効果的なクレーンホイール熱処理：耐久性と性能の向上

ホイールを製造する際、多くの非クレーン専門メーカーやクレーンユーザーは、熱処理を行わない。 クレーンの車輪 または、不合理な技術仕様があります。その結果、ホイールは摩耗しやすくなり、硬化層の早期剥離が発生し、寿命が非常に短くなります。

この問題は、冶金工場、ドック、港、鉄道などの頻繁に使用される場所で特に顕著であり、車輪の寿命はわずか 1 ～ 2 年であるため、メンテナンスに多大な人件費と材料費がかかります。

当社の経験によれば、ホイールの適切な技術仕様を確立し、包括的な熱処理プロセスを採用することで、ホイールの寿命を大幅に延ばすことができます。以下は、クレーンホイールの熱処理に関して当社の工場が共有した経験の一部です。

ホイールの材質と技術仕様

当工場のクレーンホイールは、ZG55とZG50SiMnの2種類の材料を使用しています。ZG50SiMnの平均化学組成は、C0.5%、Si0.6%、Mn1.0%です。ZG55ホイールの場合、指定されたトレッド硬度はHB300〜350で、トレッド表面から20mmの硬度が≥HB260になる焼入れ硬化層の深さが必要です。ZG50SiMnホイールの場合、指定されたトレッド硬度はHB350〜400で、トレッド表面から20mmの硬度が≥HB280です。ホイールの熱処理プロセスは2つあります。1つは全体クランププレート焼入れ方法であり、もう1つは中周波表面焼入れ方法です。

熱処理プロセス

熱処理がホイール加工に与える影響

熱処理方法の違いはホイールの加工手順に影響します。中周波誘導加熱を使用する場合、加工手順は次のようになります。粗ブランク→焼ならし+焼戻し→トレッド面と側面の仕上げ旋削、内径の粗旋削（片側2.5mmの余裕を残す）→中周波加熱と水焼入れ+中温焼戻し→内径の仕上げ旋削→キー溝加工→組み立て。

総板焼入れ方式の場合、工程は、荒ブランク→焼ならし＋焼戻し→荒旋削（加工面ごとに2.5mmの取りしろを残す）→炉加熱による総板焼入れ＋中温焼戻し→仕上げ旋削→キー溝加工→組立となります。

ホイールの大量生産では、中周波熱処理はエネルギーと処理時間を節約するだけでなく、より高いトレッド硬度も達成します。したがって、中周波熱処理は専門の製造工場で推進されるべきです。一方、特殊な設備を必要としないクランププレート全体の焼入れプロセスは、小ロット生産やユーザーカスタマイズ部品に適しています。ただし、トレッド硬度はHB300〜350の範囲内でしか制御できず、より高い硬度を達成することは困難であり、効率が低くなります。

非専門工場では生産量が少なく、中周波誘導加熱設備一式は必要ないことを考慮して、ここではクランププレート全体の焼入れ工程のみを紹介します。

ホイール用クランププレート焼入れ工程

ホイールのクランププレートの焼入れプロセス全体は次のとおりです。ホイールをボックス型電気炉に入れ、850〜870°Cに加熱し、この温度を2〜4時間維持します。ホイールを炉から取り出した後、固定具に入れてから水槽に浸して焼入れします。最後に、ピット型焼戻し炉でホイールを470〜490°Cに加熱し、この温度を4〜6時間維持してから、自然冷却します。ホイールは、直径100 mmあたり約1分間水中に留まる必要があります。

通常、クランププレートを取り外すと、ホイールコアはまだ暗い赤色になります。固定具を使用する目的は、ウェブと車軸穴の硬化を防ぐことです。クランププレートの直径は、ホイールの公称直径から30 mmを引いたものに等しく、厚さは25 mmです。一定期間使用した後、ホイールと接触するクランププレートの表面を回転させて、滑らかな表面を維持する必要があります。

熱処理後のクレーンホイールの硬度試験

クレーン車輪踏面の硬度試験

ポータブル硬度計は、クレーンの車輪踏面の硬度をテストするためによく使用されます。踏面の硬度をテストするには、車輪踏面の円周に沿って等間隔に 3 点を測定します。3 点のうち 2 点が硬度要件を満たしていれば、踏面の硬度は許容範囲内であるとみなされます。

焼入れ硬化層深さ試験

クレーンホイールの焼入れ硬化層の深さは、主に熱処理工程の検証に使用され、破壊試験です。完成したホイールは、薄いスライスタイプのフライスカッターで切り開くことができます。切断されたホイールはしっかりと支えられ、硬度計を使用して表面から20 mmのところで硬度試験を行う必要があります。フライス加工中は、切断面が過熱しないように、切削速度と冷却を制御することが重要です。

硬度および焼入れ硬化層深さ試験の規格

クレーンホイールの硬度および焼入れ硬化層の深さの試験は、次の表に示すように、国家規格 JB/T 6392-2008「クレーンホイール」に従って実施する必要があります。

熱処理後のホイールの機械的特性

• 強度の向上
  熱処理されたホイールは硬度と靭性が高く、より大きな負荷と曲げ応力に耐えることができます。さらに、熱処理によりホイールの表面に硬い層が形成され、保護効果が得られます。
• 耐摩耗性の向上
  熱処理によりホイールの表面硬度が高まり、耐摩耗性が高まり、摩耗速度が低下します。熱処理されたホイールは使用中にメンテナンスの頻度が少なくなるため、コストを節約できます。
• 疲労耐性の向上
  繰り返し荷重がかかると、ホイールに疲労亀裂が生じ、寿命に影響を及ぼします。熱処理により、材料の結晶構造と微細構造が改善され、ホイールの疲労耐性が向上し、耐用年数が延びます。

要約すると、熱処理はホイールの強度、耐摩耗性、耐疲労性を向上させるための重要なプロセスです。クレーンホイールの製造において、熱処理はホイールの性能を向上させ、クレーンの安全な操作を確保する上で重要な役割を果たします。

当社では、さまざまなタイプの熱処理済みクレーンホイールをご提供しており、お客様の特定の要件に応じてカスタム非標準設計も提供できます。ご要望がございましたら、お気軽にお問い合わせください。

ゾラ・ジャオ

天井クレーン/ガントリークレーン/ジブクレーン/クレーン部品ソリューションのエキスパート

クレーン海外輸出業界で 10 年以上の経験があり、10,000 人以上の顧客の販売前の質問や懸念事項を解決してきました。関連するニーズがございましたら、お気軽にご連絡ください。

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