提高耐磨性（共7篇）
提高耐磨性 篇1
火炮零部件失效的主要原因是零部件表面的过度磨损。如果火炮零部件的耐磨性比较差, 非常容易造成精度下降, 这样不但会导致材料消耗, 而且会影响火炮的使用寿命和可靠性, 在修复过程中, 还会花费大量的人力和物力。随着科技不断进步和军事变革的需要, 大大提高了对火炮可靠性的要求, 一般来讲, 火炮零部件的耐磨性很大程度决定了其可靠性。因此, 提高火炮零部件的耐磨性和对其磨损进行控制已成为火炮设计生产的一个十分重要的问题。
1 国内火炮零件磨损现状
火炮在射击过程中, 在高温高压高速的条件下, 零件磨损非常普遍, 特别是身管的磨损, 对火炮的可靠性具有很大的影响。
一般来讲, 火炮身管磨损产生的因素主要有以下三点。一是火药气体的热烧蚀。在影响火炮身管内膛烧蚀磨损的诸多因素中, 热起着主导和控制作用。内膛温度升高, 机械强度将急剧下降, 从而使内膛烧蚀磨损量增大。二是火药气体的化学烧蚀。火炮发射时会产生高温、高压的火药气体, 使炮管内膛产生一系列化学反应, 这将进一步加剧火炮身管内膛的烧蚀磨损。三是炮管的机械磨损。除了火药气体的热烧蚀和化学烧蚀, 弹丸高速运动产生的机械磨损也是火炮身管磨损的主要因素。
火炮其他零件的磨损状况与一般工程机械的零件磨损是类似的, 由于动静载荷与摩擦的存在, 零件与零件的接触面存在不同程度的磨损, 相对运动大, 摩擦比较剧烈的零部件磨损尤为严重。
2 深冷处理技术的原理和工艺
深冷处理是通过改变金属材料的内部结构来改善材料力学性能和加工性能的一种工艺方法。深冷处理是相对于热处理来说的, 一般来说, 将0~-100℃的冷处理定义为普通冷处理, 将冷却温度低于-130℃的冷处理称为深冷处理。深冷处理主要是通过冷却介质降低材料的温度, 是目前最新的强韧化处理工艺之一, 冷却介质常用液氮。
2.1 残余奥氏体的产生与危害
钢件在进行淬火处理时, 奥氏体转化为马氏体, 从而使钢的硬度和强度明显提高。钢在淬火冷却时, 温度降低到一定值时, 奥氏体才开始转变为马氏体, 这个温度我们称之为马氏体开始转变点, 用Ms来表示。温度继续降低到一定值时, 奥氏体完全转化为马氏体, 这个温度我们称之为马氏体终止转变点, 用Mf来表示。马氏体开始转变点 (Ms) 和终止转变点 (Mf) 很大程度上受到钢的含碳量影响, 钢的含碳量越高, 马氏体开始转变点 (Ms) 和终止转变点 (Mf) 都会降低, 对于大多数钢来说, 淬火冷却到室温 (20℃) 时奥氏体转化为马氏体不会完成, 使部分奥氏体保留下来, 即残余奥氏体。当钢中含碳量达到1.0%~1.4%时, 淬冷到室温的残余奥氏体会多达20%~40%。
残余奥氏体对钢件的危害很大。残余奥氏体硬度较低, 如大量存在会明显降低钢件的硬度;同时, 还会由于钢件使用过程中发生微量马氏体转变导致零件尺寸的变化。
2.2 深冷处理的原理
深冷处理可以有效提高材料的耐磨性, 主要有三个原因。第一, 深冷处理可以使材料内部的残余奥氏体转变为马氏体, 从而提高材料的硬度。第二, 深冷处理可以使马氏体内析出弥散碳化物, 从而提高材料的强韧性。第三, 弥散碳化物的析出降低了马氏体的含碳量, 从而使材料的塑性得到了改善。在以上三个因素的综合作用下, 使深冷处理后的材料耐磨性大大提高。
2.3 深冷处理的工艺
深冷处理采用的制冷剂多为液氮。使用液氮作为制冷剂的原因主要是它的制冷温度可以达到-196℃, 同时经济、无污染。目前用液氮为制冷剂进行深冷处理的方式主要有液体法和气体法两种。用液体法进行处理时液氮与工件直接接触, 可控性不强, 因此很少使用, 这里主要介绍气体法。气体法主要利用液氮的汽化潜热或低温氮气制冷, 在处理工件时使氮气经喷管喷出后在深冷箱中汽化, 通过控制处理过程中氮气的输入量可以有效的控制降温速率, 从而实现深冷处理温度的精确控制, 并且在处理时没有热冲击作用, 因此在研究中被广泛采用。
对于黑色金属的深冷处理工艺一般采用深冷急热法和冷热循环处理法。两种方法均可降低材料的内应力, 提高尺寸稳定性, 减少加工变形, 提高强度和韧性, 改善力学性能。一般来说, 冷热循环处理法的效果要好于深冷急热法。
3 基于深冷处理技术提高火炮零部件耐磨性技术研究
前面主要研究了深冷处理的由来、原理和工艺, 那么深冷处理对火炮零部件耐磨性影响是怎么样的呢, 我们来共同研究一下。
3.1 深冷处理提高火炮零部件耐磨性技术研究
目前深冷处理研究领域中, 钢是最常见的研究对象, 特别是对工具钢的研究。通过研究和报道, 一般认为深冷处理可以很大程度的提高材料的耐磨性。火炮零件的材料, 炮钢也是钢的一种, 因此, 深冷处理技术应用于火炮零件耐磨性的提高从理论上是可行的, 至于其作用如何, 我们通过一个实验来进行探究。
实验的总体思路是:取炮钢样件五个, 分别编号0-5号, 对0-5号样件分别进行相同温度、不同次数的深冷-回火处理, 0-5号处理次数分别为0、1、2、3、4、5次, 然后测量样件的硬度, 通过对比, 来研究深冷处理对火炮零件的作用。
硬度测量进行显微硬度测量和布氏硬度测量。显微硬度测量是在显微硬度计上进行的, 显微硬度计用较小的力就可以测出工件的硬度值, 在测量的同时还可以观察工件金相, 对不同的位置测量出不同的硬度值, 提高了测量的准确性。通过硬度测量, 实验数据, 显微硬度三次测量结果平均值 (HV) 由0号到5号工件分别为360.0、540.5、553.8、608.8、667.9、736.0;布氏硬度测量值 (HB) 分别为37.8、52.6、55.2、58.9、63.5、75.2。
通过实验数据可以看出, 炮钢在进行深冷处理后, 硬度明显高于未处理工件, 且深冷-回火处理次数越多, 硬度越高。此外, 经过深冷处理的工件硬度显著提高, 是未处理工件的1.5到2倍。
实验表明, 深冷处理可以有效的增强炮钢的硬度, 同时在深冷处理过程中, 由于金相组织的改变, 炮钢的强韧性和塑性也有所提高, 综合起来就使炮钢的耐磨性提高。由此可见, 深冷处理可以提高炮钢的使用寿命。
3.2 火炮零部件深冷处理时的注意事项
由实验结论可以得出, 火炮零部件是可以通过深冷处理来提高耐磨性进而提高寿命的。如对火炮零部件深冷处理还需要注意以下几点, 仅供参考。
3.2.1 火炮零件淬火后应立即施行深冷处理
由于在炮钢的淬火冷却过程中间停留有奥氏体稳定化效应, 为了使炮钢在淬冷到室温, 然后继续冷却时有更多的奥氏体转变为马氏体, 淬火后应立即施行深冷处理。
3.2.2 低温保持只需冷透即可, 不必太长时间
残留奥氏体转变成马氏体的量只取决于冷却达到的温度, 因为残留奥氏体转变为马氏体在低温冷却的瞬间即完成。所以低温保持时间只需使工件从外到里冷透, 不必在低温保持太长的时间。
3.2.3 深冷处理后会产生应力, 需回火处理
由于炮钢淬火后施行冷处理会导致残余应力增大, 处理不当工件会开裂, 故深冷处理后必须立即进行低温回火。这样也保证了炮钢的力学性能达到要求。
3.2.4 为保证零件尺寸, 需循环处理
为了减轻奥氏体稳定化效应, 一般零件淬火后须先冷处理, 然后再施行160~175℃的低温回火。但对于火炮零件, 为使其奥氏体和尺寸稳定, 经常先回火再冷处理或回火+冷处理多次循环。
3.2.5 深冷处理时要用纸张包裹
为了减少火炮零件的应力和畸变, 减少淬火到室温的残留奥氏体量, 其淬火加热温度应尽可能低, 深冷处理时将钢件缓慢冷却到0℃以下, 为此在冷处理前火炮零件最好用纸张包裹。
摘要：目前, 随着科学技术的不断发展及我军多样性军事变革的不断深入, 我国的军事实力显著增强, 各种新装备层出不穷。随着装备越来越多, 装备的可靠性对于战场的影响日益增加。据统计, 磨损是影响装备可靠性的主要因素, 提高装备零部件耐磨性对于提高装备可靠性有着毋庸置疑的意义。虽然火炮是传统武器, 但作为“战争之神”, 仍是陆军地面火力突击的骨干力量。因此, 提高火炮零部件耐磨性的研究仍具有重要意义。
关键词：火炮磨损,提高耐磨性,深冷处理
参考文献
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提高绞刀耐磨性的实践经验和方法 篇2
通过使用我们发现合金丝有以下几个特点: (1) 烧焊之后的绞刀表面光滑平整, 不需要打磨, 使用起来阻力小耗电量低; (2) 采用的烧焊设备是气保焊机, 对比传统电焊机效率提高一倍, 单纯焊螺旋绞刀的话一年下来可以省下一个焊工; (3) 最大的优点就是这种合金丝能焊厚, 能重复堆焊, 耐磨性能大幅提高, 烧焊好的绞刀上机之后两个月基本上不用维修, 减少了停机次数。下面详细介绍一下耐磨绞刀的正确烧焊方法。
首先, 在焊接时焊工要调节好焊机的电流和电压, 我厂采用的是上海通用焊机厂的500型气保焊机。在焊丝安装过程中我们遇到的主要问题是, 买来的新焊机通常配套送丝轮是直径1.2 mm规格的, 但合金丝直径是1.6 mm的, 起初不知道, 安装完合金丝以后, 使用时出现卡丝或者丝不动, 出现把丝压扁的现象致使烧焊工作不能正常进行。后来把送丝轮和导电嘴按照焊机说明书都换成1.6 mm规格问题就解决了。一般合金丝焊接电流在200 A～220 A, 电压在28 V～30 V。焊工焊接时特别要注意, 为了减少旋转的阻力, 建议顺着绞刀工作时旋转方向烧焊合金丝, 如果是从绞刀边缘向轴套方向横着焊, 焊后的焊缝与绞刀旋转方向相垂直, 会增大阻力, 正确焊法及焊后的绞刀见图1。
其次, 每道焊缝一次性行走距离不要过长, 以保证平整度, 每节绞刀面分为几个区堆焊, 将一节50绞刀面分为了四个区, 如图2, 然后按顺序焊接。如果是多层烧焊, 一定要按顺序焊完第一层焊缝后, 再从头按顺序焊接第二层焊缝, 这样焊接到第4区的时候, 第1区可以有足够的时间降温, 焊第1区时, 第4区又有足够的时间降温, 这样焊后的绞刀变形程度大大减少。另外, 在焊接时, 焊工手持焊枪左右微微加一些摆动, 如图3所示, 这样可增加单道焊缝的宽度, 使得每道焊缝宽度在25 mm～30 mm即可, 这样可大大提高焊后绞刀的平整度。
再次, 由于螺旋绞刀各部位的磨损程度不同, 对于磨损程度大的地方要加强堆焊, 增加焊缝层数和厚度, 对于磨损程度小的地方可适当减少堆焊厚度和层数。对于磨损最严重的头节绞刀要满焊。绞刀侧面和最外圆磨损最严重处焊三层大约7 mm。靠近绞刀轴的地方磨损小, 焊两层厚度5 mm。
提高耐磨性 篇3
据有关数据显示, 约有20%左右的轧辊属于非正常消耗。目前, 降低轧辊消耗的途经主要有以下几种: (1) 采用高速钢轧辊。此类型轧辊能提高轧辊的耐磨性和抗疲劳性能, 提高生产效率和经济效益, 但其轧辊吨钢成本高, 为配合整条轧制线的轧辊强度和性能的需要, 其适用的轧辊架次和范围有一定程度的限制, 适用范围狭窄。 (2) 扩大辊径或轧辊孔型设计改造。此方法可行度较高, 但效率较低, 适于长期的降低辊耗的需求, 孔型设计的优化改造也有一定的技术局限性。 (3) 提高轧辊的综合管理能力。通过不同规格轧辊的循环利用、冷却润滑、轧辊的保养维护以及轧辊的再修复加工等方法, 提高轧辊的使用周期。此方法可行度较高, 适用范围也较广。长期综合管理的有效模式利于控制轧辊的成本消耗。
山东钢铁股份有限公司济南分公司 (以下简称“济钢”) 第一小型轧钢厂引进了一种新轧辊表面处理方法, 即豪克能技术。
1 豪克能技术原理
豪克能是一种由电能转换的、高频 (频率是30 k Hz) 、高能量密度 (是超声波能量的40倍) 的, 且振幅很小的超声波能和冲击能的复合能量。
豪克能设备工作原理:利用金属在常温状态下的冷塑性的特点, 将豪克能应用在零件表面, 对零件表面进行无研磨剂的研磨、强化和微小的形变处理。
豪克能对零件具有冷、热加工双重作用: (1) 降低表面粗糙度:Ra可达0.05μm; (2) 零件表面显微硬度提高20%以上, 表面晶粒细化; (3) 改变零件原有的应力场, 将拉应力转化为理想可控的压应力, 耐磨性提高50%以上, 疲劳寿命提高几十倍; (4) 豪克能技术基础上的加工是能量加工, 不去除零件表面材质, 不但不产生应力而且调节原有应力场, 将零件原有的拉应力转换为可控的压应力, 提高零件的疲劳寿命。
豪克能加工前后样品横断面金相组织照片对比如图1、图2所示。豪克能加工金属表面微观结构细化分析如图3、图4所示。由图可以看出:豪克能加工后表面形成了塑性流变组织, 变形层厚度约为200μm;通过这种特殊塑性变形方式可以使材料表层附近的晶粒细化至纳米量级;晶粒细化层具有高强度、高硬度、高延展性和韧性以及优异的耐磨耐蚀性等[1]。
2 应用试验
2.1 轧制工艺及设备
济钢第一小型轧钢厂主要产品是钢筋混凝土用热轧带肋钢筋, 规格为Φ12~Φ40mm。
产品工艺流程:坯料准备→坯料加热→粗连轧→中连轧→精连轧→倍尺剪切→冷却→定尺剪切→分检→包装→入库。
棒材生产线有18架轧机, 粗轧区域平立交替6架、中轧区域6架、精轧区域6架。
2.2 试验产品
此次试验规格Φ22 mm、Φ25 mm螺纹钢,
2.3 试验轧辊
实验轧辊为连轧线上精轧区域的第一道, 也就是通用K4架, 轧辊的孔型断面如图5所示。K1成品线轧制速度为17.5m/s (Φ22 mm) 、15.5m/s (Φ25 mm) , 钢坯出炉温度是1000~1030℃。实测K4架次轧制速度为7.468m/s (Φ22 mm) 、6.850m/s (Φ25 mm) ) , 钢坯温度在700℃左右。
试验辊参数:
(1) 辊身直径:Φ360mm;
(2) 辊身表面硬度:HS45~46;
(3) 表面粗糙度:Ra1.1~1.3;
(4) 轧辊材质:镍铬钼铌球墨 (Ⅱ) 离心复合铸铁;
(5) 主要化学成分如表1所示。
2.3.2 豪克能加工轧辊过程
将轧辊置于豪克能轧辊数控车床上找正, 四爪夹紧轴头端, 中心架支撑辊颈, 尾座顶尖顶紧轧辊中心孔。机床加工线速度33m/min, 纵向走刀量0.3mm/r, 豪克能刀具接触压力0.6MPa (气动压力) , 加工部位为辊身孔槽及过渡圆弧。先从右端孔槽开始, 依次向左, 单根轧辊加工时间90 min, 两根辊合计加工时间180 min。
2.3.3 豪克能加工轧辊情况
(1) 辊身尺寸:Φ359.98mm (在原先尺寸基础上减0.02mm) ;
(2) 辊身表面硬度:HS55~56 (提高20%以上) ;
(3) 表面粗糙度:Ra0.36~0.37;
(4) 孔槽深度尺寸:沿圆周方向均分三点, 用深度尺测量, 数据取平均值, 结果如表2所示。
3 试验结果对比
3.1 使用豪克能技术处理的轧辊
(1) 孔槽使用后深度尺寸减去孔槽使用前深度尺寸就是实验周期内每个孔槽的磨损值, 磨损值如表3所示。
(2) 正常情况下在一个孔槽上轧制的钢材越多, 该孔槽磨损的就越严重。轧钢量与孔槽磨损值的比值越大, 说明该孔槽的耐磨性和抗疲劳性能越好。每个孔槽轧钢量与孔槽磨损值的比值如表4所示。
3.2 未使用豪克能技术处理的轧辊
孔槽磨损值如表5所示, 孔槽轧钢量与孔槽磨损值的比值如表6所示。
3.3 对比分析
3.3.1 轧钢量与磨损值比值
实验轧辊和未用豪克能加工轧辊孔槽的轧钢量与孔槽磨损值比反映了孔槽的耐磨性和抗疲劳性能:比值越大, 孔槽的耐磨性和抗疲劳性能越好;比值越小, 孔槽的耐磨性和抗疲劳性能越差。轧钢量与孔槽磨损值比柱状图见图10。
由图10可以看出:
(1) 同样的情况下, 上轧辊孔槽的磨损比下轧辊孔槽磨损更严重, 这是因为在轧制毛坯的过程中, 上轧辊孔槽与毛坯接触的力更大, 磨损也更严重。
(2) 同样的情况下, 轧制Φ22 mm毛坯比轧制Φ25 mm毛坯孔槽磨损更严重, 这是因为轧制Φ22 mm毛坯时, 毛坯滑动速度大于轧制Φ25 mm毛坯的速度, 轧辊孔槽与毛坯接触的面积小于轧制Φ25 mm毛坯。
(3) 用豪克能加工轧辊孔槽的轧钢量与孔槽磨损比值均大于未用豪克能加工的轧辊孔槽的轧钢量与孔槽磨损比值。
3.3.2 耐磨性和抗疲劳性能对比
用豪克能加工后轧辊孔槽耐磨性和抗疲劳性能好于未用豪克能加工的孔槽, 图11是耐磨性和抗疲劳性能比较的柱状图, 柱形长度差越大, 耐磨性和抗疲劳性能越好。
3.3.3 综合对比分析
使用豪克能加工后, 孔槽轧钢量与孔槽磨损值平均值:上轧辊孔槽为2878.76, 下轧辊孔槽为3425.37;未用豪克能加工轧辊, 孔槽轧钢量与孔槽磨损值平均值:上轧辊孔槽为1142.74, 下轧辊孔槽为1183.04。其比较柱状图见图12。
由图12可以看出, 豪克能加工后, 上轧辊孔槽耐磨性和抗疲劳性能提高了151.92%, 轧辊孔槽耐磨性和抗疲劳性能提高了189.54%。
4 结论
豪克能技术能有效提高热轧辊孔槽耐磨性和抗疲劳性能1.5倍以上, 从而使轧辊消耗得以有效降低, 轧辊的使用寿命延长。
参考文献
提高耐磨性 篇4
普通水泥砼路面由于具有较高的抗压、抗弯拉强度、抗磨耗能力以及较好的水稳定性和热稳定性,近年来在我国新建、改建的公路和城市道路工程中得到了大量的应用。但普通水泥砼路面在具备上述突出优点的同时,由于水泥砼的力学特性,亦存在一些缺点,如:为解决水泥砼因温度影响而产生温度应力所设置的胀缝、缩缝,因施工工艺原因设置的施工缝等,这些接缝的设置使得施工变得相对复杂,形成了普通水泥砼路面的薄弱部位。大部分普通水泥砼路面的病害都因接缝的破坏而产生。下面笔者将结合所在城市市政道路施工和使用情况,探讨如何解决普通水泥砼路面断裂破损和磨耗破损等相关问题。
2 普通水泥砼路面破损现状及成因
2.1 普通水泥砼路面的病害表现
据相关市政工程档案资料记录,柳州市自上世纪80年代初开始,在城市的主干道使用普通水泥砼路面。随着交通流量的逐年增大,大批已建成的道路虽然保持着结构的整体性,但也出现了一些难以维修的缺陷。其病害主要表现在三方面。
(1)普通水泥砼路面的耐磨性能差。大部分路面已经被磨得露砂和露石,路面局部出现凹坑。
(2)水泥砼板断裂。市内每条路都有不同程度的断裂,以角隅裂缝最为常见,斜向、横向裂缝次之,纵向裂缝较少。
(3)普遍出现接缝拓宽和水泥砼板边角被顶裂等现象。具体表现形式为填缝料的老化、脱落,以致路面的水顺缝流入路基产生唧泥,一定时间后造成相邻水泥砼板块的相对沉陷和隆起,出现错台,从而导致接缝处的砼碎裂和破损。
2.2 普通水泥砼路面磨耗破坏的成因
(1)强度不足。上世纪80年代初及中期,柳州市大多使用小型自落式拌和机甚至人工拌和,配料计量全部人工操作,劳动强度大,准确性难以保证,砼工艺质量差。笔者通过对部分保存在某公司试验所的相应项目的砼强度试验资料的统计发现,现场自拌砼离差值和根方差值远大于拌和站(商品)砼。排除资料中可能存在的人为因素,可以推断出部分砼的强度质量未达要求。
(2)砼浇筑时出现离析、泌水、过振现象,降低了路面的面部强度,易于磨耗。离析现象的出现有几种原因,如配合比不合理,拌和不充分,运输距离过长、时间过久而进仓前未二次拌和,振捣不充分等;泌水现象的发生应考虑水泥和外加剂的品种质量和掺加量问题;过振则可能是由于施工人员特别是操作工的技术熟练程度及施工经验不够。
(3)水泥砼养护不当导致路面强度(特别是表面强度)达不到应有的水平,路面易于磨耗,其通常表现为养护时间不足、缺水和养护温度过低。普通水泥砼一般要求养护28d。一些普通水泥砼路面因非技术原因过早开放交通,一方面,使路面砼未能有足够的养护时间;另一方面,外力的作用干扰了砼内部化学结构的形成,甚至直接破坏砼表面,使得砼的强度降低。养护过程中如果缺水,水泥的水化反应不充分,亦会直接影响砼强度的提高。此外,普通砼养护期强度的提高与养护温度在一定区段内几乎呈线性关系,因而提高砼的养护温度意义重大。当养护环境温度小于5℃时初浇砼停止凝结,强度停止提升。冬季施工时如果没有对其足够重视,水泥砼极易出现养护温度过低的现象。
2.3 砼板断裂的成因
总的来说是砼板所受应力超过其强度,从而使水泥砼面板产生裂缝,具体包括设计、施工和使用等因素的影响。
(1)设计原因。如砼板太薄,难以承受重轮载;板的平面尺寸过大,使温度应力相对过大;设计标号过低;水文地质情况勘察不足;车流量预计不足等。
(2)施工原因。如砼强度未达设计要求(原因同于磨耗破坏的成因);砼养护期间收缩应力过大;基础质量未达要求等。砼养护期间收缩应力过大发生在水泥砼终凝后数十小时,此时的砼强度较低,如果环境温差较大,其产生的温度应力会将未及时切缝的砼路面板拉裂。而基础质量达不到要求,则主要表现为基础压实不足、基础材质不良。如基础压实不足、在工程交付使用后路面基础易在荷载的作用下产生塑性变形,使砼面板下架空失去支承,水泥砼此时因以薄弱的抗弯能力抵抗强大的弯矩而被破坏。基础材质不良亦然。
(3)使用原因。如车载超标等。
2.4 接缝拓宽和砼板边角被顶裂的成因
(1)接缝充填料老化、脱落,坚硬杂物落入缝中,当接缝产生膨胀时因其挤压而被破坏。接缝填缝料老化、脱落的原因之一是维护不足,在其出现老化现象时应及时维护处理。
(2)施工中未予以充分重视或存在偷工减料现象,如填料成分未达要求、填缝未做认真清理等。比较常见的是以简单的沥青浇注填缝取代马蹄脂填缝、缝隙深处未做清理等。
(3)施工中砼拆模时、早期养护时操作不慎致使砼边角受挤压、碰撞,形成隐性破坏;或养护时边角长时间暴露致使缺水,导致边角砼强度不够,最终造成破坏。
3 从施工技术管理角度提高路面抗裂能力及耐磨性
提高砼路面抗裂性、耐磨性应从提高砼质量、改进施工工艺、严格施工管理、加强砼养护等方面着手。
3.1 保证水泥砼质量
选用高质量的商品砼,杜绝小型机具现场拌和及人工拌和。实践证明,与现场搅拌水泥砼相比,商品砼是由专业的生产企业生产,这些企业大多配有先进的生产设备,计量精确,搅拌均匀,有完善的质检系统,能够保证质量。而且采用商品砼可以减少现场材料的堆放,有利于保护环境,文明施工,并能加快施工速度,节省时间。
3.2 改进施工工艺,严格施工管理
砼路面的耐磨性利用了砼的上层强度,因而增强其耐磨性就是要提高砼上层2cm～5cm深度范围内的密度和强度。柳州市一直采用人工操作的砼摊铺成活机具,有一套习用已久的方法,即:先用插入式振动棒间距60cm呈“品”字形振捣,再用平板振动器振实,砼面层用200mm钢管滚筒滚动刮平,最后人工做面成活。这套施工方法的缺陷在于:砼内部靠振动棒振捣密实,在振点周围面层聚积砂浆,而振点之间面层的砂浆则相对较少,砼面层的水泥砂浆薄层不均匀,这是砼路面不耐磨的根源;而用钢管滚动刮平,在摊平砼面层的同时也把砼面层振捣后泛起的部分砂浆刮走,导致不能砼面层所需的足够的砂浆厚度,砼面层砂浆厚度不均匀,造成做面的困难,易导致路面露石。要解决以上存在的问题,可采取以下改进措施。
(1)用插入式振动棒完成振捣后,再用平板振动器纵横交错全面振捣,纵横振捣时应重叠10cm～20cm,直到砼面层出现镜面似的水泥砂浆薄层。
(2)取消钢管滚筒刮平,改用振动梁振捣拖平,并辅以人工找平。
(3)当砼板厚度大于22cm时,应按规范要求分两层摊铺。下层厚度宜为总厚度的3/5,这样可保证砼密实、均匀。
(4)提高砼做面的质量。普通水泥砼路面做面工序对砼的耐磨性有重要的影响。抹面的时间要掌握得当,泌水消失前抹面,则路面耐磨性差;抹面过度又会把细颗粒和水带至表面,损害抹面后的砼表面质量。正确做法是在泌水消失后用木抹子进行第一次粗抹。粗抹是决定路面大致平整的关键,因此应在3m直尺的检查下进行,待砼开始初凝时,用铁抹子赶光压实进行终饰抹面。精抹是路面平整度的把关工序。为给精抹创造条件,可在粗抹后用宽边的铝合金刮尺或小钢轨对砼面进行拉锯式搓刮,一边横向搓刮一边纵向刮移,同时用3m直尺检查。搓刮前一定要将模板清理干净,搓杆搓刮后,即可用3m直尺于两侧边部及中部三处紧贴浆面各轻按一下,低凹处不出现压痕或印痕不明显,较高处则印痕较深,据此再进行找补精平。每精抹一遍,都得用3m直尺检查,反复多次直到平整度满足要求为止。精抹找补需用原浆,不得另拌砂浆,更禁止撒水泥或向砼面喷水,否则不但易发生泌水现象,还会因水灰比不均匀致使收缩不均匀,在较高温度下还会出现表面网裂,路面成型通车后表层破皮脱落,影响砼路面的质量。
(5)接缝是普通水泥砼路面特有的薄弱环节,它是产生错台、唧泥和断裂病害的重要根源,是影响路面平整度和传荷能力的主要原因。接缝施工对普通水泥砼路面的使用质量和使用寿命影响很大。提高割缝质量的关键是掌握最佳开割时间,切割时间一般在砼抹面后24h内。如因天气等原因,割缝一旦脱节,则应每隔20m～40m先割一条缝,以免因温差应力引起板块断裂,缩缝间距一般为4m～5m,割缝深度一般以普通水泥砼板厚度的1/4至1/6为宜。
4 提高路面砼的养护质量
在砼质量、施工操作均属正常的情况下,路面砼的养护质量决定了砼的耐磨性、抗裂性和耐久性。养护是保证新浇筑的砼的水泥顺利进行水化的过程。水泥在相对湿度80%以下时将停止水化,故砼的养护在常温下要保证相对湿度80%以上,在充分潮湿的情况下,水泥可以达到最大程度的水化。水泥的水化是在充水毛细管内进行的,所以必须防止毛细管内的水分损失,因而养护要连续进行。在一般情况下,砼在浇筑与养护过程中由于施工方法、表层处理方式的不同会导致表层砼与内部砼的强度产生差异,表层砼含的水泥较多且含水量大,水灰比相对略大。如果砼表层供给水化的水少于表层蒸发掉的水,则会造成其表层砼的水化程度低于内部砼,导致表层强度低于内部砼,同时会产生干缩,引起砼开裂。因此,养护对表层砼而言非常重要。
砼养护的目的就是要保持砼的湿润并使其湿度尽可能接近饱和,以便使浇筑的砼达到可能的最大水化程度。在城市市区施工,受行人和车辆交通的干扰较大,再加上部分施工管理人员对砼养护的认识不够,砼常常是在达到最大的水化程度之前就停止了养护,养护的时间、湿度不足。有时由于气温高、水分蒸发快,致使砼在养护期时干时湿,砼的强度降低,影响了路面表层的耐磨性。因此,采用塑料薄膜覆盖养护时,需要适时补充水分。普通水泥砼路面施工及验收相关规范规定,一般养生天数宜为14d,实际养护不应少于14d。对于砼的最短连续养护时间,应掌握以下两条原则:一是当砼的抗折强度达到设计抗折强度的80%时,最短连续养护时间为14d;二是当连续养护时间已达14d,但砼的抗折强度尚未达到设计抗折强度的80%时,其连续养护时间应延长至其强度达到80%的时间。
此外,建立健全各项规章制度,特别是加强工程质量监理、完善工序交接、承包责任制及奖优罚劣等措施,促使施工人员重视工程质量。在普通水泥砼路面施工过程中若能做好前面所述的各项措施,普通水泥砼路面的施工质量将会得到保证,同时也将提高普通水泥砼路面的抗裂性和耐磨性。
摘要：本文通过分析砼路面损害的种类、成因,从施工技术管理角度探讨提高普通水泥砼路面抗损害能力的方法与措施。
关键词：普通水泥砼路面,磨耗破坏,断裂破坏,施工技术管理
参考文献
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改善熟料特性提高水泥易磨性 篇5
在水泥生产中，粉磨电耗占总电耗一半以上，长期以来人们都在探索和研究各种降低粉磨能耗的途径。我厂针对熟料特性的改善，逐步提高水泥熟料易磨性，从而达到提高粉磨效率的目的。采用提高熟料C3S、薄料快烧的操作方式，在1年多的试验、分析、实践中，有了一定的效果，现将其方法及体会简介如下。
1 方案的提出
1.1 改善熟料特性思路
影响磨机效率发挥的最主要因素是设备自身特性和被粉磨物料的特性。前者是受投入的设备本身以及操作人员水平的制约，是各厂不断改进和提高的重点，而把被粉磨物料的特性(主要指易磨性)进行改进，则很少去考虑(特别是熟料)。
针对熟料的易磨性来说，影响它的因素有很多：(1)生产方法、煅烧条件及冷却条件。(2)熟料的化学成分、率值和矿物组成。(3)液相量及熟料矿物化学特征。从这几点来看，熟料易磨性能是可以改善的，从而来达到提高粉磨效率的问题。这是我们提出改善熟料特性思路的重要原由。
1.2 实施方案的确定
熟料易磨系数的大小与物料的结构有很大关系，即使是同一种物料，它的易磨系数也不尽相同。要改善熟料易磨系数，就必须改变熟料的化学成分、矿物组成以及熟料的形成方式。
我们从相关的水泥文献中也不难看出：熟料中KH较高，硅酸三钙含量比较多，铁铝酸钙较少，冷却得快，质地较脆，易磨系数较大;反之，则易磨系数变低。在熟料中适当提高KH值，增加熟料中的硅酸三钙和铝酸三钙含量，加速冷却熟料过程，是改善熟料易磨性系数的好办法。
我们把增加熟料中的硅酸三钙，确定为实施改善熟料易磨性主要目标，进行研究。
2 方案的可行性比较
2.1 窑型对熟料易磨性影响试验
我厂现有一台!2.5×42m、一台"2.8×42m五级旋风预热器回转窑和一台#2.5×9m机立窑。为了研究不同窑型所产熟料易磨性的差异，我们在试验室小磨中用ISO标准砂磨至比表面积300±10m2/kg所需时间为t1，将不同窑型的熟料粉磨至同样比表面积所需时间为t2，二者之比t1/t2称为相对易磨系数r，本文中所列举小磨试验所做易磨系数，均采用此方法。如表1所示。从立窑和旋窑的煅烧方式比较来看，立窑熟料的易磨性好于旋窑熟料，立窑熟料的孔隙率高，熟料的结构疏松，其易磨性也好。
2.2 操作方法对熟料易磨性的影响试验
煅烧条件和操作方法对所生产出的熟料易磨性有很大影响。为了证实这一点，我们在本厂$2.5×42m回转窑上做了个实验，用同一库均化后的生料，有意识的将窑速降为0.8r/min所产熟料A和窑速为3.0r/min的熟料B进行了对比，其熟料化学成分对比如表2，其易磨性对比如表3。
采用两种不同的煅烧操作方式，物料在窑内的停留时间使熟料的矿物组成和形成方式发生了变化。快烧的熟料，A矿发育良好，尺寸适中，边棱清晰，水泥强度较高，熟料易磨性较好;随着煅烧时间的延长，相对烧成温度的提高，熟料变得结构密实，熟料的易磨性也随之降低。
3 方案的实施
3.1 煅烧方法的确定和实施
对旋窑来说，“厚料慢烧”的操作方式要求熟料中Fe2O3和Al2O3的含量要高，随着熟料中Fe2O3含量的提高，不仅烧成范围变窄，而且使得熟料在烧成过程中液相提前出现，加之“厚料慢烧”使得物料在窑内停留时间长，晶体形成时间也相应变长，晶体粗大、熟料结构致密孔隙率变小，熟料较难破坏且活性差，熟料中的f Ca O也相应的变小，这也是我们平时所说的“死烧料”。因此提高窑的快转率，缩短物料在窑内的停留时间，在操作上采用“薄料快烧”会使熟料特性发生改变，得到C3S较高的熟料。从表2、表3可看出，熟料的矿物组成向有利于易粉磨的方向发展。
在实施和调整“薄料快烧”的过程中，我们采取逐步适当提高C3S和降低Fe2O3的方法，并对其在煅烧过程进行跟踪，及时调整异常变化，以保证生料变化对煅烧和操作过程的适应性影响。
3.2 熟料矿物组成的比较
在实施的过程中，C3S逐步提高，我们取样进行熟料矿物组成比较，见表4、表5。
由此可见，增加C3S降低C2S使易磨性明显改善，主要是因为C3S低C2S高时在水泥粉磨过程中会出现吸附现象，造成糊球，使得研磨功能降低，不利于台时产量的提高。
另外从表4我们可以看到熟料的游离氧化钙随着物料在窑内停留时间缩短而变大，但在不影响熟料安定性的前提下，f Ca O的变高可在降低熟料温度并消解游离氧化钙时，熟料产生较多的微裂纹，反而改善了熟料易磨性。这样对提高水泥磨的产量无疑是有益的。
4 效果及注意事项
通过一年多的摸索和一系列实验及实际应用，熟料易磨性得到了明显改善，水泥磨机的综合效益显著提高，在我厂!2.6×13m开路水泥磨生产P·O32.5R水泥，在水泥细度目标值下调2%的情况下，台产由34 t/h上升到37t/h，电耗由29.41kWh/t下降到27.03kWh/t，细度 (0.08mm) 由≤6.0%降低到≤4.0%，熟料的3天强度也较实施前有所提高。
提高耐磨性 篇6
兰州石化公司炼油厂生产装置现用的压缩机活塞杆材料以45#钢、3Cr13、40Cr材料居多,为了提高活塞杆的耐磨损能力,延长使用寿命,通常的表面强化处理方法是渗碳、表面氮化及高频淬火等。这些处理方法,易使活塞杆产生较大变形且硬化不均的现象。激光淬火热处理方法不仅可以改变基体表层材料的微观结构,还可通过渗碳、渗氮、离子注入、激光熔覆以及合金化等方法,改变基体表层的化学成分和微观结构。其中,激光淬火是现有各种激光表面处理技术中研究和应用最多的方法之一。
利用激光淬火的表面处理方法,可彻底消除活塞杆变形与硬化不均匀现象,并且比高频淬火热处理的硬度高15%~20%,最高硬度可达到60HRC。用激光束扫描零件表面,其红外线能量被零件表面吸收后迅速升温到极高的温度,升温速度可达10~1000℃/s,此时工件仍处于冷态,随着激光束离开零件表面,由于热传导作用,表面热量迅速向内部传递,使表层冷却并获得极高的冷却速度,冷却速度可达500℃/s以上,故可进行自身淬火,实现工件表面的相变硬化。
二、激光淬火前的表面预处理
金属材料表面对激光辐射能量吸收能力主要取决于表面状态。一般金属材料表面经过机械加工,表面粗糙度很小,其反射率可达80%~90%,影响金属材料表面吸收光能的效率。为了提高金属表面对激光的吸收效率,在激光硬化前要进行表面预处理。表面预处理方法很多,包括磷化法、表面粗糙法、氧化法、喷涂料法、镀膜法等,其中最常用的是磷化法和喷涂料法。
1. 磷化法
磷化法是很多机械零件加工的最后一道工序,可作为激光处理前的表面室温磷化(约25℃)。在采用激光表面强化处理过程中,对于不同的材料,表面预处理的工艺也不同,三种磷化工艺的表面预处理层(磷化膜)对激光的吸收率各不相同。一般认为高中温磷化的效果更好些,但因其工艺复杂,对环境污染较严重,废水处理费用高且设备投资大,一般使用单位环境处理设施与条件不具备,故不采用此方法。
2. 喷(刷)涂料法
涂料种类繁多,配方各异,但都具有提高对激光吸收率的效果,大部分涂料的吸光率可达80%~98%以上,完全满足激光淬火的要求。喷(刷)类涂料使用方法简单,操作方便,采用喷涂方法即可应用较大规模生产外,也可手工刷涂用于零星少量工件的临时加工,且无需增加成套设备。
在对活塞杆激光淬火前的表面预处理方法上,初期试验选用的是青岛某公司生产的碳黑溶剂专利产品,采用刷涂的方法进行表面黑化处理,吸收效果非常好,故决定在以后的激光淬火表面预处理上使用该公司碳黑溶剂处理剂产品,确保激光吸收率。
三、激光淬火扫描方式与工艺参数
1. 扫描方式
激光淬火扫描方式有周向螺旋扫描和网格扫描两种方式,可通过数控软件实现。螺旋扫描为开放式,扫描后的淬火带和非淬火带呈开放式布局(两端一直延伸至材料边缘),而网格式扫描为封闭式,淬火扫描后,非淬火区域成菱形闭合形状,在实际的运行中更有利于油膜的稳定形成和磨损的均匀化。对于活塞杆,一般使用网格式扫描方式(图1)。
2. 工艺参数辅助冷却及制造工艺
影响激光淬火组织的三个重要因素是激光器的输出功率、光束尺寸和扫描速度。就淬火工艺来说,要求冷却速度必须达到能够淬上火的临界(最低)速度以上,因此,在扫描工艺中扫描速度尽可能快些,但速度过快,激光功率也要相应提高,且扫描速度过快时,材料表面的淬火深度会变浅,不能满足后续加工和使用的要求。
光束尺寸即光束直径,从本质上说即为激光(单位面积上)的功率密度。相同的扫描速度,光斑小则激光功率相应可以较小,反之则必须提高功率。另外光斑小时,为达到工件表面淬火面积的一定比例,必须减小相应的螺距;减小螺距后,为达到一定的淬火效率又必须提高淬火速度;提高淬火速度时为达到一定的淬火深度,又必须提高激光的淬火功率。因此,扫描工艺各参数之间相互影响,通过大量试验,可以确定一个合适的参数组合。
试验中,对45#钢、3Cr13、40Cr等材料使用不同的工艺参数进行激光淬火扫描,并用线切割机将试件切成小块,通过显微硬度仪检测出表面硬度及淬火厚度,根据不同的表面硬度值及淬火厚度,寻找出最佳的激光淬火扫描工艺,工艺参数见表1。
3. 辅助冷却技术
淬火必须达到一定的降温速度,对热容量较小的活塞杆,难以满足激光处理自淬火的要求时,可采用辅助冷却。辅助冷却可使活塞杆的冷却速度达到临界冷却速度,以提高硬化层厚度,防止已淬硬的表面回火,确保获得良好的表面硬化效果。
4. 激光淬火制造工艺
考虑到激光淬火后活塞杆的变形(尽管较小但还是有变形)、表面微熔层的厚度及精磨后淬硬层厚度,进行激光网格扫描淬火时,将活塞杆直径方向预留了35μm(经验数据)磨削加工余量,待淬火后通过磨床加工至成品尺寸。
四、结论与展望
激光淬火所获得的硬化层特点是硬化层较浅、硬度较高且均匀,但与心部的过渡是较陡的(图2)。这对于提高零件的耐磨损寿命具有特别重要的意义。因为硬度值越高,耐磨性越好,零件工作寿命越长。
常规热处理硬化层的硬度分布,从表面到内部有明显的硬度下降梯度。一般都是表面硬度最高,所以表面耐磨性最好,随着零件正常工作时的相对运动,表面将逐层被磨去,其相对运动接触面的硬度值逐渐降低,磨损随之加剧,最终导致零件因磨损量过大而失效。而激光淬火后硬化层的硬度值几乎一样,随着零件正常摩擦运动,表面虽被磨去,但新接触面的硬度值并未明显下降,耐磨性仍然很好,因而不会发生磨损随之加剧的现象,故零件的耐磨性能大为提高。通过试验及检测,经激光淬火的活塞杆表面淬火层硬度达到56~60HRC,淬火层厚度0.8mm,这些数据大大超过了高频淬火的效果。试验结果完全满足预期要求,通过装机运行后的结果看,效果非常理想,运行周期也比一般硬化处理的活塞杆的运行周期提高3~4倍。
纺织品耐磨性的检测分析 篇7
关键词：耐磨性,检测方法,意义
纺织品由于自身结构的关系, 在受到外力反复作用时, 都会表现一定出程度的破损。纺织品抵抗破损的特性就是耐磨性。耐磨性是检验纺织品质量的重要指标, 国际标准及我国国家标准都对纺织品的耐磨性做了明确的要求。
1 纺织品耐磨性的概念
纺织品的耐磨性是指纺织品在机械力反复摩擦的作用下, 抵抗磨损的特点。纺织品的抗耐磨性对产品的使用时间和使用效果有直接的影响。
2 纺织品磨损的表现及原因
纺织品在反复机械摩擦作用下表现的磨损现象主要有破损、质量减轻、掉色、起毛起球等。纺织品磨损的主要原因是:
(1) 纺织品中的纤维之间不断进行摩擦, 存于纱线中的纤维组织之间由于相互摩擦导致纤维发生断裂, 从而导致纺织品损坏;
(2) 把纤维组织从纺织品中抽出来, 导致原有的纱线组织和纺织物结构发生变化, 由于纱线间的相互作用, 可能导致纤维被拉出, 最终引起纱线变细, 纺织物变薄, 严重时导致纺织物解体;
(3) 纤维表面磨损, 纤维表层出现碎片丢失, 对于有涂层的纺织品来说表现为局部掉色;
(4) 摩擦使纤维产生熔融或塑性变形, 通过机械作用将纤维拉至表面, 并形成茸毛, 茸毛缠结成球, 通过固着纤维和织物表面相连。
3 影响纺织品耐磨性的因素
影响纺织品耐磨性的主要因素有纤维的物理性质、形态尺寸以及纺织物的内部几何结构。
3.1 纤维的物理性质对纺织品耐磨性的影响
纤维的物理性质主要表现为纤维的拉伸、弯曲与剪切的物理特性。在磨损过程中, 纤维受到反复应力的作用, 拉伸性能高的纤维, 反复的拉伸不影响其变形能力, 且仍然具有良好的耐磨性。纤维的反复拉伸能力是由纤维的强度和伸长率以及弹性决定的。
3.2 纤维的形态尺寸对纺织品耐磨性的影响
纤维的形态尺寸也对纺织品耐磨性存在影响。例如纤维的长度、厚度、横截面的形式等。较长的纤维纺成的纱线, 其强度、伸长率和耐疲劳等机械性能好, 因此具有较好的耐磨性。细度小的纤维纺成的纱线, 其强度、伸长率与耐疲劳性好, 但细度过小的纤维受到摩擦作用力时, 纤维容易损坏。所以, 选择纤维度时, 首先应该在纤维保持承受的拉伸强度和剪切强度情况下, 提高纤维的细度。
3.3 纺织品的几何结构对织物耐磨性的影响
纺织品的几何结构对织物的耐磨性也有影响, 主要表现在织物的厚度、经纬密度、单位面积的重量、织物表观密度与毛羽含量等方面。一般来说, 织物越厚、经纬密度越高、单位面积的重量越大、表观密度越高、毛羽含量越高, 耐磨性能就越好;反之, 则耐磨性差。
4 检测纺织品耐磨性的方法
通过很多方法都可以检测纺织品耐磨性能, 通过样本在磨损实验中的叠放状态, 可以分为平磨法、曲磨法、折边磨法等。
4.1 平磨法
平磨法是指纺织品试样在一定的压力下, 与标准磨料按照某一既定的运动轨迹进行平面摩擦, 导致试样破损, 以试样破损的耐磨次数表示织物的耐磨性能。平磨法主要用于衣服袖子、袜子、裤子臀部等部位物料的耐磨性检测。织物平磨仪的种类很多, 主要是马丁代尔仪。
4.2 曲磨法
曲磨法是指织物在弯曲状态下与曲磨刀按照固定的轨迹反复摩擦。在曲磨法中, 试样绕过曲磨刀, 上下平板的夹头固定其两端, 通过重锤的击打给刀片施加压力。随着下平板的上下晃动, 样本受到反复的磨损和弯曲, 通过记录样本断裂时的摩擦次数作为纺织品耐磨性能的指标。曲磨法主要用于模拟衣袖袖口、裤子裤口等部位的磨损状态。
4.3 折边磨法
折边磨法是指用粘合剂粘合样本边缘, 避免在实验过程中边缘上的纱线脱落, 然后称量样本的质量。将样本放置实验桶内, 内壁上附有不同的摩擦材料, 可以根据需要进行选择。实验时, 实验桶内的叶片带动样本高速转动, 由于叶片的转动引起样本不断受到摩擦、撞击、弯曲变形、拉伸等力学作用。一段时间后取出试样, 称试样的质量, 根据质量变化来评价耐磨性。质量损失率越小, 表示织物的耐磨性越高。
5 提高纺织品耐磨性的意义
不同用途的纺织品对耐磨性的要求不一样, 检测织物的耐磨性, 可以提高纺织品的利用效率。另外, 不断提高和完善纺织品检测的标准, 对于解决我国纺织品出口过程中遇到的欧洲国家的高标准要求、特种限制措施等有一定的促进作用, 有利于纺织品的出口。
参考文献
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