विदेशी शील्ड मशीन के लिए स्पिंडल असर रोलर की सामग्री और गर्मी उपचार की गुणवत्ता पर विश्लेषण

अमूर्त:विदेशी शील्ड मशीन के रोलर के लिए प्रमुख तकनीकी सूचकांक का विश्लेषण करके, जैसे कि रासायनिक संरचना, कठोरता और माइक्रोस्ट्रक्चर, तकनीकी सहायता शील्ड मशीन के लिए स्पिंडल असर के राष्ट्रीयकरण के लिए प्रदान की जाती है, जो बहुत महत्व का है।

मुख्य शब्द:घूमने वाली बियरिंग; शील्ड मशीन; सूक्ष्म

शील्ड मशीन का मुख्य असर शील्ड मशीन का एक प्रमुख घटक है, जिसका उपयोग शील्ड कटरहेड सिस्टम में किया जाता है। इसकी सेवा जीवन और विश्वसनीयता सीधे शील्ड मशीन की निर्माण सुरक्षा को प्रभावित करती है। वर्तमान में, चीन में शील्ड टनलिंग मशीनों का मुख्य असर बाजार विदेशों में पूरी तरह से एकाधिकार है। शील्ड टनलिंग तकनीक के स्थानीयकरण को प्राप्त करने के लिए, शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य बीयरिंगों को स्वतंत्र रूप से विकसित और निर्माण करना आवश्यक है। शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य शाफ्ट की कठोर काम के माहौल और जटिल असर क्षमता के कारण, उन्हें भारी और परिवर्तनीय भार स्थितियों के तहत काम करते समय अक्षीय बल, रेडियल बल, पलटने वाले क्षण, आदि जैसे संयुक्त भार का सामना करना होगा। रोलर्स के प्रदर्शन, विश्वसनीयता और सेवा जीवन प्रमुख कारक हैं जो सेवा जीवन और शील्ड मशीन मुख्य बीयरिंगों की विश्वसनीयता का निर्धारण करते हैं। इसलिए, उन्नत विदेशी उद्यम शील्ड मशीन मुख्य असर रोलर्स की सामग्री और गर्मी उपचार की गुणवत्ता को समझना और महारत हासिल करना शील्ड मशीन मुख्य बीयरिंगों के स्थानीयकरण के लिए बहुत महत्व है।

1। रासायनिक विश्लेषण

स्विस ARL 4460 डायरेक्ट रीडिंग स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके घर और विदेश में शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य असर रोलर नमूनों की रासायनिक संरचना का परीक्षण किया गया था। परिणाम तालिका 1 में दिखाए गए हैं। चीन में रोलर सामग्री GCR18MO है, और तालिका में मानक मान GB/T 18254-2002 की आवश्यकताएं हैं। तालिका के अनुसार, विदेशी शील्ड मशीनों के मुख्य असर रोलर सामग्री में सी, सीआर, एसआई, ट्रेस तत्वों और अशुद्धता तत्वों की सामग्री GCR18MO के समान है, लेकिन MN और MO तत्वों की सामग्री अपेक्षाकृत अधिक है। इसलिए, यह निर्धारित किया जा सकता है कि विदेशी शील्ड मशीनों के मुख्य असर रोलर के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री GCR18MO उच्च कार्बन क्रोमियम असर स्टील से संबंधित है।

शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य असर रोलर्स और अपेक्षाकृत बड़े रोलर आकार (× 100 मिमी × 100 मिमी) पर जटिल तनाव के कारण, सेवा की स्थिति को पूरा करने के लिए, रोलर्स के मूल में भी उच्च ताकत होनी चाहिए। इसलिए, यह आवश्यक है कि सामग्री में उच्च कठोरता होनी चाहिए। विदेशी शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य असर रोलर्स की सामग्री में एमएन सामग्री में वृद्धि मुख्य रूप से स्टील की कठोरता में सुधार और मैट्रिक्स को मजबूत करने के उद्देश्य से है; एमओ तत्व सामग्री को उचित रूप से बढ़ाने से न केवल कठोरता में सुधार हो सकता है, बल्कि एमएन तत्व सामग्री में वृद्धि के कारण होने वाली तड़के भंगुरता समस्या को भी दूर कर सकता है।

2। धातु विज्ञान विश्लेषण

3। ओलिंप GX51 ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का उपयोग विदेशी शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य असर रोलर्स पर मेटालोग्राफिक संरचना परीक्षण करने के लिए किया गया था। सतह और कोर मेटालोग्राफिक संरचनाओं को क्रमशः चित्र 1 और चित्रा 2 में दिखाया गया है। उपयोग किया गया Etchant एक 4% नाइट्रिक एसिड अल्कोहल समाधान है।

चित्रा 1 सतह धातु विज्ञान संरचना

चित्रा 2 हृदय की मेटालोग्राफिक संरचना

चित्रा 1 और चित्रा 2 की तुलना करते हुए, यह स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है कि हृदय के ऊतकों में बड़ी संख्या में अनियंत्रित कार्बाइड (चित्र में सफेद उज्ज्वल धब्बे) और मार्टेंसाइट (गहरे भूरे क्षेत्र) हैं। अनियंत्रित कार्बाइड्स की उपस्थिति का कारण यह है कि एक ही शमन और हीटिंग इन्सुलेशन समय के तहत, कोर का समतुल्य इन्सुलेशन समय सतह की तुलना में कम होता है, और austenitization पर्याप्त नहीं होता है, जिसके परिणामस्वरूप बड़ी मात्रा में कार्बाइड्स को ऑस्टेनाइट में भंग नहीं किया जाता है। बैनाइट संरचना की उपस्थिति का कारण रोलर के बड़े आकार के कारण है, और एक ही शीतलन की स्थिति के तहत, कोर ने बैनाइट के लिए आवश्यक शीतलन दर प्राप्त नहीं की।

नमूने पर मेटालोग्राफिक विश्लेषण करने का उद्देश्य यह निर्धारित करना है कि क्या विदेशी शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य असर रोलर्स का माइक्रोस्ट्रक्चर मार्टेंसाइट, लोअर बैनाइट, या दोनों की एक समग्र संरचना है, ताकि उनकी गर्मी उपचार प्रक्रिया विधियों और मापदंडों को निर्धारित किया जा सके। कम आवर्धन सोने के चरण में, काली सुई संरचनाओं की तरह जो स्पष्ट रूप से देखी जा सकती है, ज्यादातर कम बैनाइट हैं। लोअर बैनाइट एक यांत्रिक मिश्रण है जो कार्बन सुपरसैचुरेटेड शीट जैसी फेराइट और आंतरिक रूप से अवक्षेपित कार्बाइड से बना है। GCR18MO उच्च कार्बन स्टील से संबंधित है, और शमन के बाद प्राप्त माइक्रोस्ट्रक्चर शीट की तरह मार्टेंसाइट (मार्टेंसाइट की तरह सुई) है। इसलिए, एक मेटालोग्राफिक माइक्रोस्कोप के तहत, निचले बैनाइट का माइक्रोस्ट्रक्चर उच्च कार्बन मार्टेंसाइट के समान है। केवल एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के माध्यम से इसके माइक्रोस्ट्रक्चर के गहन अवलोकन और विश्लेषण का संचालन करके सटीक निर्णय किए जा सकते हैं।

3। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी विश्लेषण

विदेशी शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य असर रोलर नमूनों का विश्लेषण एक जापानी इलेक्ट्रॉनिक 21 0 0 उच्च-रिज़ॉल्यूशन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके किया गया था, और नमूना स्थानों को चित्र 3 में दिखाया गया है। नमूना आकार 0.5 मिमी × 10 मिमी × 10 मिमी है। नमूना मोटाई आयन थिनिंग विधि का उपयोग करके 200-500 एनएम के लिए जमीन है, और फिर ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा विश्लेषण किया जाता है।

चित्रा 3 नमूना स्थान का योजनाबद्ध आरेख

प्रारंभिक अवलोकन से पता चलता है कि नमूने मुख्य रूप से निचले बैनाइट की विशेषता हैं। फ्लैट नूडल्स में छोटे कार्बाइड और कारबाइड्स के बिना कुछ मार्टेंइट्स हैं। सांख्यिकीय परिणाम बताते हैं कि लगभग 80% ~ 90% कम बैनाइट, मार्टेंसाइट की एक छोटी मात्रा और बड़े कार्बाइड हैं। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियों को आंकड़े 4-6 में दिखाया गया है।

चित्रा 4 की विशेषताएँ

चित्रा 5 बैनीट विशेषताओं और अनिर्धारित कार्बाइड्स

ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी विश्लेषण के माध्यम से, यह देखा जा सकता है कि रोलर्स की ताकत और कठोरता में सुधार करने के लिए, विदेशी शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य असर रोलर्स के इज़ोटेर्मल शमन के दौरान और इस तरह उनकी लोड-असर क्षमता को बढ़ाने के लिए, इज़ोटेर्मल शमन प्रक्रिया को समायोजित करने की विधि को अपनाया जाता है। शमन करने के बाद, परिणामी संरचना एक एकल बैनाइट संरचना नहीं है, लेकिन एक समग्र संरचना मुख्य रूप से बैनाइट से बना है और जिसमें थोड़ी मात्रा में मार्टेंसाइट है। इस समग्र संरचना में न केवल उच्च ताकत और कठोरता है, बल्कि इसमें अच्छा प्रभाव भी है, जो शील्ड मशीन मुख्य बीयरिंगों की कठोर सेवा स्थितियों को पूरा कर सकता है।

चित्र 6: बैनाइट और मार्टेंसाइट की विशेषताएं

भौतिक संरचना का निर्धारण करने के बाद, बैनाइट और मार्टेंसाइट की सापेक्ष सामग्री को इज़ोटेर्मल शमन प्रक्रिया मापदंडों को समायोजित करके समायोजित किया जा सकता है। बैनाइट की सामग्री को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं:

(1) हीटिंग तापमान: ताप तापमान जितना अधिक होगा, ऑस्टेनाइट जितना अधिक स्थिर होगा, और अवशिष्ट ऑस्टेनाइट की सामग्री जितनी अधिक होगी और इज़ोटेर्मल शमन के बाद बैनाइट की सामग्री कम होगी।

(२) एक ही इज़ोटेर्मल समय के तहत, कम आइसोथर्मल तापमान, बैनाइट की परिवर्तन दर को धीमा करना, अवशिष्ट ऑस्टेनाइट की सामग्री और बैनाइट की सामग्री को कम करना।

(३) एक ही इज़ोटेर्मल तापमान पर, कम से कम इज़ोटेर्मल समय, कम से कम बैनाइट के परिवर्तन को पूरा करते हैं, बैनाइट की सामग्री को कम, और मार्टेंसाइट की सामग्री जितनी अधिक होती है। बैनीट के परिवर्तन को प्रभावित करने वाले कारकों में, हीटिंग तापमान और इज़ोटेर्मल तापमान को समायोजित करने से कई प्रतिकूल कारक लाएंगे, इसलिए, दोनों की समायोजन सीमा बहुत कम है। इज़ोटेर्मल शमन के दौरान, बैनाइट और मार्टेंसाइट की सापेक्ष सामग्री को आइसोथर्मल समय को कम करके समायोजित किया जा सकता है, ताकि बैनाइट का परिवर्तन अधूरा हो, और शेष ऑस्टेनाइट को मार्टेंसाइट में बदल दिया जा सके, जिससे मार्टेंसाइट की सामग्री बढ़ जाती है और रोलर की ताकत और कठोरता में सुधार होता है।

4। कठोरता निरीक्षण

विदेशी शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य असर रोलर्स की कठोरता और वितरण को समझने के लिए, सतह से अंदर तक रोलर्स के अंत चेहरों पर कठोरता परीक्षण किया गया था, जिसमें कुल 8 अंक परीक्षण किए गए थे। फिर, अपनी लंबाई के 1/2 के साथ रोलर को काटें, प्रोफ़ाइल को पीसें, और सतह की कठोरता, कोर कठोरता और इसके किनारे से केंद्र तक रोलर के उनके वितरण का परीक्षण करने के लिए एक रॉकवेल हार्डनेस परीक्षक का उपयोग करें। कुल 16 अंकों का परीक्षण किया गया, और परीक्षण के परिणाम। कठोरता परीक्षण स्थान चित्र 7 में दिखाया गया है।

चित्रा 7 कठोरता परीक्षण स्थान मानचित्र

रोलर्स की उच्च कठोरता का कारण यह है कि विदेशी रोलर सामग्री ने एमएन तत्व की सामग्री को बढ़ाया है और एमओ तत्व की सामग्री को उचित रूप से बढ़ाया है, जो स्टील की कठोरता में सुधार करता है; इसके अलावा, रोलर के इज़ोटेर्मल शमन के दौरान, रोलर अंत चेहरे की शीतलन दर अपेक्षाकृत तेज है।

रोलर्स की समान कठोरता का कारण यह है कि विदेशी सामग्री की संरचना और संरचना बहुत समान है, और गर्मी के उपचार के दौरान, रोलर्स के विभिन्न भागों का शीतलन अपेक्षाकृत समान है।

शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य असर रोलर्स पर जटिल तनाव के कारण, यह न केवल आवश्यक है कि रोलर्स में अच्छी क्रूरता हो, बल्कि भारी भार के लिए उनकी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए उच्च शक्ति और कठोरता भी हो। उस मामले में जहां रोलर सामग्री की संरचना निर्धारित की गई है, रोलर की कठोरता पूरी तरह से इसकी गर्मी उपचार प्रक्रिया पर निर्भर करती है। विदेशी शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य असर रोलर्स और उनके माइक्रोस्ट्रक्चर के विश्लेषण के लिए सामग्री के चयन से, यह निर्धारित किया जा सकता है कि रोलर्स के लिए उपयोग की जाने वाली गर्मी उपचार प्रक्रिया मुख्य रूप से बायनीटिक इज़ोटेर्मल शमन है। बैनीटिक इज़ोटेर्मल शमन का उद्देश्य एक निचले बायनिटिक संरचना प्राप्त करना है, जिसमें अच्छे व्यापक यांत्रिक गुण हैं। हालांकि, यदि पारंपरिक बायिटिक इज़ोटेर्मल शमन उपचार का उपयोग किया जाता है, तो प्राप्त संरचना 100% कम बायनीटिक संरचना है। मार्टेनसिटिक संरचना की तुलना में, हालांकि क्रूरता में काफी सुधार हुआ है, कठोरता अपेक्षाकृत कम है, जो शील्ड मशीन के मुख्य शाफ्ट असर बल की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती है।

इज़ोटेर्मल शमन प्रक्रिया मापदंडों को समायोजित करके और आकारिकी, अनुपात, और इज़ोटेर्मल शमन के बाद प्राप्त बैनीट संरचना के अवशिष्ट ऑस्टेनाइट सामग्री को बदलकर, इज़ोटेर्मल शमन की कठोरता में सुधार किया जा सकता है। इज़ोटेर्मल शमन के बाद भागों की कठोरता को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं:

(1) बैनाइट ऊतक की मोटाई। संगठन जितना महीन होगा, उतना ही कठोरता। संगठन की मोटाई को बैनाइट इज़ोटेर्मल शमन के आइसोथर्मल तापमान को समायोजित करके समायोजित किया जा सकता है। कम आइसोथर्मल तापमान, महीन बायिट संरचना और उच्च कठोरता।

(२) बैनाइट की सामग्री, जो ऊतक में बैनाइट और मार्टेंसाइट की सापेक्ष सामग्री को संदर्भित करती है। बैनाइट की सामग्री जितनी अधिक होगी, ऊतक में मार्टेंसाइट की सामग्री कम होगी, और कठोरता कम होगी, और इसके विपरीत। संगठन में बैनीट की सामग्री को इज़ोटेर्मल शमन समय को समायोजित करके समायोजित किया जा सकता है। अब तक के इज़ोटेर्मल समय, ऊतक में बैनाइट की सामग्री जितनी अधिक होगी, मार्टेंसाइट की सामग्री कम होगी, और कठोरता कम होगी। इससे, यह देखा जा सकता है कि रोलर के इज़ोटेर्मल शमन समय को संरचना में मार्टेंसाइट की सामग्री को बढ़ाने के लिए उचित रूप से छोटा किया जा सकता है, अंततः रोलर की कठोरता में सुधार के लक्ष्य को प्राप्त करता है।

(3) अवशिष्ट ऑस्टेनाइट की सामग्री। अवशिष्ट ऑस्टेनाइट सामग्री जितनी अधिक होगी, कठोरता उतनी ही कम होगी।

5। अनाज का आकार विश्लेषण

विदेशी शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य असर रोलर्स के अनाज आकार के विश्लेषण के परिणाम चित्र 8 में दिखाए गए हैं। नमूना स्थिति चित्र 3 में दिखाया गया है। उपयोग किया गया नक़ली पानी में पिक्रिक एसिड, सोडियम डोडेसिलबेनजेनसेल्फोनेट और हाइड्रोक्लोरिक एसिड का एक समाधान है।

चित्रा 8 अनाज का आकार

जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, रोलर का अनाज का आकार बहुत छोटा है, GB/T 6394 में स्तर 9 तक पहुंचता है "धातुओं के औसत अनाज आकार का निर्धारण करने के लिए विधि"। कई कारक हैं जो अनाज के आकार को प्रभावित करते हैं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण सामग्री की रासायनिक संरचना और गर्मी के उपचार के दौरान हीटिंग तापमान और होल्डिंग समय हैं। ऊष्मा उपचार के दौरान गर्म तापमान और अधिक लंबा समय, अनाज का आकार, और इसके विपरीत।

स्टील के अनाज का आकार इसके गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। इस तथ्य के कारण कि अनाज की सीमाएं अव्यवस्था आंदोलन में बाधाएं हैं, वे अनाज की सीमा की स्थिति में विकृत होने पर महत्वपूर्ण विरूपण प्रतिरोध का अनुभव करते हैं। अनाज की सीमाएं एक निश्चित सीमा के भीतर प्लास्टिक विरूपण को सीमित कर सकती हैं। इसलिए, अधिक अनाज की सीमाएं हैं, स्टील की उपज शक्ति उतनी ही अधिक होगी। अनाज आकार का स्तर जितना अधिक होगा, अनाज उतना ही महीन होगा, अनाज की सीमाओं का कुल क्षेत्र उतना ही बड़ा होगा, और स्टील की उपज शक्ति जितनी अधिक होगी। स्टील में माइक्रोक्रैक के प्रसार को रोकने के लिए अनाज की सीमाओं की क्षमता के कारण, ठीक अनाज भी स्टील की क्रूरता में सुधार कर सकते हैं।

6। निष्कर्ष

विदेशी शील्ड टनलिंग मशीनों के मुख्य असर रोलर्स के एक व्यापक और गहन विश्लेषण के माध्यम से, सामग्री संरचना, गर्मी उपचार माइक्रोस्ट्रक्चर, कठोरता, अनाज का आकार, और रोलर्स के अवशिष्ट ऑस्टेनाइट सामग्री को प्रारंभिक रूप से महारत हासिल की गई है, चीन में शील्ड टनलिंग मशीनों के लिए मुख्य बीयरिंग के विकास के लिए तकनीकी सहायता प्रदान की गई है।

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