銅蝸輪是平地機核心零部件——蝸輪箱的重要零部件，負責將動(dòng)力傳遞至工作裝置，使之進(jìn)行回轉運動(dòng)。在這工作過(guò)程中，銅蝸輪會(huì )受到?jīng)_擊負荷，容易發(fā)生斷裂事故。

銅蝸輪的產(chǎn)品品質(zhì)，直接影響整機性能。目前市場(chǎng)反饋主要為銅蝸輪開(kāi)裂，平均故障時(shí)間約為250h，其中46%為100h以?xún)鹊脑缙诠收?，市?chǎng)外反饋率為1.94%。銅蝸輪結構形式為銅鐵合鑄，外層為銅內層為鐵，通過(guò)鑄造將兩種材料連接在一起(如圖1)。

1銅蝸輪斷裂原因分析

經(jīng)采用目測及電子顯微鏡等手段，對銅蝸輪斷面進(jìn)行了分析研究(如圖2～圖4)。

對上列4張圖片作進(jìn)一步分析，可以得出以下結論：

(1)銅蝸輪鑄造工藝不合理，鑄造品質(zhì)控制薄弱;

(2)鑄造應力大，應力釋放造成了從鑄造缺陷處斷裂。

2方案制定及實(shí)施效果

針對鑄造工藝不合理與鑄造品質(zhì)控制薄弱的問(wèn)題，采取改進(jìn)鑄造工藝，控制鑄造品質(zhì)的方案;針對鑄造應力大，應力釋放造成從鑄造缺陷處斷裂，采取熱處理去應力及更改結構形式兩種方案。

2.1改進(jìn)鑄造工藝、控制鑄造品質(zhì)

改進(jìn)鑄造工藝，對比不同鑄造工藝的鑄造品質(zhì)與應力狀況，降低鑄造雜質(zhì)并改善銅鑄件的晶粒度。最終選擇鐵芯鑄造，加工好后，在鐵芯澆鑄銅時(shí)，采用離心鑄造的方法?？刂畦T造品質(zhì)，要求鑄造廠(chǎng)家每爐鑄件須提供規定形狀的試樣一件及檢驗報告一份，并要求質(zhì)檢部門(mén)按規定頻次抽檢(圖6、圖7)。

3.2研究熱處理去應力的可行性

根據金屬材質(zhì)制定固溶高溫時(shí)效與固溶中溫時(shí)效兩種熱處理方法，并跟蹤試驗兩種方案。

(1)固溶高溫時(shí)效。加熱820～850℃，保溫3h，水冷，600℃退火。

(2)固溶中溫時(shí)效。加熱820～850℃，保溫3h，水冷，500℃退火。

經(jīng)過(guò)熱處理的銅蝸輪，在晶粒度方面均有提升，但通過(guò)破壞性試驗，發(fā)現銅蝸輪仍有開(kāi)裂的現象，可見(jiàn)熱處理能起到一定的效果，但尚不能完全滿(mǎn)足目標的要求。

3.3研究更改結構形式以減少應力的可行性

原銅蝸輪結構為銅鐵合鑄。在鑄造過(guò)程中，因銅與鐵的收縮率不一致，造成鑄造應力大。為減少應力，研究更改結構形式為鑲嵌裝配式。將銅與鐵分別鑄造加工，通過(guò)配合與螺釘連接。經(jīng)破壞性試驗，發(fā)現銅蝸輪開(kāi)裂的比率有明顯下降。

3.4效果驗證

通過(guò)無(wú)損檢測及溫度急劇變化的破壞性試驗，確定改進(jìn)效果，改進(jìn)后的銅蝸輪自2010年后無(wú)品質(zhì)問(wèn)題反饋。

4結束語(yǔ)

通過(guò)改進(jìn)鑄造工藝、控制鑄造品質(zhì)、熱處理去應力與結構形式的改變，可以有效地改進(jìn)銅蝸輪斷裂的品質(zhì)問(wèn)題。