接去应力处理；
对焊接完成后对链轮牙块与链轮基体的结合强度进行测试。
5.根据权利要求4所述的矿用链轮制造方法，其特征在于：在进行预热处理时，预热温度为150～200℃，保温时间为2～2.5h。
6.根据权利要求5所述的矿用链轮制造方法，其特征在于：在进行焊接去应力处理时，采用低温去应力，温度为150～200℃，保温时间为2～2.5h。
7.一种矿用链轮，其特征在于：采用权利要求1至6任意一项所述的矿用链轮制造方法制造而成。
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