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织造机械ADI凸轮的研究与开发

作　者: 陈国栋
导　师: 龚文邦
学　校: 武汉纺织大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: ADI 硬度织机凸轮耐磨性摩擦磨损组织与性能
分类号: TS103.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

织造机械的关键耐磨件凸轮，直接影响设备的使用寿命、生产效率和纺织品的质量与成本。现用纺机凸轮材质多为中碳钢经锻造、粗加工、调质、表面淬火、回火及精磨等繁多工序制成，材料利用率低，能耗大，成本高，且淬透层薄，质量不稳定，常因耐磨性不够或开裂而失效。等温淬火球墨铸铁（ADI）是近三十多年来发展起来的一种高科技新型工程材料。其基体组织为高强度高耐磨的针状铁素体和高韧性残余奥氏体，组织中的球状石墨又能起润滑作用，可以减少磨损，节能降噪，提高材料利用率，降低成本，是制造织机凸轮的理想材料。本文在分析金属材料摩擦磨损特性的基础上，进行了ADI的摩擦磨损实验研究，探讨了不同硬度的ADI在无润滑滑动摩擦情况下的摩擦磨损特性，并分析了其磨损机理。结果表明，在相同的奥氏体化温度下（910℃），当等温淬火温度在280℃~380℃范围时，等温温度高的ADI因基体中针状铁素体较粗大，初始硬度和强度较低，磨耗量较大，但基体中较多的残余奥氏体在摩擦过程中加工硬化更明显，磨耗量下降更快，越磨越硬。本文对凸轮机构在织造机械中的重要作用及失效原因进行了系统的分析，根据织造机械对凸轮的特性要求，结合ADI摩擦磨损实验的研究结果，设计了ADI织机凸轮的化学成分，熔炼、铸造及热处理工艺，确定ADI凸轮的奥氏体化温度860~950℃，保温时间2~2.5h；等温淬火温度300~350℃，保温时间1.5~2.5h。本文对ADI凸轮与45钢凸轮在无润滑滑动摩擦条件下进行了考核对比实验，结果表明：ADI凸轮在表面压应力作用下，基体中的高碳奥氏体部分转变为稳晶或微晶马氏体，显著提高表层硬度，改善抗磨性；而新的次表面又不断发生以上过程，越磨越硬，磨耗量越来越小。虽然45钢凸轮因表面淬火层硬度较大，磨耗量较小，但随着表面淬火层的磨去，硬度下降，磨耗量越来越大。摩擦时间越长，ADI凸轮的优势更加明显，是45钢凸轮理想的替代材料。

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