摘要：分析了轧辊抛丸机叶片失敏的原因，指出了提高叶片耐用性的有效途径
，在此基础上试制出的叶片．其使用寿命由6天提高到4O天以上．
关键词：抛丸机 叶片 失效 耐用性
1 引言
攀钢冷轧厂轧辊抛丸机是轧辊表面喷丸毛化的关键设备
，在使用过程中，故障率较高，其中较重要的原因之一就是其抛丸器内叶片磨损更换过于频繁，有时因叶片突然断裂造成轧辊表面及抛丸机损坏，对正常生产造成一定的影响。因此，分析抛丸机叶片的失效形式和研究提高其耐用性很有必要
。
2 叶片失效分析
叶片承接、携带以一定角度和速度输送到叶片上的弹丸，并将弹丸沿叶片表面加速，直至以一定的方向射出 叶片在工作过程中受弹丸的j中击和磨削，使其耐用性较差
，使用寿命仅为6天。

叶片入口端承接弹丸
，此处主要受弹丸的j中击。弹丸{丹叶片表面滑动或滚动，随着弹丸向前运动，滑动或滚动压力逐渐增大。弹丸由于受哥氏惯性力的作用而紧压在叶片上，越接近叶片出口端，哥氏惯性力越大 同时，在离心力的作用下，弹丸在叶片上不断加速，较后以很高的速度由出口端射出，因此叶片出口端所受到的切削作用较严重
，磨损较快。此外 ，在出口端
，叶片还以很高的相对速度与数量可观的反弹弹丸相冲击
，加速了出口端处的磨损

。

通常抛丸机用弹丸有铁丸、钢丸和钢丝丸三种
。使用不同的弹丸时
，叶片表现出不同的失效形式，下面就使用3种不同弹丸使用后的叶片进行失效分析，具体取样部位见图1 LJ]
。叶片的化学成分为(% )；C3．64l
，sj1．04，M nO．565

，P0．025，SO．023
，V 0．013，Ti< 0．01，Ni 0．085，Cu 0．118
，M o 0．038，5．60

，RE 0．085}使用前叶片的金相组织为珠光体+共晶莱氏体，见照片。

图1 在叶片上取样的部位
照片
：叶片金相组织(珠光体+共晶莱氏体)x200 3%硝酸酒精腐蚀
2．1 使用铁丸

在使用铁丸时
，由于铁丸的硬度较高，并易碎裂成多角形，形成锐利的尖角
，在叶片上的运动以滑动为主，因而切削作用严重，磨面上有较深的擦痕。在扫描电镜下对入口端试样的磨损面进行低倍观察时【 ，可看到磨损面上布满了大量由弹丸冲击造成的凹坑。在高倍下观察时，看到在凹坑中存在着许多显微裂纹

，井在边缘有凸起的翻边，磨面基体上有大量裂纹，观察出口端试样时，也可看到有大量裂纹。分析认为，在使用铁丸时，叶片主要是受切削磨损
。在弹丸反复冲击下造成轻微裂纹，引起材料的一定剥落。提高叶片材质的硬度和适量残余奥氏体，有利于耐用性的提高
。
2．2 使用钢丸
在使用钢丸时

，由于钢丸的硬度较低，不易碎裂
，能保持圆钝的外形
，在叶片上以冲击
、滚动为主，所以在这种情况下叶片所受的磨削作用较弱，磨面上局部裂纹较多而擦痕轻微。在扫描电镜下对入口端的试样进行低倍观察，可看到磨损面上有成批的横向波纹

，波纹垂直于弹丸的运动方向
。分析认为，在使用钢丸时
，主要是造成局部裂纹
，从而引起材料剥落；切削所起的作用较轻微
。改善基体的韧性能有效地提高耐用性
2．3 使用钢丝丸
在使用钢丝弹丸时
，经测试铸铁弹丸比钢丝弹丸对叶片的磨损快9倍左右
，数据见表1 。

文献[4]指出

，使用钢丝丸时，叶片的抗磨性比用白口铁丸高4倍多
，比用铸钢丸也高2～3倍。试验采用同一套叶片，先抛丸28h，将叶片表层磨去
，然后彻底清除滚筒内的剩丸，换上钢丝丸，同时卸下叶片称量。再装上叶片抛丸58h
，测量钢丝丸对叶片的磨耗率。用这套叶片依次做白口铁丸和铸钢丸对叶片的磨耗率，数据见表2“ 

。

表l 两种弹丸对叶片的套损数据

表2 不同弹丸对叶片的套损数据


分析认为

：在使用钢丝丸时

，钢丝丸圆钝
、质软和易变形，在叶片上运动主要为滑动
，接触面积较大，叶片所受切削和i巾击均较弱，磨面上擦痕和剥落均轻微。叶片与钢丝丸组成一对特殊的摩擦付，钢丝丸在叶片工作面上运动

，同时引起弹丸本身和叶片的磨损
。弹丸愈硬，叶片愈软
，叶片磨损愈快。叶片和弹丸材料性能的合适调配能有效地提高叶片的耐用性。

3 提高叶片耐用性的有效途径
抛丸机叶片根据所使用弹丸类型不同而表现出不同的失效形式，从而具有不同的耐用性
。在具体工况如弹丸的种类
、大小、硬度、尖角程度、抛射速度等有关工作参数基本不变的条件下

，应全面提高叶片材质的耐磨性和强韧性，以获得高的抗磨削能力和抗剥落能力，使叶片的耐用性提高
。具体途径如下：
(1)确定叶片适宜材质和化学成分、组织和热处理等制造工艺，使叶片材质具有合适的基体硬度、抗磨相和强韧配合，从而提高叶片的抗磨削能力

，并满足装机安全生产要求

。
(2)改进叶片铸造工艺
，提高叶片的表面
质量和内部质量。叶片表面质量差将造成表面磨损不均匀引起在使用过程中重量差超标
，这对正常运行极为不利，会加速叶片的失效
。同时由于叶片的表面质量关系到初始耐用性，因而必需提高其表面质量
。另外
，从更换下的叶片表面上，可以明显看到，叶片上存在不同深度的局部小凹坑
、孔洞等由内部缺陷造成的薄弱部位，且分布极不均匀，这些部位往往很早被磨出深沟
，严重降低叶片的耐用性。因此，减少叶片内部缺陷，提高其内部质量，提高叶片的致密度等对叶片耐用性提
高极为有利
。
(3)采用定向凝固技术。控制碳化物生长方向垂直于磨面有利于提高叶片的耐用性。控制碳化物以纤维状定向排列，取与纤维相垂直或成一定角度的面为磨损面，这样碳化物不易碎裂，减少碳化物从基体中剥落，从而提高耐用性I另外
，由于碳化物不同的晶面上有不同的性能 因而，控制碳化物纤维足寸和碳化物纤维方向
，更有利于提高叶片及护板的耐用性。
(4)严格控制叶片的尺寸精度和重量精度
。由于叶片靠尺寸配合卡在叶轮上，在大抛丸量(360kg／min)和高速旋转(2300r／min)的条件下使用
，因此必须保证叶片尺寸和重量精度，且每组8个叶片的各片重量差≤5g
，因此铸造工艺必需要达到这一技术指标，以满足叶片装机和高速运行的安全要求。在上述分析的基础上试制出的叶片，同等使用条件下寿命超过40天，而目前国内一般厂家(包括攀钢)轧辊抛丸机叶片使用寿命仅6天左右。
4 结论
(1)抛丸机叶片，在使用铁丸时，主要受切削磨损，其剥落轻微，耐用性差；在使用铸钢丸时，主要是剥落失效，切削磨损轻微，耐用性稍好}在使用钢丝丸时
，剥落和切削磨损均较轻
，耐用性较高。
(2)提高叶片耐用性的有效途径为
：①确定叶片适宜材质和化学成分
、组织及热处理等制造工艺；@改进叶片铸造工艺
，提高叶片的表面质量和内部质量I③采用定向凝固技术，控制碳化物方向使其垂直于磨面，有利于提高叶片的耐用性I④ 严格控制叶片的尺寸精度和重量精度。
参考文献
苏俊义．贾育丁等．磨损失效案例选编．北京 机械工业出版杜，1 g85t290~296
孙家枢

，橱为慈．磨损失效案例选编．北京：机械工业出版杜，1985t297~304
孙建坪．抛丸器主要性能的试验研究．铸造机械，1984(4) 34~40
韦民．抛丸设备用弹丸的发屉方向．铸造机械
，1985(4)：28～33