工程機械支重輪軸制作工藝創新

吳愛青 王剛 范憲勇

摘 要：我公司支重輪軸原先采用50Mn，利用先調質再中頻的熱處理方式，生產效率低，遠遠滿足不了市場需求。我公司從支重輪軸材質及熱處理方式等方面出發，開發出了新的輪軸材料45BM，掌握了直徑≤50mm規格45BM輪軸的制作工藝，無需調質直接中頻熱處理即可。對45BM、50Mn輪軸的各項性能進行了分析對比，研究表明45BM輪軸綜合性能優于50Mn。45BM在支重輪軸上的應用不僅大幅降低能源消耗，還能顯著提高生產效率。

關鍵詞：機械；輪軸；工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.040

支重輪是履帶式工程機械底盤件的關鍵零部件之一，它的主要作用是支撐主機重量。挖機在行走中輪體旋轉，軸與內外蓋與主機架聯接，因此支重輪軸承受很大的壓力，對強度等要求比較高。支重輪軸原先采用50Mn，利用先調質再中頻的熱處理方式。傳統輪軸制作工藝生產效率較低，遠遠滿足不了市場需求。我公司從輪軸材質及熱處理方式等方面出發積極創新，開發出了新的輪軸材料45BM，掌握了直徑≤50mm規格45BM輪軸的熱處理工藝，無需調質直接中頻熱處理即可，不僅大幅降低能源消耗，還能顯著提高生產效率，效益顯著。本文主要針對45BM輪軸質量情況及控制要點進行介紹。

1 產品及工藝路線介紹

50Mn材質輪軸工藝路線為：下料、粗加工、調質、半精車、感應熱處理、精加工、磨、成品。45BM材質輪軸，取消了調質工序，減少了調質工序的能源消耗，調高了生產效率。

2 45BM支重輪軸質量情況

為表征45BM輪軸的質量情況，我們與傳統50Mn材質輪軸質量進行了詳細對比。

（1）金相組織。圖1a、1b是兩者硬化層區域的金相組織，均為回火馬氏體，從表面到心部馬氏體遞減。從圖1c可以看出50Mn輪軸的芯部組織為F +P（類）組織，這主要是由50Mn材料淬透性不強導致。圖1d為45BM鋼芯部組織，由于沒有進行調質仍然為F +P（類）組織。

（2）成品軸的壓斷性能對比。壓斷性能是支重輪軸的重要技術指標。圖2為兩種軸的壓斷數據。由此可以看出：兩種軸最大壓斷力均滿足圖紙要求（337kN以上），且45BM軸高于50Mn軸；彎曲強度方面，45BM軸高于原有的50Mn軸；斷點位移兩者相當。

通過壓斷性能試驗表明45BM軸的各項壓斷指標優于50Mn軸，且質量穩定。

3 45BM材料輪軸質量控制要點

根據支重輪軸的外形及材料特征，在熱處理過程中需重點控制以下質量要點。

（1）合適的硬化層深度及芯部硬度。50Mn支重輪軸硬化層深要求為2-5mm，而45BM輪軸由于省略了調質工序，為保證強度，硬化層應相應加深，但是輪軸的兩端有凹槽，硬化層過深容易導致裂紋。我公司經過多次工藝試驗摸索出合理的硬化層深度為4-9mm。當硬化層深超過10，裂紋率大幅增長至3.2%，硬化層深控制到9mm以下，裂紋率<0.1%。芯部硬度需控制在HRC20-25，這樣能使輪軸具備高硬度的表面以及強韌性的芯部，有效提高其承載能力和使用壽命。

（2）淬火后及時回火，并增加補充回火工序。由于支重輪軸的形狀比較特殊，兩端有凹槽，為避免出現裂紋，需及時回火并提高回火充分性及均勻性，我公司要求支重輪軸在中頻感應回火之后增加補充回火工序。

（3）原材料控制。原材料的質量嚴重影響產品的質量穩定性，要求對每個爐號原材料進行入廠檢測，包括化學成分、低倍、端淬、非金屬夾雜等，確保原材料質量穩定。

4 總結

綜上所述，我公司開發的45BM輪軸綜合性能優于原50Mn輪軸，完全可以取代50Mn用于支重輪上。目前45BM輪軸已經在我公司投產產生效益，且市場反饋良好。我公司每年輪軸產量約10萬件，可降本約20萬元/年。45BM輪軸的應用不僅顯著節能降耗，還能簡化生產流程提高生產效率，取得了良好的綜合效益。

作者簡介：吳愛青（1986-），女，山東濱州人，碩士研究生，工程師，研究方向：金屬材料熱處理、熱處理新材料、新工藝開發。