45鋼中空錨桿體工藝與性能研究.pdf

1、錨桿支護技術(shù)因其具有高強度和高剛度已成功運用于礦山巷道、鐵路隧道及邊坡整治等工程。近年來，我國錨桿支護技術(shù)日趨成熟的同時，中空錨桿體作為錨桿支護系統(tǒng)的重要安全部件之一引起眾多企業(yè)家的投資熱潮，促進國家經(jīng)濟發(fā)展的同時也凸顯出一些安全問題。如生產(chǎn)技術(shù)不規(guī)范導(dǎo)致中空錨桿體力學(xué)性能不穩(wěn)定，甚至有些中空錨桿體力學(xué)性能不達標，一旦在質(zhì)量檢測中未查出便可能造成嚴重后果。此外，由于影響中空錨桿體綜合力學(xué)性能的因素較多，出現(xiàn)力學(xué)性能不合格情況時技術(shù)人員往

2、往不能及時找出原因并采取適當改進措施。
　　 為解決上述問題，本課題以合作單位實際情況為依托，以鐵道部于2008年頒布的中空錨桿技術(shù)條件要求為指標，采用45鋼制備中空錨桿體，采用德國BrukerQ4170直讀光譜儀、德國LeicaDM4000M顯微鏡、液壓式萬能試驗機、拋光機、金相切割機、箱式電阻爐、激光測溫儀、錨桿成形機等實驗設(shè)備，結(jié)合正交試驗法、回歸分析法等數(shù)學(xué)方法，分別從化學(xué)成分、冷加工變形量、熱加工工藝、預(yù)先熱處理工藝和

3、最終熱處理工藝五個方面研究了45鋼中空錨桿體綜合力學(xué)性能（屈服強度、抗拉強度、最大力/屈服力、延伸率）的影響因素及影響規(guī)律。
　　 研究發(fā)現(xiàn):
　　 1、45鋼可替代Q345用于制備中空錨桿體，保證力學(xué)性能的基礎(chǔ)上節(jié)約成本。
　　 2、化學(xué)成分中碳元素含量對45鋼中空錨桿體綜合力學(xué)性能影響最為顯著。在45鋼化學(xué)成分國標范圍內(nèi)碳含量越高錨桿體的抗拉強度和屈服強度越大，最大力/屈服力與伸長率越小;45鋼原材料碳含量不

4、大于(0.45±0.005)％，制備的中空錨桿體力學(xué)性能才能滿足使用要求;45鋼中空錨桿體的各項力學(xué)性能指標與碳含量存在非線性函數(shù)關(guān)系。
　　 3、冷軋階段，冷軋變形量增大45鋼中空錨桿體抗拉強度和屈服強度增大，延伸率減小，軋制變形量大于(60±0.5)％延伸率不合格。
　　 4、熱加工階段，錨桿體的抗拉強度和屈服強度隨熱加工加熱溫度升高而增大，隨冷卻水流量增大而增大;最大力/屈服力隨熱加工加熱溫度升高先增大后減小，隨冷

5、卻水流量變化不大;延伸率隨熱加工溫度升高略有下降，隨水流量增大略有降低。其中加熱溫度在760～820℃范圍內(nèi)，錨桿體綜合力學(xué)性能滿足要求。
　　 5、預(yù)先熱處理采用正火工藝，正火加熱溫度和正火冷卻速度是影響材料性能的主要因素，正火加熱溫度在830～850℃，冷卻方法選擇空冷和風(fēng)冷得到的45鋼中空錨桿體力學(xué)性能均滿足技術(shù)條件要求。考慮提高產(chǎn)品合格率、節(jié)約生產(chǎn)成本和減少生產(chǎn)周期，以加熱溫度835～845℃，保溫10min，風(fēng)冷為最優(yōu)