1 裂紋現(xiàn)象 

履帶式工程機(jī)械由鏈輪驅(qū)動(dòng)履帶實(shí)現(xiàn)行走，因此鏈輪是履帶式工程機(jī)械的重要受力部件。產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果表明，我公司某些型號履帶式工程機(jī)械所用鏈輪的裂紋率較高，其中 20t 級 8190-MK-AS001 型鏈輪裂紋率高達(dá)40%，20t 級 8190-MO-AS001 型鏈輪裂紋率高達(dá) 20%。鏈輪裂紋率居高不下，給公司的產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益和企業(yè)形象帶來不良影響。

2 市場調(diào)研

為 了 查 找 鏈 輪 產(chǎn) 生 裂 紋 的 原 因， 我 們進(jìn) 行 了 市 場 調(diào) 研。8190-MK-AS001 型 和8190-MO-AS001 型鏈輪根據(jù)歐美相關(guān)簡圖設(shè)計(jì)，其主要特點(diǎn)是設(shè)有花欄、排泥槽較深，其缺點(diǎn)是形狀復(fù)雜、鑄造工藝性較差、容易產(chǎn)生裂紋。裂紋率高的 2 種鏈輪如圖 1 所示。

而小松 PC200 型 20T 級挖掘機(jī)鏈輪上沒有花欄，且排泥槽較淺，如圖 2 所示。小松其他噸位挖掘機(jī)所用鏈輪的設(shè)計(jì)風(fēng)格也是形狀簡單、無花欄或花欄、無排泥槽或排泥槽較淺，其優(yōu)點(diǎn)是鑄造工藝性好、不容易出現(xiàn)裂紋，如圖 3 所示。

其他國家履帶式工程機(jī)械所用鏈輪，其特點(diǎn)也是無花欄、無排泥槽、形狀簡單，其優(yōu)點(diǎn)是鑄造工藝性好、不容易出現(xiàn)裂紋，如圖 4 所示。

3 原因分析

鑄件產(chǎn)生裂紋的一般原因有鑄件壁厚不均勻、結(jié)構(gòu)圓角偏小或 2 個(gè)直角相交等不合理設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)圓角偏小容易導(dǎo)致應(yīng)力集中，形成裂紋。形狀復(fù)雜、厚壁不均勻，造成在澆注過程中冷卻速度不均勻，金屬溶液填充效果不好，不利于形成補(bǔ)縮的溫度梯度。溫度分布極不均勻，厚度大的部位容易產(chǎn)生較大變形并形成裂紋。

分 析 認(rèn) 為， 由 于 8190-MK-AS001 型 和8190-MO-AS001 型鏈輪的形狀復(fù)雜，造成其鑄造工藝性差，鑄造后容易產(chǎn)生裂紋。鏈輪為鑄鋼件，其機(jī)械性能優(yōu)于鑄鐵，但其鑄造性能不如鑄鐵。為防止鑄鋼材質(zhì)的鏈輪產(chǎn)生裂紋，應(yīng)使其壁厚均勻、無尖角和直角，結(jié)構(gòu)力求簡單。

4 改進(jìn)方法

根據(jù)原因分析，我們通過技術(shù)攻關(guān)，對8190-MK-AS001 型和 8190-MO-AS001 型鏈輪鑄造毛坯的結(jié)構(gòu)及加工工藝進(jìn)行了改進(jìn)。設(shè)計(jì)方面，簡化結(jié)構(gòu)形狀，去掉花欄，將排泥槽變淺，適當(dāng)加大圓角。為了實(shí)現(xiàn)鑄件順序凝固，工藝方面將厚度較大的部位朝上并在其頂部設(shè)置冒口，以建立自下而上的凝固順序，有利于形成補(bǔ)充的溫度梯度，可有效防止裂紋的產(chǎn)生。改進(jìn)后這 2 種型號鏈輪的結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。

 5 改進(jìn)效果

我們對改進(jìn)后的這 2 種鏈輪進(jìn)行了試制驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明，改進(jìn)后的 8190-MK-AS001型和 8190-MO-AS001 型鏈輪的裂紋率分別由40%、20% 降至 1.58%、0.68%。

作者：王志成、郝淑敏、王宏權(quán)、閆召君

來源：《工程機(jī)械與維修》2018年第6期