（湖南长沙 410000）
摘要：耐磨衬板为沥青混凝土搅拌器中最重要的零件之一，在搅拌器的生产制作及使用过程中经常会发生开裂现象，严重影响沥青搅拌器的质量和使用性能，本文通过对其开裂原因的分析，提出了防止耐磨衬板开裂的改进和预控措施。
关键字：搅拌器；弧形耐磨衬板；开裂；改进措施
1.概述
搅拌器是间歇强制式沥青混凝土搅拌设备的核心装置，其功能是把按一定配合比将称好的骨料、粉料和沥青均匀地搅拌成所需的成品料，它的拌合能力就标定了整机的生产能力。作为搅拌器的重要组成零件之一——耐磨衬板，通过高强度螺栓将其与搅拌器的壳体及端壁连接，以防止壳体因磨损而失效。耐磨衬板的质量好坏直接影响着搅拌器的使用性能和维护成本。
2.耐磨衬板的结构特点及破坏形式
2.1 结构特点：如图1所示:耐磨衬板结构为四边形的圆弧曲面，在曲面的外侧铸有与壳体相互接触的凸台，在凸台上铸有高强度螺栓连接孔。耐磨衬板采用的材质为高铬白口铸铁（BTMCr26），由于含有大量的铬合金元素及高硬度碳化物，具有优越的抗磨性能及耐热耐蚀性能，很适合搅拌沥青混凝土这种工况。但是，高铬铁素体脆性转变温度高，造成其室温脆性，在铸造成型过程中，伴随着铸件在砂型中及开箱后的冷却，体心立方晶格高铬铁素体的温度降到室温时会发生屈服应力迅速增加，断裂韧度降低，容易发生脆断，且只能承受较小的冲击性（5-8J/cm2）[3],在制作和装配过程中，遇到较大的冲击力时就很容易造成断裂而失效，降低了成品率、影响生产效率；如在使用中发生开裂，将导致搅拌器不能正常使用，影响沥青混凝土的正常生产，也会增加维修成本。
2.2破坏形式：在长期的工程实践中，我们发现耐磨衬板的破坏失效在装配前、装配中以及搅拌过程中均有出现，其破坏的主要形式主要是耐磨衬板断裂失效，断裂的位置多在两螺栓孔的之间。
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图1 图2
3.导致耐磨衬板开裂的原因分析
3.1材料性能的影响因素
高铬白口铸铁主要的化学元素有C、Cr、Mo及Ni、Mn、Cu、Si、S、P等，其中，C、Cr是碳化物的形成元素，且Cr是保证材料耐腐蚀性可靠的元素；Mo能提高高铬白口铸铁抗氯离子和氟离子腐蚀能力，同时能促进基体铁素体化[3]；Mn、Ni、Cu对改善高铬白口铸铁的韧性有好处，可提高其抗裂性；S一方面可以改善高铬白口铸铁的切削性能、孕育效果和石墨形态，另一方面与Mn形成MnS、与Fe形成FeS等化合物，他们以夹杂物的形式存在于高铬白口铸铁中，其中MnS的熔点高、且以颗粒状分布，对铸铁的强度无多大影响，但使铁液变稠，流动性变差，FeS的熔点低、且质软而脆，能降低铸铁的强度，促进铸铁的收缩，引起铸铁的过硬和裂纹形成[2]；P虽然能增加铸铁的流动性和可铸性，改善铸铁的耐磨性，但磷的增高会使铸铁的缩孔、缩松以及开裂倾向增加。P在高铬白口铸铁中主要以共晶形式存在，磷共晶的硬度高、脆性大、分布在晶粒的边界上，割裂了晶粒间的连续性，使铸铁的硬度提高，强度、韧性下降[2]。可见，S、P都能使高铬白口铸铁硬度和脆性增大，韧性降低，使高铬白口铸铁开裂的倾向增大。
3.2铸造工艺不合理
耐磨衬板在铸造过程中，若浇注系统设计不合理，浇注温度过高，会使铸铁的组织粗大化，增加脆裂倾向。在用碳弧气刨或者气割除掉冒口或在热处理过程中升温过快，都会在铸造应力上叠加热应力，引起应力集中，使得断裂强度大为下降，导致铸件开裂。
3.3耐磨衬板及壳体曲率半径超差
与耐磨衬板装配在一起的是搅拌器的壳体，两者通过螺栓相连。耐磨衬板是铸造成型，壳体是由钢板卷制成型，在制作过程中都会发生变形，如果对两零件的变形不加以控制和矫正，导致装配面不在同一曲率的曲面上，从而造成装配面不能完全贴合，在连接螺栓拧紧过程中就会容易发生开裂。
3.4装配工艺不合理
在装配过程中采用电动扳手或气动扳手拧紧螺栓时受较大的冲击力或拧紧螺栓的力矩过大、拧紧顺序不合理，都会导致耐磨衬板受力不均、承受的压力大于其断裂应力，进而造成耐磨衬板开裂。
4.预防耐磨衬板开裂的措施
4.1控制铁液中化学成分，各化学元素质量分数应达到GB/T 8263-2010的要求，且严格控制元素的S、P含量，要将其质量分数控制在此范围内（Ws=0.02-0.03，Wp=0.03-0.05），既可降低高铬白口铸铁开裂的倾向，又能使高铬白口铸铁其他各项力学性能达到较高的要求。
4.2优化铸造工艺。
4.2.1采用半封闭式浇注系统，并在横浇道架设集渣包或加置过滤网使铁液平缓流入型腔，内浇道的开设尽量为底封式或者阶梯式，防止铁液在浇注过程中产生二次氧化[3]，同时控制浇注温度，减小脆裂倾向。
4.2.2采用易割冒口，适当减小冒口口径，增加冒口数量，冒口大小以能用锤敲法去除为宜。
4.2.3减少应力叠加，去除浇道和冒口时只能用锤敲法，热处理时控制升温速度，防止铸件产生的热应力与铸造应力叠加而开裂。
4.3控制耐磨衬板及其壳体的制作质量，耐磨衬板的制作应采用精密铸造，以保证其铸造精度，壳体制作时采用专用焊接工装行进定位和焊接，焊接完成后采用振动失效的方法释放焊接应力后再拆去专用工装，以减小壳体的变形。
4.4优化装配工艺，采用合理的拧紧工艺和拧紧力矩，拧螺栓时宜采用手动扳手将其对称均匀的拧紧，拧紧时先进行一次预拧紧后，再拧至规定的力矩。拧紧力矩应根据耐磨衬板的功能要求和连接螺栓的规格确定，沥青混凝土搅拌器中耐磨衬板与壳体间的连接螺栓为M16，经过多次试验，将其拧紧力矩控制在90—100Nm范围内比较合理，既满足其连接功能要求，又可减小对耐磨衬板的冲击力，进而减免了耐磨衬板的开裂。
4.5加强装配质量控制，装配前要对耐磨衬板及壳体进行质量检查，对于存在铸造裂纹和变形量超差的耐磨衬板及壳体，严禁进入装配工序；拧紧连接螺栓之前要对耐磨衬板和壳体的装配质量进行检查，对于贴合面间隙超过2mm的部位，要通过在耐磨衬板与壳体间增加相应厚度的垫片的方法进行工艺处理，合格后方可对螺栓进行拧紧。
4.6优化耐磨衬板结构，如图2所示，将耐磨衬板由矩形曲面结构改为梯形曲面结构，减小其外形尺寸，并将耐磨衬板与壳体的连接螺栓数量由4个减少为2个，这样便可以减少耐磨衬板与壳体的接触点及接触面积，降低耐磨衬板与壳体装配面的曲率误差，进而降低了耐磨衬板开裂的几率。
5.结束语
本文通过对弧形耐磨衬板开裂原因的分析，从原材料化学成分、耐磨衬板结构、铸造工艺、装配工艺等方面提出了改进和预控措施，很好的解决了弧形耐磨衬板经常开裂的问题，以供大家互相交流学习。
参考文献
[1]GB/T 8263-2010 抗磨白口铸铁件[J].
[2]吴承建,强文江等.《金属材料学》第二版[M].冶金工业出版社.2009.08.
[3]张山纲,黄伟,赵占军,赵亚忠,王宏英.超高铬白口铸铁脆性韧化技术[J].《铸造技术》，2004（6）.
[4]刘贞,王永庆,高建英.Cr26高铬白口铸铁的研究与生产[J].《现在铸铁》，2005（6）.