鑄造工藝對機械軸承座性能的影響探析

鄭曉峰

摘 要 隨著社會經濟的發展，我國的鑄造工藝有了很大進展。這也有效促進了我國工業化事業的機械改革創新的進步，尤其是在大型機械的部件性能優化方面也具有一定的關鍵促進性意義。本文將著重對機械軸承座性能的提升進行研究，主要是探索不同鑄造工藝下的水平影響，從而有效促進我國機械設備性能的提升和改變。

關鍵詞 鑄造工藝；機械軸承座性能；澆注溫度

引言

軸承座是用來支撐和固定軸承的構件，而且還承受和分擔軸承傳來的壓力。它能夠減輕軸承的扭動和振動，為機械設備的正常運作提供保證和支持。因此，軸承座的質量和性能對機械設備的運行起著越來越重要的作用。在軸承座的生產加工中，鑄造是常用的生產工藝，它能獲得較高質量的產品。雖然我國已成為鑄件產量大國，但在技術上還有待提升和加強。為此，本文采用不同的工藝參數進行了機械軸承座鑄件的沖擊試驗和磨損試驗，研究了鑄造工藝對機械軸承座沖擊性能和耐磨損性能的影響，并找出了機械軸承座的最佳鑄造工藝參數。

1 研究鑄造工藝對機械軸承座性能影響的背景分析

軸承在實際的工作過程中不僅僅能夠降低由于大量摩擦力對機械設備的工作過程中造成不同程度的磨損狀態，延長機械設備的使用壽命，而且還可以有效保證其回轉的精度，將機械本身承載的多種負荷進行壓力的分解，使得機械設備的性能和安全可靠性被進一步的提升，從而使得機械設備的使用性能在一定的范圍內發揮出最大的作用。對于軸承的生產加工和鑄造來說，由于其結構的復雜性和質量的不穩定性，很容易由于受到不均衡的熱環境影響而導致其形態發橫變化，這樣對于鑄造工藝的要求也變得越來越嚴格和苛刻了。因此，本文對于機械軸承座鑄件的沖擊試驗和磨損試驗進行了不同工藝參數影響下的研究，主要是為了探索鑄造工藝對于機械軸承座性能的影響，從而找出最適合的鑄造工藝參數，幫助我國機械設備進行現代化的改革創新[1]。

2 實驗材料與方法研究分析

2.1 試驗材料和鑄造工藝參數

試驗材料為機械軸承座用ZG35CrMo鋼。軸承座的尺寸為2360mm×1640mm×1280mm，壁厚為52～256mm。其化學成分采用SPECTROXEPOS型X射線光譜儀測試。鑄造工藝選取重力澆注系統。

2.2 鑄造工藝參數

為了在一定程度上提升機械軸承座性能，必須要在鑄造的時候對其工藝參數進行研究，一般是借助重力澆注系統來研究其鑄造工藝參數，具體的鑄造工藝參數選擇如下：當澆注溫度控制在1460℃、1480℃、1500℃、1520℃、1530℃、1540℃、1560℃，這一溫度區間的澆注時間都是90S，而1530℃的情況較為復雜，需要研究其在同一溫度，不同澆注時間下的機械軸承座性能研究，將時間控制在45S、60S、75S、105S、120S之內。

2.3 測試方法

沖擊試樣為標準V型缺口試樣。試驗后的斷口形貌用JSM6510型掃描電子顯微鏡（SEM）進行觀察。試樣尺寸為準50mm×10mm試樣的磨損試驗在MM200型磨損試驗機上測試。具體參數為400r/min轉速，100N工作壓力，30min磨損時間，并于室溫下進行相關測試。為了保證試驗的結果準確且具有可比性，必須保持磨損材料的表面一致。試樣磨損后的形貌圖用JSM-1型掃描電鏡進行觀察[2]。

3 試驗結果

3.1 沖擊性能

整個軸承座的沖擊吸收能夠隨著澆注溫度的升高而呈現出先增大后減小的發展趨勢。把澆注溫度控制在1460℃的時候，試樣的沖擊吸收能力為69J，這時候的沖擊性能是最差的；當澆注溫度在1480℃的時候，其沖擊吸收能力為75J，比起之前的增加了9%；而試驗后期澆注溫度為1520℃時，沖擊吸收能力又被增強28%，達到了88J；后期澆注溫度為1560℃時，沖擊吸收能力有所小江，為82J。因此，為了使得機械軸承座性能呈現出最佳的結果，要選擇澆注溫度為1530℃左右最為適宜。

3.2 導熱性能分析

在加熱過程中溫度過高，標鋼可能會導致鑄件發生脫碳的現象，根據錳鋼的厚度能夠對保溫的時間進行計算，主要采用25mm/h的計算方法，這樣能夠確保組織的碳化物能夠充分溶解。再進行預熱和加熱兩個操作之后，需要采取迅速冷卻的方法，這樣能夠起到韌性處理的作用。如果想要水韌處理的方式，則要確保入水的溫度需要保持在1000℃左右，在入水時要進行三次以上的擺動。在整個過程中，需要采取循環水注入的方式進行冷卻，這樣能夠防止水溫過高。水韌處理要在450℃的情況下保持8h左右，這樣能夠提高錳鋼的強度，最終達到提高錳鋼的整體耐磨性能。在水切處理的過程中，對于溫度的控制要十分精準，當溫度大于450℃時，會使得碳化物發生變化，這樣會降低錳鋼的韌性，不能使錳鋼達到高耐磨的性能。

3.3 耐磨損性能

當澆注時間為45s時，試樣的磨損體積為41×10-3mm3，此時試樣的磨損體積最大。當澆注時間達到60S時，磨損體積相對于前一個時間段減少了15%，磨損體積為35×10-3mm3，磨損體積在90S的時候，達到了最小值，磨損體積為14×10-3mm3；在后期更長時間的澆筑過程中，磨損體積又會慢慢增加。因此，為了使的機械軸承座性能呈現出最佳的結果，綜合不同澆注溫度和澆注時間處理下的軸承座試樣的沖擊性能和磨損性能試驗結果，當澆注溫度為1530℃，澆注時間為90s時，軸承座的沖擊性能和耐磨損性能均達到最佳效果，澆注溫度應優選為1530℃，澆注時間應優選為90s。

4 結束語

綜上所述，為了有效促進我國工業化水平的發展和進步，對于相應的機械設備性能提升也需要進行良好的控制和優化。在很多不同規模的機械軸承座使用過程中，往往會由于使用時間過長而導致構件本身的性能受到影響而影響其使用壽命。因此，本次研究對機械軸承座性能的提升注重對其鑄造工藝進行提升，最后能夠明確的發現機械軸承座的性能會受到澆注時間和澆筑溫度等因素帶來的影響，從而幫助我國相關行業的工作人員能夠對機械軸承座性能的提升進行一定優化措施的制定和改革創新。

參考文獻

[1] 王益輝，王紅閣.鑄造工藝對機械葉輪鋁合金性能的影響[J].熱加工工藝，2018，47（07）：105-107，111.

[2] 任韶安，孫鑫志，李修楊.大型鑄鐵件的發展及對鑄造材料的新需求[J].鑄造技術，2012，34（6）：75-78.