锥体连接钎杆热影响区的高频疲劳实验研究

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1、锥体连接钎杆热影响区的高频疲劳实验研究钎钢研究所王筑生、熊家泽贵阳特殊钢有限责任公司钢铁研究所吴少斌钎钢厂杨云、于嘉君、丁胜利摘要：轻型番岩机用锥体连接钎杆领盘热影响区一直是番岩钎具生产企业关注和研究的重点。通过引入模拟H22钎杆实物的高频拉压疲劳实验方法，实验中得到了意外的结果：某一工艺的疲劳寿命结果高迭400万次。远远高于其它工艺的15-37万次。并对之进行初步比较分析。关键词：疲劳；拉压疲劳；锥体连接钎杆；实验研究一、前言目前中国的凿岩钎杆以锥体连接钎杆(亦称：锥形钎)为主，2007年使用量高达9

2、万吨，占国内所有凿岩钎杆的80％以上。锥形钎杆最主要的制造加工是领盘镦锻．而且钎杆使用过程中疲劳失效的70％以上又集中在该加工部位及附近。显然领盘镦粗部位及附近(亦称：过渡区)就成为业内人士研究和关注的焦点。过去人们对该区域的研究主要有以下方法：a．金相一硬度法；b．室内寿命试验台试验法；c．现场凿岩试验跟踪法。金相一硬度法：通过简单的解剖和金相、硬度检测得到组织、硬度的分布．从而根据常识推论疲劳寿命结果正常与否。这是一种间接的方法。需要大量的现场断口分析验证。翰嘲籀瀚翳积，52室内寿命试验台试验法：使

3、用液压凿岩机和模拟岩石装置．进行试验台的实物疲劳寿命强化试验。可以反映现场实际的许多疲劳断裂情况，进行钎杆制造工艺对比。但是现场出现的一些断裂情况。与实验室的结果有一定差异，有时差异较大，这说明该实验方法有一些局限性。现场凿岩试验跟踪法：现场凿岩试验跟踪耗费大量的时间、人力、物力，而且结果的分散性较大，需要大量的数据积累。在以上方法中。室内疲劳寿命试验台(b方法)应该是相对合理的方法，但是采用的是便于编程加载的液压凿岩机。它与实际使用的气动凿岩机有差异，主要表现在：①对钎杆施加的力不同：在同一功率下。液

4、压凿岩机应力峰值较低、持续时间较长。气动凿岩机应力峰值较高、持续时间较短．而应力波越大对钎杆的损伤越大；②钎杆中应力波的传递形式不同：液压凿岩机由于本身具有缓冲器。钎杆中反射的应力波大部分被液压凿岩机吸收，只产生一次主要的拉应力波；而气动凿岩机由于本身没有缓冲器，反射的应力波在钎杆中要振荡多次，会产生多次拉压应力波：造成钎杆的疲劳损伤主要是拉应力波。虽然锥形钎杆中国已生产几十年，但是人们仍然孜孜不倦地研究如何进一步稳定并提高钎杆在使用过程中疲劳寿命，特别是领盘区域的疲劳问题。二、实验方法寻求一种更好的实

5、验室方法，研究钎杆的疲劳问题是有必要的。考虑到前人做的工裹一作表明：凿岩钎杆使用中主要受到拉——压疲劳应力。应力最大值为。<323MPa。我们委托有关专业厂家制造了具有专用夹具的、可模拟实物的I-122中空钢高频疲劳试验机。根据钎杆的实际工况和已有的知识、经验，H22钎杆高频疲劳的主要实验参数设定如下：120KN的拉——压力。并施附加一压力5KN(模拟推进力)，110赫兹加载频率，1050％中频加热H22中空钢后镦锻，不同工艺控冷。三、实验结果实验结果如表一所示控冷工艺方法高频疲劳结果断裂部位方法140

6、5万次杆体(外疲劳)，距镦粗端部80mm方法237万次杆体(内疲劳)，距镦粗端部126mm方法315万次镦粗过渡区(外疲劳)，距镦粗端部58ram说明：l、模拟实物镦锻长度50mm2、断口照片如下：方法1方法2方法3啪⋯柔薯麓鬻嚣●淦机夹杂物、成份的分析，结果如下：鉴于不同镦锻控冷方法。得到了巨大差1、硬度检测：53Z■—髓一a端面：断口面；b端面：距断口面40mm处2、金相分析的横截面。工艺方法硬度(HRC)表面硬度(HRC)a端面b端面a端面“端面25．034．027．537．025．O35．032

7、．O37．5方法124．035．036．O37．025．035．036．537．525．034．537．O37．033．O33．037．532．033．036．O37．033．O33．536．037．035．034．036．537．5方法234．037．O37．534．037．038．034．037．O38．034．037．O38．039．539．O38．539．538．540．039．540．539．5方法340．040．539．540．0方法1非断口面芯部一500X屈氏体^方法1断口面芯部一500X

8、索氏体方法1非断口表面一500X索氏体+屈氏体方法2断口面芯部一500X屈氏体方法2断口表面一500X屈氏体+索氏体方法3断口表面一5∞×屈氏体方法3断口面芯部一湖×屈氏体3、夹杂物分析非金属夹杂物工艺方法A类B类C类D类细粗细粗细粗细粗1．0O．51．O0．5O0O方法11．0O．51．0O．50O01．50．51．OO．5O0方法21．5O．51．0O．5O02．O0．51．50．50O0．5O方法32．00．51．O0．5O0O4、化