手持式捆扎機觀被越來越多的行業(yè)廣泛使用在產(chǎn)品包裝工序上,，冶金行業(yè)就是其中之一。目前,，在鋼廠,、冶煉廠等企業(yè)，利用手持式捆扎機對各種規(guī)格的金屬材料如管材,、棒材,、板材、卷材和有色金屬坯錠等進行包裝,。張緊輪是手持式捆扎機的關(guān)鍵零部件,，作用是將包裝用鋼帶在瞬間拉緊，捆住金屬材料產(chǎn)品,。服役條件主要是承受壓力,、摩擦力、沖擊力等多種交變力的作用,，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響整機的使用壽命,。
文中對國產(chǎn)和進口2種張緊輪在生產(chǎn)現(xiàn)場上進行了工藝試驗，從材料選用,、金相組織,、磨損表面形貌等方面做了對比分析和研究。
1 試驗方法
在某鋼廠小型材車間使用K-19A型手持式捆扎機2臺,，分別安裝國產(chǎn)張緊輪Ⅰ和進口張緊輪Ⅱ各3組,。捆扎機主要技術(shù)參數(shù)：牽引力≥2600N，張緊輪轉(zhuǎn)數(shù)≥50r／min,；捆扎完成時間≤8s,。包裝用鋼帶寬度和厚度為19mm×0.6mm符合GB4173標準規(guī)定。對Φ40無縫鋼管進行包裝,，捆扎成品外徑為≥Φ500mm,。按試驗規(guī)范進行試驗,，試驗至張緊輪失效為止，將使用壽命列入表1,。
從表1可以看出,，Ⅰ樣機的張緊輪平均使用壽命為1.87萬次，Ⅱ樣機的張緊輪平均使用壽命為6.11萬次,。進口張緊輪的使用壽命是國產(chǎn)張緊輪的3倍以上,。
2 試驗結(jié)果與分析
2．1 材質(zhì)
在瑞士ARL光譜儀上，對國產(chǎn),、進口的張緊輪進行了材質(zhì)分析,，測得的主要化學(xué)成分見表2。
從表2中可見,，國產(chǎn)張緊輪的材料為GCr15鉻軸承鋼,，進口張緊輪的材料為20CrNiMo滲碳鋼。
2．2 硬度
國產(chǎn)張緊輪的硬度測試是在HR-150型洛氏硬度計上進行的,。測試結(jié)果：第1個試樣3點硬度分別為60.5,、60、61HRC,；第2個試樣為60.5,、61.5、61HRC,；第3個試樣為59、60,、60HRC,。均值為60.4HRC。
進口張緊輪硬度測試是利用HXD-1000型顯微硬度計,。由表層至心部每隔0.05mm間距測試一點,，測量力為200g，保時為1.5s,。測得的硬度梯度數(shù)值見表3,。
從表3可見，在表層最外一點測試的表面硬度為593HV,，該點是表面滲層硬度值,。第8、9點測試的硬度均為386HV,，說明該處是非滲層硬度值,。
2．3 金相組織
國產(chǎn)張緊輪使用的材料為高碳鉻軸承鋼，經(jīng)淬火和回火后具有高而均勻的硬度,，良好的耐磨性和高的接觸疲勞壽命,，但有回火脆性傾向（見圖1）。而進口張緊輪使用的材料為20CrNiMo滲碳鋼，它具有良好的塑性,、韌性和強度,，經(jīng)滲碳、二次淬火和回火后表面具有高的硬度,、高的疲勞強度,、心部具有高沖擊韌性（見圖2和表3）。其特點是接觸疲勞強度與表面耐磨性能明顯優(yōu)于高碳鉻軸承鋼GCr15,。
2．4 磨損表面形貌
在JXA-840型掃描電子顯微鏡上,，對兩種張緊輪分別進行了微觀分析，見圖3,。圖3a為進口張緊輪磨損后的表面形貌,，呈現(xiàn)出局部剝落坑，磨損機制主要是疲勞磨損,。圖3b為國產(chǎn)張緊輪磨損后的表面形貌,，呈現(xiàn)出大面積、較深的剝落坑,，伴有細小的疲勞裂紋,，磨損機制也是以疲勞磨損為主。很顯然,，國產(chǎn)張緊輪的磨損速率明顯高于進口產(chǎn)品,。
2．5 分析
國產(chǎn)和進口的張緊輪在相同工況下，使用壽命相差3倍之多,，除機械結(jié)構(gòu)設(shè)計外（本文不作介紹）,，更主要是因材料選擇和熱加工工藝不同而產(chǎn)生的。
雖然,，兩種材料的張緊輪分別經(jīng)熱處理后都各自達到所要求的金相組織和硬度,。但其綜合性能卻存在著差異。20CrNiMo鋼的張緊輪經(jīng)滲碳,、淬火后得到理想的綜合性能,，滿足了特定工況的使用要求。而GCr15鋼的張緊輪抗沖擊性能較弱,，易產(chǎn)生疲勞微裂紋,，所以使用壽命相對較短。
從兩種張緊輪磨損后表面形貌微觀分析可知,，其主要磨損機制相同均為疲勞磨損,。但磨損后表面形貌差異較大，主要原因是因為進口張緊輪采用的材料為20CrNiMo滲碳鋼,，經(jīng)滲碳,、淬火和回火熱處理后,，表面得到強化處理，改變了組織結(jié)構(gòu),，有利于降低疲勞磨損的磨損率,。
3 結(jié) 語
對兩種材料加工的張緊輪，在同一生產(chǎn)現(xiàn)場使用的結(jié)果分析認為：（1）在材料選用時,，應(yīng)選擇綜合性能與其服役工況相符合的材料,；（2）選用20CrNiMo鋼加工的張緊輪，使用壽命比用GCr15鋼提高3倍之多,。