電梯曳引輪球鐵材質的改進及質量控制探討

王茂安

（湖南省特種設備檢驗檢測研究院株洲分院，湖南 株洲 412000）

曳引輪是曳引機上的驅動輪，電梯通過鋼絲繩與曳引輪緣上繩槽的摩擦力傳遞曳引動力傳遞動力。曳引輪要承受電梯轎廂自重、載重和對重的全部重量，在材料上多用球墨鑄鐵，以保證具有一定的強度和韌性。同時，為了減少曳引鋼絲繩在曳引輪槽內的損害，除了選擇合理的曳引輪槽形外，對繩槽的工作表面的粗糙度、硬度做了一定的規定。

曳引輪與鋼絲繩組成的摩擦副是實現電梯轎廂運行的基本條件，而曳引輪質量的優劣，將直接影響到電梯本身的質量和安全運行。曳引輪和曵引鋼絲繩因其價格較低，生產、維護維修的技術較為成熟，使其在現實中得以廣泛應用。基于以上原因，曳引輪在傳動技術、質量方面的優化，具有良好的實用性，也能提高電梯的安全性與可靠性。

1 改進常規曳引輪球鐵的材質

當曳引輪整體處在運行過程中的時候，會因為很多不同種類、形式的原因而出現磨損的情況，所以工作槽位置需要具備良好的硬度、韌性，并且對其耐磨性能方面有嚴格的要求。

事實上，對力學性能以及耐磨損性能產生直接影響的是材料金相組織。當前鑄造工業在技術、設備、生產力方面都獲得了創新優化，并且，當前原材料純凈程度也逐漸在獲得強化提升，合金資源也在持續豐富，曳引輪球鐵的加工制造技術愈加成熟。在對鑄件進行熱處理操作后，可以有效強化提升其硬度、強度等，整體組織也會獲得有效改善，同時，輪槽處理相關技術也隨之得以持續完善。所以，可基于鑄造合金化和熱處理提升曳引輪材料的性能。

1.1 鑄造強化和合金化處理

在針對球鐵進行鑄造熔煉的過程中，因為原材料來源、成本因素的影響，企業在技術與經驗方面各有千秋，而基于國內獨特的技術優勢——稀土鎂球化劑進行鑄造強化，可以提升鑄件表面的抗腐蝕性、抗磨損性。而在針對球鐵進行低合金化的時候，其能夠對鑄件性能進行有效改善。也就是說，球鐵的合金化處理相關技術，能夠獲得極為良好的收效。

1.2 球墨鑄鐵件的不完全奧氏體化正火熱處理

曳引力熱處理正火時能夠提升冷卻速度，產生更多的珠光體。事實上，曳引力在正火之后，能夠讓組織得以細化、均勻化，填補了鑄造人接導致的晶體粗大等諸多組織缺陷。由于一些奧氏體化正火工藝較為簡單，一般應用較為廣泛，在批量生產的過程中，其能夠強化提升機械加工的生產力與精度，盡量規避機床和刀具實際應用中產生的磨損，并且能夠收獲更豐富的經濟效益。

輪槽側面位置的加工處理難度比較突出，粗糙度也比較低，而經過熱處理操作后，能夠有效強化其加工表面的粗糙程度，這對摩擦部分表面的狀況進行了有效改善，槽部的耐磨性更良好。因為細片狀的體重含有薄碳化物，所以有助于其抗磨損性能的提升。而少量碳化物與磷共晶組織由于較脆、強度偏低，存在硫化夾雜物會對其強度產生制約影響，所以一定要對其生成、含量等進行嚴格管控，確保輪槽部具有良好的強度與韌性。因為難以在本體中獲得試棒，也就是說，其一般都是在對應厚度單柱試棒相關間的獲得，并不是工作槽部的真實性能。曳引輪槽位屬于使用部位，基于槽部得到硬度與金相組織，其會對摩擦、磨損性能產生直接影響，應該劃入必檢項目中，企業可依據自身實際經驗進行明確與選擇。

2 高強度球鐵曳引輪實際生產質量的有效管控

在對高強度球鐵曳引輪進行實際生產的時候，不僅要遵照常規球鐵的質量要求進行管控，實際生產中還要著重注意以下方面。

熔煉過程中，一定要基于高純晶的原輔材料，尤其是要嚴格管控鑄造生鐵、回爐料等諸多雜質、毒害元素等進行合理管控。并且使用對應有效的方式對鐵水實際澆筑中的溫度、化學成分等進行合理管控，實時對鐵水的質量進行針對性測量，凈化鐵水的同時進行有效處理。

輪類鑄件造型通常都屬于水平分型，而球墨鑄鐵一般是共晶同時凝固，并且凝固過程中沒有堅固外殼，也不容易進行補縮，如果鑄形的剛度不足，會漲大型腔，形成疏松組織，如針狀開孔類疏松組織。所以，要使用高壓、樹脂砂、覆膜砂等鑄形退讓性小的方式。如果曳引輪的外圓槽位置比較厚，且冷卻偏慢，槽部一定要進行致密組織，基于對打箱時間、金屬外形覆砂的厚度以及外援操部家冷鐵提升冷卻速度等方式的有效管控，來強化提升其強度。生產加工過程中，要基于共晶同時凝固進行補縮，同時還需要使用其他方式進行補縮處理，比如，直接以及釋壓冒口等。冒口冷卻的溫度不同，其硬度較低，外圓槽的硬度交叉。因此，在實際澆注中，應該對鑄鐵不同位置的冷卻速度、溫度等進行調整，這樣來確保鑄件性能，同時，要明確鑄造處理過程中，其化學成分、熱處理工藝、技術等有關，遵照是生產的條件進行過程管控，確保性能與進行組織都是穩定的。如果球鐵在實際應用中產生嚴重的磨損，在實際設計工作中，要予以高度重視。

球墨鑄鐵等諸多等溫淬火技術，如果面對的是幾何尺寸比較負載的工件，其是存在一定局限性的，如果面對的鑄件形態較為簡單，比較適合應用等溫淬火相關技術。企業需要適當增加熱處理技術相關的設備，質量穩定，提升附加值，合理提升成本投入數量是可以的。

球墨鑄鐵的強度較高，具有良好的熱性，其硬度較低，所以前期具有良好的摩擦、磨損性能，同時，會導致槽部形狀機存在一定加工難度，所以需要在實際加工中對技術工藝、刀具等機型及時調整，兼顧等溫處理技術方面的合理調整。因為球墨鑄鐵的性能良好，要對外形尺寸方面進行重新設計，對其質量進行降低，滿足工件輕量化的生產發展趨勢。

3 摩擦副、摩擦、磨損相關問題

3.1 匹配球磨鑄鐵材質曳引輪和鋼絲繩摩擦副的材質

球墨鑄鐵材質的曳引輪，其摩擦因數以及固體自潤滑、減磨減震作用，其具有良好的經濟價值，能夠進行批量生產，可以進行回收利用等，可優先選擇此種材質進行生產制造。

在設計電梯產品的時候，一定要對其材質、作用、使用壽命等情況進行兼顧，電梯應用與維護保養的過程中，雖然鋼絲繩的更換更為便捷，卻不能因此對曳引輪硬度進行簡單提升。

鋼絲繩實際運行中需要承受狡辯張力以及彎曲應力、接觸應力等，其會比鋼絲成承受應力的狀態更加復雜，曳引輪一般需要承受更多摩擦力與接觸壓力，主要的破壞影響形式是微動農村以及點蝕疲勞。鋼絲繩受力狀態比較復雜，鋼絲繩直徑以及繩槽磨損厚度的尺寸差別大，為了能夠對鋼絲繩進行有效保護，要基于鋼絲繩本身的強度、硬度都比曳引輪高為佳，也就是說超過8HRC 的硬度較為適合。規避球鐵材料實際運行中所形成的黏結剪切性磨損，一般情況下，不會應用強度良好的抗磨損鑄件。

3.2 優先選擇應用球墨鑄鐵

因為球磨逐漸具有良好的強度屬性，同時其韌性、塑性屬性都較為良好，具有良好的抗疲勞性質，能夠對曳引輪的磨損問題進行有效解決，也就是說，當鋼絲繩和鋼輪進行匹配的時候，鋼絲繩的疲勞程度、使用壽命會因為輪槽表面強度的變化而產生變化，滑輪繩槽的表面硬度太高、太低，都會直接影響鋼絲繩的使用壽命。而在進行新產品研發的過程中，基于同等材質在滑動磨損試驗機上進行前期、快速地磨損試驗，基于此來縮減進行開發、試驗工作的周期。

4 結語

綜上所述，電梯球磨鑄鐵材質的曳引輪，在經過熱處理以及合金化處理后，能夠強化提升其力學性能，并且對金相組織進行有效改善，基于此，強化提升曳引輪本身的摩擦、耐磨損作用。在進行鑄造與熱處理的過程中，對整個過程進行嚴格的質量管控。優先選擇應用使用強度高、硬度低且具有良好塑性的材料制作曳引輪，可以對鋼絲繩進行有效保護。在對電梯產品進行設計的過程中，基于磨損試驗結果，選擇對應合理地匹配材料，充分發揮出其實際作用。