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1、中国铸造协会挖掘机挖斗铸造销轴衬套技术条件团体标准编制说明（征求意见稿）1、任务来源、工作简要过程、主要参加单位和工作成员及其所做的工作1）任务来源本项目由青岛华焜耐磨钢有限公司起草，四川邦立重机有限责任公司、力士德工程机械股份有限公司参与起草，于2022年5月14日上报中国铸造协会挖掘机挖斗铸造销轴衬套技术条件团体标准，中国铸造协会于2022年11月7日下达202290号文，项目立项编号为T/CFA2022021,名称为挖掘机挖斗铸造销轴衬套技术条件团体标准。2）主要参加单位和工作组成员以及所做的工作青岛华焜耐磨钢有限公司为本项目主要起草单位，四川邦立工程机械有限公司、山东力士德工程有限公司
2、、山东福田雷沃工程机械、山东斗山工程机械有限公司、安徽宁国华丰耐磨材料有限公司、青岛市机械研究所等参加本项目起草。主要成员：孙平、王定祥、姚永茂、闫启栋、宋量、陈全新、黄兴海、钟春健、李永刚、王延仕、李海栋、陈财、赵剑波。青岛华焜耐磨钢有限公司为本项目主要起草单位，负责本项目的起草、编制、修改、完善。参与单位负责现场装机试验数据搜集整理，对照确定挖斗销轴衬套技术性能及耐磨性指标，青岛华焜耐磨钢有限公司全面制定实施离心铸造工艺、等温淬火工艺、数控加工工艺，制造挖斗销轴衬套标准化产品，力学性能与耐磨性能达到设计指标。3）工作简要过程（1）起草阶段2022年3月29日，青岛华焜耐磨钢有限公司等单位，
3、向中国铸协等温淬火分会，提交了挖掘机挖斗铸造销轴衬套技术条件团体标准初稿。（2）征求意见阶段中国铸协等温淬火分会组织专家评议，于2022年5月14日回复青岛华焜耐磨钢有限公司挖掘机挖斗铸造销轴衬套技术条件团体标准修改建议，青岛华焜耐磨钢有限公司全面细致整理，于2022年5月18日上报给中国铸造协会等温淬火分会。2022年8月17日中国铸造协会等温淬火分会建议，按照最新版的模板修改，青岛华焜耐磨钢有限公司进行了补充修改完善，于2022年8月18日上报给中国铸造协会等温淬火分会。（3）送审阶段中国铸造协会等温淬火分会于2023年3月28日转发了中国铸造协会于2022年11月7日批复的“中国铸造协会
4、文件（中铸协标202290号）”关于中国铸造协会等温淬火分会等一项团体标准制修订的批复，文件中要求中国铸造协会等温淬火分会、中国铸造协会耐磨材料与铸件分会，组织专家审议评定。（4）报批阶段中国铸协两分会组织专家评审会2、制修订标准的依据或理由D制修订标准的依据或理由现行的挖掘机销轴衬套标准有JB/T11304-2013；JB/T11305-2013；T/ZAQ101032022,侧重规范销轴衬套的外形结构、润滑方式、互换性。本项目着重规范耐磨钢是销轴衬套制作的必选材质，以此适应恶劣工况环境，延长使用寿命。本项目引入耐磨钢新技术、新工艺，旨在解决现有销轴衬套不耐磨而频繁更换问题，满足市场对挖斗销
5、轴衬套免除脂润滑、长寿命的迫切需要，提高挖掘机使用效率。本项目的制定与实施，将促进挖掘机销轴衬套技术创新，增强挖掘机产品的国内外竞争力，实现资源节约、提质增效、科技创新，形成规模化生产。2）制修订标准的原则本项目在制定过程中，遵循“提升品质、服务行业、面向市场、循序推广”的原则，注重标准制订与技术创新，以实现现场工程作业长寿命、免维护为目标，本着承袭传统、发展创新、规范普及的原则来进行本项目的制定工作。本项目在起草过程中主要按GBm.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的要求编写。在确定本项目主要技术指标时，综合考虑离心铸造企业生产特征和利益，充分考虑与之配套挖掘机生
6、产厂家的经济利益和稳定运行，做到科技创新，持续改进。3、标准化对象简要情况挖掘机挖斗销轴衬套，是挖斗与斗杆的连接部件，有4件销轴8件衬套，与其他连接件一起，形成四连杆机构，实现挖斗做挖掘动作。挖斗销轴衬套集中承载挖掘驱动力，比压大，相互摩擦频繁，通常3000-5000工作小时更换一次。频繁更换的起因在于JB/T11304-2013、JB/T11305-2013.T/ZAQ101032022标准规定的材质45#、40Cr、42CrMoGCrI5、ZCuZn25A16Fe3Mn2,规定了销轴衬套的外形尺寸、润滑孔尺寸、热处理工艺、淬硬层硬度、表面粗糙度、固定方式，但是，未达到实际工况最佳的耐磨性效
7、果，具体表现为：1、在泥洼土石工况下销轴衬套部位的密封件容易破损，润滑脂起不到长效润滑效果，2、受天气、地域等条件限制，润滑脂加注困难，3、表面淬火仅l2mm淬硬层，淬硬层被磨掉，销轴衬套呈现快速磨损，4、中碳钢淬硬组织不是最有效的耐磨组织，5、用铸铜合金做衬套，因资源稀缺、价格昂贵，产业政策不鼓励生产，仍作为“两高”项目，不实行产能替代。本项目着重规范销轴衬套的材质的耐磨属性，通过改善材质本身的耐磨性，达到销轴衬套长寿命、免除脂润滑，无论天气、地域施工条件如何恶劣，挖斗销轴衬套能够经久耐用。制定挖掘机挖斗铸造销轴衬套技术条件团体标准有助于耐磨钢材质销轴衬套产品，在挖掘机行业推广应用，减少销轴
8、衬套消耗，节约润滑脂开支，降低销轴衬套维修费用，提高技术水平，促进科技创新。4、与国际、国外、国内标准对比情况及标准水平分析2023年5月11日，起草单位委托山东省标准化研究院对本标准题目、内容进行了标准查新，查新报告编号BZCX20210913,结果显示“经查新，所检标准文献未发现与委托标准内容全覆盖的标准:目前国内没有销轴衬套耐磨钢标准。本项目关于销轴衬套外形结构尺寸参数，沿用了相关标准JB/T11304-2013、JB/T11305-2013、T/ZAQ101032022,创新引入三种类型的耐磨钢材质，旨在从根本上解决不耐磨问题，提高挖掘机销轴衬套的技术水平，具有创新性和实用性。5、标准
9、主要技术内容确定的论据1)适用范围本项目规定ADl等温淬火球磨铸铁既可以做销轴，同时可以做衬套；做轴要求强度高一些，做衬套要求硬度高一些；奥氏体镭钢适合于做衬套，不适合做轴，表现在铸造收缩大、机加工难度大；两种材质均可以在无润滑的环境下作业，并保持良好的耐磨性；本项目还推荐两种合金耐磨钢制作销轴衬套，按照合金含量属于中合金钢，通过热处理，达到表面组织、内部组织都耐磨，以此区别旧标准中的普通中碳钢45#、40Cr表层耐磨。2)标准主要技术内容(1)ADl等温淬火球墨铸铁：等温淬火球墨铸铁，组织形态是针状铁素体、富碳奥氏体、球状石墨，(AUStemPeredductileiron),参照国家标准等
10、温淬火球墨铸铁件GB/T24733-2009,经过检验将QTD800-10、QTD900-8、QTD1050-6进入本项目，编号为ZWZT-QTD800-10、ZWZT-QTD900-8、ZWZT-QTD1050-6,通过调整成分精度及热处理参数，使材质分别在强度、韧性、硬度有所侧重。在同时保持耐磨性的条件下，衬套的硬度相对要高一些，销轴的强度要高一些，销轴衬套共同使用材质ADI,在摩擦挤压条件下，组织内的残余奥氏体都发生位错硬化，表面硬度提高，达到自硬化效果。球状石墨在摩擦状态下，自分布石墨干粉润滑剂，有效降低摩擦系数，取代了传统润滑脂，经多次装机试验，均取得良好耐磨效果。(2)奥氏体锈钢：
11、参照国家标准奥氏体铸钢铸件GB/T5680-2010,经过检验三个牌号ZG120Mnl3.ZG120Mnl3Cr2.ZG120Mnl7进入本项目。奥氏体锦钢衬套广泛应用于港机散货抓斗，露天矿场电铲挖斗，是青岛华焜耐磨钢有限公司的主打产品之一。由于奥氏体锈钢表面冷作硬化明显，带来机加工难度大，铸造收缩率大，导致制造成本高，因此，不建议制作销轴，适合于制造衬套。(3)合金耐磨钢的确定：参照耐磨钢标准GB26651-2011,选择含碳量0.300.60%之间，两个牌号耐磨钢列入本标准，ZG30CrNiMo;ZG42Cr2Si2MnMo;使用离心铸造工艺，前两个牌号适合于制造高强度耐磨销轴，Cr.Ni
12、、M。合金使销轴淬透性好，马氏体淬硬层更饱满，耐磨性优于40Cr、45#钢。(4)销轴外形结构的确定：基于现有标准JB/T11304-2013；T/ZAQ101032022内容包括，轴端倒角、润滑孔、关联止动板、挡板、挡块，没有变化。(5)衬套外形结构的确定：基于现有标准JB/T11305-2013确定，内容包括，衬套倒角、润滑孔尺寸、衬套内壁润滑油槽，没有变化。本项目基于离心铸造工艺，配套使用等温淬火处理或水韧处理等热处理过程，形成表里一致的耐磨组织，相比JB/T11305-2013推荐的表面热处理，更加耐磨，因此，不主张使用润滑脂，不对润滑孔做要求。(6)销轴衬套热处理参数的确定：本项目对
13、应ADI等温淬火球磨铸铁和奥氏体锦钢，分别采取等温淬火处理和水韧处理工艺，达到相应力学性能和耐磨性指标，综合性能均优于JBZTl1304-2013；JB/T11305-2013；T/ZAQ101032022标准推荐的调质处理、表面热处理。3)试验方法的确定(1)销轴衬套硬度测定:便携式硬度仪操作方便;较精确的测定,洛氏硬度按GB/T230.1,布氏硬度试验按GB/T231.1,硬度数据是产品供应方质检交货的必要内容。(2)销轴衬套的金相组织、拉伸性能、弯曲性能、无损探伤检测方法：该部分检测数据不是供应方质检交货的必要内容。需方可提出质检要求，选择其中一项或多项作为产品验收的必检项目，其中金相组
14、织、拉伸性能、弯曲性能通过取试样检测；无损探伤采用本体检测,参照GB/T5616-1985；GB/T5677o(3)销轴衬套材质化学成分检测方法：按GB”223系列标准，化学成分测定用试样的取样和制样方法按GB/T20066的规定进行，通常使用光谱分析法。(4)表面质量测定：销轴衬套结构形状、尺寸、精度、表面粗糙度按照图纸技术要求检验。6、主要试验结果的分析报告、技术经济论证，预期达到的经济效果D力学性能试验统计数据表1表6统计数据来自华焜耐磨钢月度3OOO5OOO件产品中随机实物取样3-5件表1ZWZT-QTD900-8等温淬火球羁铁销轴试样力学性能产品名称检测时间抗拉强度MPa屈服强度MP
15、a延伸率硬度HRC冲击KUJJ销轴2023060510198624.049402023060510428264.050452023060510268323.55023平均值10298403.835039.3表2ZWZT-QTD10506等温淬火球墨铸铁销轴试样力学性能产品名称检测时间抗拉强度MPa屈服强度MPa延伸率先硬度HRC冲击KUJ销轴2023060510879032.052242023060510938982.555222023060510968812.55627平均值10928942.335524表3ZWZT-QTD1050-6等温淬火球墨铸铁衬套试样力学性能产品名称检测时间抗拉强度
16、MPa屈服强度MPa延伸率先硬度IIRC冲击KV2J衬套20190211124710285.0487.2衬套201903281127-528.2衬套201903281091-538.8平均值1155-528.1表4ZWZT-ZG120Mn13奥氏体名玉钢衬套试样力学性能产品名称检测时间抗拉强度MPa屈服强度MPa延伸率%硬度HB冲击KUJJ衬套2016102687746541.5302-衬套2023060573544634.0265190衬套2023060575240534.0270186衬套2023060574046132.5283182平均值77644435.5280186表5ZWZT-Z
17、G120MnI3Cr2奥氏体镒钢衬套试样力学性能产品名称检测时间抗拉强度MPa屈服强度MPa延伸率%硬度HB冲击KUJJ衬套2023060573347224.5260168衬套2023060570045823.0280160衬套2023060571546522.5281154平均值71646523.3274161表6ZWZT-ZGI20Mn17奥氏体猛钢衬套试样力学性能产品名称炉号抗拉强度MPa屈服强度MPa延伸率先硬度HB冲击KU2J衬套2023060577343530.0230212衬套2023060578644832.0240220衬套2023060581243340.5241210平均
18、值79043434.22372212）试验案例:材质及规格销轴、衬套照片ZWZT-QTD900-8ZWZT-QTD1050-6销轴80*40*46580*40*470衬套80100*90挖掘机规格：雷沃260神钢SK220;现代R225销轴90*40*55090*40*600衬套90105*100挖掘机规格：日立EX230；卡特CAT330;现代R260ZWZT-ZGI2OM1113ZWZT-ZGI20Mn13Cr2ZWZT-ZGI20Mn17销轴120*40*690衬套120140*120挖掘机规格：邦立450港机抓斗，矿机电铲试验结果分析评价：3）技术经济论证（性价比）本项目推荐制造销轴衬
19、套三种类型材质，分述如下：合金耐磨钢ZG30CrNiMo常用于制造挖掘机斗齿，破碎机锤头。采用离心铸造制造销轴衬套，经900C水淬，低温回火，韧性好，一般土石方作业环境下，耐磨性好，造价低。ZG42Cr2Si2MnMo常用于制造大型球磨机衬板，采用离心铸造制造销轴衬套，经930oC油淬，250oC回火，得到回火马氏体+残余奥氏体，对于采石场作业，磨料比较坚硬，组织中的残余奥氏体能够相变硬化，因而耐磨性能良好。奥氏体镒钢ZG120Mnl3ZG120Mnl3Cr2ZG120Mnl7,通常制造同心衬套或偏心衬套，最早执行德国佩纳公司技术标准，用于港机散货抓斗、矿山电铲铲斗。该工况要求强韧耐磨，连续使
20、用一个大修期不更换，因此，锦金属用量大，切削难度大，产品售价贵，该行业正常接受。使用离心铸造工艺，奥氏体晶粒度达到5级以上，相比砂型铸造0级晶粒度，耐磨性高出许多。另外，由于离心铸造没有浇冒口，工件任何部位组织结构相同，不发生因浇冒口缩松而发生的不耐磨，因此，港机矿机广泛使用。ADl材质QTD800-10、QTD900-8、QTD1050-6,离心铸造销轴衬套，面向巨量的工程机械市场，提质延寿，节支节材，效果凸显。ADI少量使用稀有金属，成本低，技术要点在于控制C、Si、Mg成分，让球状石墨细小增密，成为固体润滑剂；同时，残余奥氏体能够相变硬化，高碳贝氏体强韧性好，总体造价虽然偏高于45#、4
21、0Cr,但是，耐磨寿命提高3倍。这种领先的技术，配合适度的产销规模，将引导挖掘机制造商提高技术水平，销轴衬套由脂润滑，修改为免润滑；耐磨寿命由5000小时，增至10000小时,以此淘汰不耐磨的销轴衬套产品，ADI离心铸造销轴衬套得以推广使用。4）预期的社会经济效益分析使用耐磨钢制作挖斗销轴衬套，作为挖掘机备件细分市场，将影响挖掘机行业。截至2021年底，大型挖掘机十年保有量约194万台，本项目的推广，挖斗销轴衬套的使用寿命将显著延长，消耗量仅是当前销轴衬套的一半，净节约资金30多亿。下表以ADI销轴衬套与45#钢销轴衬套为例，做社会效益对比：表7.使用ADI销轴衬套与45#钢社会效益对比对比项
22、目2021年保有量194.3万台45#现状每年每台仅更换一次重量110公斤，销轴衬套总重量21.4万吨45#销轴衬套每吨1.5万元金额32.1亿元ADI改进总消耗量仅是45#的一半10.7万吨每吨2。万元21.4亿元每年节约钢材及金额10.7万吨10.7亿元节约润滑脂45#销、套消耗润滑脂，每年每车900元17.4亿元ADI销轴衬套无需润滑脂节约维修费每更换一次500元9.7亿元综合节约每年节约钢材、润滑脂、维修费合计37.8亿元7、与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性本项目与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致。8、对重大分歧意见的处理经过和依据对标准进行了充分地讨论，对意见细致地沟通，对合理建议进行有效的吸收。9、贯彻标准的要求和实施建议一般情况下，建议本项目批准发布3个月后实施。10、废止有关标准的建议无。11、标准涉及专利情况说明无。12、重要内容的解释和其它给予说明的事项无。挖掘机挖斗铸造销轴衬套技术条件团体标准编制工作组2023年9月3日
