[发明专利]一种适用于多工况的大直径滚筒硬化深度计算方法

说明书

本发明公开一种适用于多工况的大直径滚筒硬化深度计算方法，包括1)确定摩擦副接触特征；2)确定磨粒磨损失重量与磨损载荷关系比范围；3)确定磨粒磨损失重量与磨损时间关系比范围；4)确定大直径滚筒硬化层深度与磨损时间的关系；5)确定持续施工失效最低时长T₁及大直径滚筒标准硬化层深度h₁；6)确定大直径滚筒轮面与施工介质接触模型为轮‑面接触模型；7)确定硬化层设计深度；8)根据设计的硬化深度，参考建立的激光硬化温度‑速度‑硬度‑深度的工艺手册，设置合适的加工工艺参数进行表面硬化加工。本发明有效的避免了通过大量的试验去摸索大直径滚筒硬化深度，实现了提前进行计算确定深度，为激光硬化参数选择做出参考。

技术领域

本发明涉及一种适用于多工况的大直径滚筒硬化深度计算方法，属于热处理技术领域。

背景技术

为保证压路机振动轮具有良好的韧性、焊接性等，压路机行业普遍采用Q355钢材作为大直径滚筒材料。Q355材料的硬度范围为140-170HB，导致其极易出现早期磨损(压痕、磨痕、凹坑)失效(＜1000h)。相关研究表明，Q355由于高Mn含量，在早期磨损、冲击失效过程中，因其材料成分以及塑性变形导致晶粒细化，易产生二次强化进入稳定失效阶段，材料摩擦磨损性能提高。但是，面对介质为沥青、砂石、石块等颗粒，介质表面硬度显著大于滚筒表面硬度，加剧早期磨损、冲击失效，导致滚筒未经早期塑性变形强化即进入失效阶段，影响大直径滚筒使用寿命、施工质量等。

为了解决这一技术难题，我公司采用激光硬化工艺解决滚筒易早期失效的行业难题(ZL201811556784.0)，使硬化的Q355材料稳定的过渡原始材料的“低硬度时期”，从而提升产品的使用寿命。目前，我司产品早期失效率降低95％以上，产品质量显著高于同行业水平。但是，针对大坝、沥青、砂石施工时，不同吨位、激振力压路机在施工过程中所造成的磨损程度也会截然不同。如所有产品均采用统一的硬化指标设计，则会明显增加加工成本、降低加工效率、提升能源消耗，违背“硬化层过渡早期失效阶段”的设计初衷。

可见，面向大坝、沥青、砂石等不同工况，对大直径滚筒表面激光硬化深度提出了差异化(不同工况早期失效时间不同)要求，避免硬化层深度过设计。围绕压路机施工特点，开展动载冲击磨损、磨粒磨损试验并展开数据分析，结合压路机施工区域跟踪数据，得到压路机在不同工况下的硬化层深度设计指标，实现面向不同工况、吨位、激振力的条件下大直径滚筒激光硬化工艺定制化。

因此，针对压路机面向大坝、沥青、砂石等不同工况使用情况，提出一种面向多工况的大直径滚筒硬化深度计算方法，具备现实意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于多工况的大直径滚筒硬化深度计算方法，为大直径滚筒面向不同施工工况提供设计准则，避免过设计或设计不足，达到经济性与应用性最优化。

为了实现上述目的，本发明采用的一种适用于多工况的大直径滚筒硬化深度计算方法，包括以下步骤：

1)压路机大直径滚筒轮面与施工介质接触构成摩擦副，根据压路机施工特性，确定摩擦副接触特征为磨粒磨损与动载冲击磨损；

2)根据确定的摩擦副接触特征，确定磨粒磨损失重量与磨损载荷关系比范围；

3)根据确定的摩擦副接触特征，确定磨粒磨损失重量与磨损时间关系比范围；

4)根据大直径滚筒轮面在工况环境下的服役要求及上述步骤2)、步骤3)确定的关系比范围，确定大直径滚筒硬化层深度与磨损时间的关系；

5)根据确定的摩擦副接触特征，确定持续施工失效最低时长T₁及大直径滚筒标准硬化层深度h₁；

6)根据确定的摩擦副接触特征，确定大直径滚筒轮面与施工介质接触模型为轮-面接触模型；