压缩机曲轴机械喷丸耐磨性能研究.pdf

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压缩机曲机槭喷丸而性能研究
王平,郝丽秋2,司宪成2
(1.大庆石化公司化工三厂SAN车间,黑龙江大庆1637142.大庆石化建设公司,黑龙江大庆163714)
摘要:为了研究机械喷丸对压缩机曲轴耐磨性能的影响,利用表面机械喷丸技术对压缩机曲轴用QT600-3球墨铸
铁进行表面强化处理。研究未处理及机械喷丸处理压缩机曲轴材料表面显微硬度,分析机械喷丸前后压缩机曲轴球墨
铸铁材料的摩擦磨损性能的不同,对机械喷丸处理前后球墨铸铁材料表面显微硬度进行初步分析,利用SEM扫描电镜
对曲轴处理部位进行分析。实验结果表明经过表面机械喷丸处理后,QT600-3压缩机曲轴用球墨铸铁表面硬度值显
著提高,磨损性能大幅改善;强化层优异的耐摩擦能力及强韧性很好地提高了曲轴的力学性能,扫描电镜分析发现机械
喷丸处理试样断口形貌较为平整,强化层与基体清晰可见。
关键词:机械喷丸;压缩机曲轴;耐磨性能残余应力
中图分类号:TG156
文献标志码:B
文章编号:1002-2333(2014)12-0256-03
Study on Wear Property of Compressor Shaft Treated by Shot Peening
WANG Ping HAO Liqiu", SI Xiancheng
(1. SAE Workshop, No. 3 Chemical Factory, Daging Petrochemical Company, Daging 163714, China:
2. Daging Petrochemical Construction Co, Ltd, Daqing 163714, China)
Abstract: To study the effects of shot peening treatment (SP)on wear performance of compressore shaft, the SP was
performed on QT600-3 nodular cast iron which is used for compressor shaft to get surface strengthening. Surface micro
hardness before and after SP process was studied. Wear property and bonding force both before and after SP were analyzed
the SP impacts on antioxidant property were observed. SEM was used to analyze SP area and substrate of the shaft material
The results show that micro-hardness of QT600-3 nodular cast iron was improved obviously, wear property were improved
as well. The good antioxidant ability in the SP layer provides great cutting property of shaft, SEM analysis proves that
sample treated by SP has smooth fracture morphology, in which substrate and SP layer is clear
Key words: SP; compressor shaft; wear performance; residual stress
0引言
层深度较小等。
曲轴是压缩机关键部件之一,其力学性能的好坏可
机械喷丸处理6是一种新型表面强化处理工艺,是
以直接影响到压缩机的使用寿命。压缩机曲轴在服役过一种通过在金属材料表面获得强烈塑形变形层从而获得
程中一直承受交变载荷的扭矩作用,比较常见的失效模表面晶粒细化的技术,制备过程无污染,表面细化结构与
式是轴颈磨损失效,这就要求曲轴材料需要具有较高的基体结合力强,可以显著改善金属材料的强度、硬度、耐
硬度及良好的耐磨性能。随着球墨铸铁技术领域的不断腐蚀性及抗疲劳特性。机械喷丸处理的主要原理是金属
开发,球墨铸铁材料的力学性能也不断得到改善,性价比材料表面在高频率、多方向外力施加载荷的作用下,表面
高的球墨铸铁已成为曲轴制造的主要材料。
晶粒组织细化,并且在不同方向产生纳米级细化。
自球墨铸铁开发后,经过大量研究人员的工作,球铁
本文以压缩机曲轴用球墨铸铁为研究对象,利用表
的抗拉强度最高已经提高到近900MPa,已经超过了碳面机械喷丸处理工艺对球墨铸铁拉伸试样表面进行处
素钢的强度。与锻钢在压缩机曲轴制造中的优势相比,球理,利用X射线衍射分析技术测试了机械喷丸前后试样
墨铸铁不仅具有低廉的成本及便捷的可制造性,同时还表面残余应力分布;采用维氏硬度压痕法测定机械喷丸
兼具优异的吸振性能,良好的耐磨性及对材料表面微小前后球墨铸铁试样表面显微硬度值;采用SEM扫描电子
裂纹不敏感等良好特性,这就使得球墨铸铁越来越成为显微镜对机械喷丸前后试样的断口进行分析,从微观机
代替锻钢类材料制造压缩机曲轴的最好选择2。有文献理上分析了机械喷丸工艺对球墨铸铁材料力学性能的改
研究报道,在振动应力加载后,通过对失效球墨铸铁曲轴善机制。
表面进行扫描后发现,其失效破坏原因在于试样材料表1试验方法
面产生了严重磨损,摩擦磨损进一步导致耐磨强度的降
实验材料为压缩机曲轴用QT600-3型球墨铸铁材
低。防止材料磨损失效的方法很多,目前,比较常用的有料,其化学成分见表1。试样尺寸为50mmx50mmx10mm
表面热处理、滚压、滲碳等工艺。然而,上述工艺均存在一方块试样,实验前用400#~2000#氧化铝静电砂纸对试样
定不足之处,如表面热应力损伤、表面粗糙度较大、强化表面进行打磨,以提高表面质量,然后利用酒精溶液清洗
2561机械工程师2014年第12期