穩(wěn)定土廠拌設(shè)備攪拌軸斷裂及改進(jìn)方案評(píng)析
一、概述
穩(wěn)定土廠拌設(shè)備攪拌機(jī)是廠拌設(shè)備的關(guān)鍵部件，其有多種結(jié)構(gòu)形式。WQ/WD系列攪拌機(jī)是一種大容量、雙臥軸、強(qiáng)制式、無(wú)襯板攪拌機(jī)，它是以攪拌葉片與攪拌缸之間的物料靜止層為柔性耐磨層，取替了剛性的合金耐磨層，從而提高了攪拌機(jī)的可靠性和使用經(jīng)濟(jì)性。強(qiáng)制式無(wú)襯板攪拌機(jī)，可實(shí)現(xiàn)高速攪拌，使物料（石子、礫石、石灰、粉煤灰、水泥和水等中間幾種物料的混合料。）在拌和過(guò)程中呈沸騰狀相互滲透，均勻拌和。這種新一代攪拌機(jī)在去年和今年的銷(xiāo)售及驗(yàn)證下，得到了用戶(hù)的一致認(rèn)可，但是用戶(hù)在使用中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，其中攪拌軸斷裂給工廠造成了很大損失，造成用戶(hù)停工、工期延長(zhǎng)，給當(dāng)?shù)卦斐闪艘欢ǖ挠绊憽Ｋ晕覀兤惹行枰鉀Q攪拌軸斷裂這一嚴(yán)重問(wèn)題。
二、技術(shù)參數(shù)（以WQ/WD500為例）
ＷＱ／ＷＤ５００攪拌機(jī)是采用電機(jī)、減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，兩根平行的攪拌軸軸身是采用Φ１８０的管材，材質(zhì)為４５號(hào)鋼，在長(zhǎng)度方向且兩個(gè)相互垂直的平面上分別鉆有數(shù)量不等的通孔。攪拌臂是采用４５號(hào)鋼，熱處理采用調(diào)質(zhì)處理，攪拌臂穿過(guò)攪拌軸的通孔焊接在攪拌軸上，焊接方法是采用常用工藝焊接方法。
三、斷裂原因及技術(shù)分析
１、斷裂原因
（１）不合格的大石塊進(jìn)入攪拌鍋中，由于大石塊突然卡住攪拌臂，產(chǎn)生很大的破壞沖擊力而使攪拌軸斷裂；
（２）由于４５號(hào)鋼含碳量在０．４２～０．５０％之間，當(dāng)含碳量在０．５％時(shí)采用常用工藝焊接時(shí)，產(chǎn)生馬氏體組織，容易出現(xiàn)裂紋。另外，用普通方法焊接時(shí)，易產(chǎn)生氣孔，攪拌軸又是在高濕度的腐蝕介質(zhì)中長(zhǎng)時(shí)間的工作，而高濕度的腐蝕介質(zhì)對(duì)氣孔、裂縫長(zhǎng)期的腐蝕作用，最終導(dǎo)致攪拌軸達(dá)到疲勞極限而斷裂。
２、技術(shù)分析
由于骨料是經(jīng)過(guò)配料機(jī)的隔柵把不合格的大石塊過(guò)濾掉，只有粒徑不大于６０ｍｍ的骨料經(jīng)集料皮帶機(jī)送入攪拌鍋中，在正常狀況下是不會(huì)因骨料過(guò)大卡住攪拌臂而損壞攪拌軸的，這種使攪拌軸斷裂的情況并不是很大。所以這種情況的斷裂并不是造成攪拌軸損壞的主要原因。對(duì)于第二種情況，攪拌軸在出廠前就已經(jīng)存在微觀焊接裂紋，且是在惡劣的環(huán)境下（例如石子或礫石過(guò)多）長(zhǎng)時(shí)間工作達(dá)到疲勞極限后才出現(xiàn)宏觀斷裂的。這種情況的斷裂則是導(dǎo)致攪拌軸損壞的主要原因。
ＷＱ／ＷＤ系列穩(wěn)定土廠拌設(shè)備自銷(xiāo)售以來(lái)，已出現(xiàn)４到５根攪拌軸斷裂，斷裂位置多數(shù)是在攪拌軸的中間部位。斷口出現(xiàn)不規(guī)則的形狀，多見(jiàn)斷口一側(cè)參差不齊、銹蝕嚴(yán)重，另一側(cè)斷口則比較平齊。這種斷口進(jìn)一步驗(yàn)證了第二種斷裂的可能性。當(dāng)４５號(hào)鋼在含碳量為０．５０％時(shí)焊接容易出現(xiàn)焊接裂紋，焊接裂紋在外載荷和高濕度的腐蝕介質(zhì)環(huán)境的共同作用下，裂紋逐漸出現(xiàn)擴(kuò)大、銹蝕、再擴(kuò)大、再銹蝕的惡性循環(huán)。在這種情況下若遇到大石塊突然卡住攪拌臂則會(huì)出現(xiàn)第一種斷裂的情況，或者在達(dá)到疲勞極限時(shí)則會(huì)出現(xiàn)第二種斷裂的情況。另外由于攪拌軸中間部位撓度最大，彎曲應(yīng)力最大，所以中間部位出現(xiàn)最先斷裂的狀況。
四、技術(shù)改進(jìn)
４５號(hào)鋼屬于高強(qiáng)度中碳鋼，具有一定的塑性和韌性，較高的強(qiáng)度，切削性能良好，采用調(diào)質(zhì)處理可獲得很好的綜合力學(xué)性能，淬透性較差，水淬易產(chǎn)生裂紋；中、高碳鋼焊接時(shí)，在奧氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的溫度Ｍｓ點(diǎn)以下容易出現(xiàn)冷裂紋（延遲裂紋），即在淬硬組織、氫和約束應(yīng)力的共同作用下而產(chǎn)生的具有延遲特征的裂紋。中、高碳鋼焊接時(shí)，在工藝焊接性方面容易出現(xiàn)ａ．焊道下裂紋ｂ．熱影響區(qū)硬化；在使用焊接性方面容易出現(xiàn)疲勞極限降低的狀況。所以攪拌軸在疲勞極限降低的狀況下，焊接裂紋在擴(kuò)大、銹蝕、再擴(kuò)大、再銹蝕的惡性循環(huán)下逐漸失效直至斷裂。在焊接方面盡量選用低氫型焊接材料，低氫焊條具有一定的脫硫能力，焊接塑性和韌性良好，選用低氫型焊接材料可以降低焊縫金屬中的擴(kuò)散氫含量，從而可以減少氫脆的發(fā)生。從焊接性能上考慮建議攪拌軸用２０號(hào)鋼，２０號(hào)鋼焊接性能較好，并且一般情況Ｆ不需要預(yù)熱。而低碳鋼２５、３０需預(yù)熱１５０℃以上，中碳鋼３５、４５需預(yù)熱１５０℃～２５０℃之間，焊后一般要進(jìn)行６００℃～６５０℃回火熱處理。從力學(xué)性能上考慮２０號(hào)鋼（σ≥４１０ＭＰａ、σ＝２９５ＭＰａ、ＨＢ≤１５６）遠(yuǎn)不如４５號(hào)鋼（σ≥６００ＭＰａ、σ≥３５５ＭＰａ、ＨＢ≤２４１）。但碳鋼中加入合金元素，會(huì)提高鋼的強(qiáng)韌性和焊接件，即其綜合力學(xué)性能會(huì)大大提高。普通低合金鋼是含少量合金元素的普通合金鋼，它強(qiáng)度高，加工和焊接工藝性較好，并具有較好的耐磨、耐蝕、耐低溫性能，生產(chǎn)成本和碳素鋼相近，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼一般在熱扎退火或正火狀態(tài)下使用，且不需熱處理。由于攪拌軸是不經(jīng)過(guò)預(yù)熱在常溫下焊接，所以建議在保證安全系數(shù)的前提下，攪拌軸用２０Ｃｒ。由于３０號(hào)鋼具有一定的強(qiáng)度和硬度，塑性和焊接性較好，通常在正火狀態(tài)下使用，也可調(diào)質(zhì)，截面尺寸不大的鋼材調(diào)質(zhì)處理后，能得到較好的機(jī)械綜合性能，并且具有良妤的切削性能，常用于制造受載不大、工作溫度低于１５０℃的截面尺寸小