發(fā)布時間：2020-11-02 03:28

　　 在水泥生產(chǎn)中,水泥輥壓機擠壓輥的耐磨堆焊層由于長期受周期壓縮應(yīng)力的作用,容易發(fā)生疲勞磨損失效。因此,研究堆焊層的抗壓縮疲勞性能對于提高擠壓輥的使用壽命具有重大意義。本文在45鋼母材上利用自制改變石墨添加量的自保護藥芯焊絲進行堆焊,研究了堆焊層金屬的成分、組織、硬度及抗壓縮疲勞性能,主要試驗結(jié)果如下:(1)隨著焊絲每公斤藥芯粉末中石墨添加量由0g至100g變化,堆焊層中C含量由0.51wt.%不斷升高至1.65wt.%,Cr、Nb、Mn等主要合金元素含量基本保持穩(wěn)定。對試樣進行顯微組織分析表明,堆焊層C含量最低時,顯微組織由鐵素體+顆粒狀NbC組成,由于鐵素體硬度很低,堆焊層的硬度也處于較低水平,平均硬度為37.2HRC。隨著堆焊層中C含量的增加,堆焊層的顯微組織中鐵素體減少,馬氏體增多,而NbC的數(shù)量由于C含量的增加而增多,尺寸也相應(yīng)變大,至堆焊層中C含量為1.36wt.%時,顯微組織主要為馬氏體+殘余奧氏體+粗大四邊形NbC,因此堆焊層的硬度達(dá)到最高,平均硬度為63.9HRC。繼續(xù)提高堆焊層C含量,堆焊層的顯微組織中馬氏體減少,獨立奧氏體增多,由于奧氏體的硬度較低,因此堆焊層硬度隨之開始降低,至堆焊層中C含量達(dá)到1.65wt.%時,堆焊層的顯微組織全部由奧氏體+四邊形NbC組成,堆焊層的平均硬度最低,為36.5HRC。(2)為了合理設(shè)計壓縮疲勞試樣,從而使試樣在進行壓縮疲勞試驗時既能滿足高周疲勞的試驗要求又可以縮短試驗周期,降低循環(huán)加載次數(shù),利用有限元分析對無缺口、單缺口及雙缺口三種壓縮疲勞試樣的加載過程進行應(yīng)力應(yīng)變分析并進行實測驗證,對三種壓縮疲勞試樣進行了對比分析。結(jié)果表明,三種壓縮疲勞試樣疲勞裂紋的萌生和擴展方向都類似,均與壓縮應(yīng)力的加載方向呈一個傾角。試樣中的缺口可以加速裂紋的萌生與擴展,其中,雙缺口壓縮疲勞試樣對試驗進程的加速最為明顯。同時,疲勞裂紋通常優(yōu)先在缺口末端處萌生并發(fā)生擴展,有利于對疲勞試樣進行觀察記錄。在繪制a-N曲線對疲勞試樣的裂紋進行分析時,無缺口壓縮疲勞試樣及雙缺口壓縮疲勞試樣的a-N曲線規(guī)律比較接近,均呈直線型,而單缺口壓縮疲勞試樣的a-N曲線具有明顯的階段性,曲線可以分為快速擴展階段及慢速擴展階段,與無缺口試樣差別較大。為了保證在盡量符合實際工況的前提下加速試驗的進行,因此選用雙缺口壓縮疲勞試樣進行壓縮疲勞試驗。(3)利用自行設(shè)計的壓縮疲勞試驗機對改變石墨添加量的焊絲所對應(yīng)的堆焊試樣進行壓縮疲勞試驗,并將不同試樣中疲勞裂紋擴展至大于臨界長度6mm的循環(huán)加載次數(shù)相比較,從而研究堆焊層中C含量對堆焊層抗壓縮疲勞性能的影響。結(jié)果表明,堆焊層C含量最低時,試樣在經(jīng)過48萬次循環(huán)加載后疲勞裂紋擴展至6329μm,堆焊層抗壓縮疲勞性能良好。隨著堆焊層C含量的逐漸升高,抗壓縮疲勞性能逐漸降低,至堆焊層C含量為1.36wt.%時,試樣在經(jīng)過5萬次循環(huán)加載后疲勞裂紋擴展至7303μm。繼續(xù)提高堆焊層C含量,抗壓縮疲勞性能得到改善,至堆焊層C含量為1.65wt.%時,試樣在經(jīng)過54萬次循環(huán)加載后疲勞裂紋擴展至6728μm。即隨著堆焊層中C含量的逐漸增加,堆焊層的抗壓縮疲勞性能呈先降低后升高的趨勢,該趨勢與試樣的硬度變化趨勢呈負(fù)相關(guān),硬度低的堆焊層抗壓縮疲勞性能較好,硬度高的堆焊層抗壓縮疲勞性能較差。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG455
【部分圖文】：

圖 1.1 輥壓機的結(jié)構(gòu)(a)及其工作原理(b)Fig.1.1 The structure of roller press(a) and its working principle (b)輥壓機的工作原理是料床粉碎原理[10]，兩個相對旋轉(zhuǎn)的擠壓輥對輥間物料

圖 1.2 出現(xiàn)疲勞剝落的擠壓輥輥面queeze roller surface on which fatigue sp的壽命從而降低生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)做了大量的研究工作，主要包括改變表

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本文編號：2866505