Hoofdas van de kogelmolen

Gedetailleerde introductie, productieproces en inspectieproces van kogelmolenas

I. Functies en structurele kenmerken van de kogelmolenas

• Koppeloverdracht: Breng het door de motor afgegeven koppel via de reductor over naar de cilinder, waardoor de cilinder gaat roteren (rotatiesnelheid: 15-30 tpm);

• Draaglast: Draagt het totale gewicht van de cilinder, maalmedia (stalen kogels) en materialen (tot duizenden tonnen bij grote kogelmolens);

• Afdichtingsverbinding: Werkt samen met het afdichtingsapparaat bij de toevoer- en afvoerpoorten om lekkage van materiaal te voorkomen.

• Vorm: Een getrapte holle cilinder (holle structuur verlaagt het gewicht), met aan beide uiteinden een astap (passende lagers) en een flensboutverbinding met de cilinder in het midden;

• Afmetingen: De asdiameter van kleine en middelgrote kogelmolens bedraagt doorgaans 300-800 mm, terwijl die van grote molens meer dan 1500 mm kan bedragen; de lengte is afgestemd op de cilinder (2-10 m);

• Materiaal: Vereist zowel hoge sterkte als taaiheid. Kleine en middelgrote schachten gebruiken 45# hoogwaardig koolstofstaal (lage kosten, goede bewerkbaarheid), terwijl grote of zware modellen 42CrMo gelegeerd constructiestaal (treksterkte ≥ 800 MPa, slagvastheid ≥ 60 J/cm²).

II. Productieproces van de kogelmolenas (met 42CrMo als voorbeeld)

1. Voorbehandeling en smeden van grondstoffen

• Selectie van grondstoffen: Gebruik 42CrMo rond staal met een diameter van 300-1800 mm, vergezeld van materiaalcertificering (chemische samenstelling: C 0,38-0,45%, Cr 0,9-1,2%, Mo 0,15-0,25%);

• Smeedproces:

• Verwarmen: verhit het ronde staal in een aardgasoven tot 1100-1150℃ (austenitiseringstemperatuur) en houd dit 2-4 uur vast (afhankelijk van de diameter);

• Smeden: Gebruik vrij smeden of hydraulisch persen van matrijzen, met gefaseerd opstuiken en trekken om de smeedverhouding (lengte-diameterverhouding) ≤ 3,5 te garanderen en interne porositeit te elimineren;

• Behandeling na het smeden: laat het langzaam afkoelen tot 600℃ en koel vervolgens af aan de lucht om scheuren door een te groot temperatuurverschil te voorkomen. Houd de smeedtoeslag aan op 15-20 mm.

2. Warmtebehandeling (belangrijk proces voor het bepalen van mechanische eigenschappen)

• Normaliseren: Verwarm tot 860-880℃, houd dit 3 uur vast en koel vervolgens af aan de lucht om de korrels te verfijnen, smeedspanning te elimineren en de hardheid te verlagen tot 220-250 HBW;

• Blussen en temperen:

• Afschrikken: Verwarm tot 840-860℃, houd dit vast en koel vervolgens af met olie (koelsnelheid ≥ 50℃/s) om de kern te laten uitharden;

• Hogetemperatuurtempering: houd gedurende 4 uur vast op 580-620℃ en koel vervolgens af aan de lucht om een uiteindelijke hardheid van 280-320 HBW te bereiken, waardoor sterkte en taaiheid in evenwicht zijn;

• Foutdetectie: Voer 100% ultrasoon onderzoek (UT) uit na het afschrikken en ontlaten (conform JB/T 4730.3 Niveau I), waarbij geen scheuren of schilfers zijn toegestaan.

3. Ruwe bewerking en semi-nabewerking

• Ruwe bewerking:

• Draaien: Draai de buitenste cirkel en het kopvlak op een vloerdraaibank of CNC-draaibank, waarbij u 8-10 mm bewerkingstoeslag overhoudt;

• Boren en boren: Boor het holle binnengat (diameter 1/3-1/2 van de schachtdiameter) om interne spanningsconcentratiegebieden te verwijderen;

• Halfafwerking:

• Afdraaien: draai de as en de flenskop verder, laat 2-3 mm slijptoeslag over en bewerk een procestafel bij de as (voor latere positionering);

• Frezen: Gaten voor flensaansluiting frezen (gelijkmatig verdeeld in de omtrek, 8-32 gaten, diameter φ20-φ60 mm).

4. Precisiebewerking (zorgen voor nauwkeurige montage)

• Slijpen:

• Astap slijpen: Slijp de astap passend bij het lager op een universele cilindrische slijper (tolerantie IT6, oppervlakteruwheid Ra ≤ 0,8 μm), waarbij een cilindriciteit ≤ 0,005 mm/m wordt gegarandeerd;

• Kopvlak slijpen: Slijp het flensvlak (vlakheid ≤ 0,02 mm/m) om loodrechtheid op de as te garanderen ≤ 0,01 mm/100 mm;

• Precisie-inspectie: Gebruik een coördinatenmeetmachine om de belangrijkste afmetingen (bijv. diameter van de tap, dikte van de flens) te controleren met een afwijking van maximaal ±0,02 mm;

• Oppervlaktebehandeling: Fosfaterende behandeling op het oppervlak van de onderlaag (ter voorkoming van roest) en primer + toplaag op niet-aansluitende oppervlakken (totale dikte ≥ 80 μm).

5. Eindinspectie en proefmontage

• Reinigen: Reinig oppervlakteolie en ijzervijlsel met diesel;

• Proefmontage: Monteer de lagerzitting en de cilinderflens voor, controleer de pasvorm tussen de lagertap en de binnenring van het lager (interferentie 0,01-0,03 mm) en de positie van de flensaansluitgaten (≤ 0,1 mm).

III. Inspectieproces van de kogelmolenas

1. Inspectie van grondstoffen en smeedstukken

• Chemische samenstellingsanalyse: Gebruik een spectrometer met directe aflezing om de samenstelling van 42CrMo te bepalen en zorg ervoor dat de Cr- en Mo-gehaltes binnen de standaardbereiken vallen;

• Kwaliteitsinspectie van het smeedwerk:

• Macrostructuur: Etstest (10% salpeterzuuralcoholoplossing), waarbij geen krimp, korstvorming of scheuren zijn toegestaan;

• Mechanische eigenschappen: Neem smeedmonsters voor een trekproef (treksterkte ≥ 800 MPa, vloeigrens ≥ 600 MPa) en een slagproef (-20℃ slagenergie ≥ 40 J).

2. Inspectie van de warmtebehandeling

• Hardheidstesten: Meet de hardheid op meerdere punten op het tapeinde en de flens met een Brinell-hardheidsmeter en zorg voor een hardheid van 280-320 HBW (uniformiteitsafwijking ≤ 20 HBW);

• Metallografische structuur: Inspecteer de gebluste en getemperde structuur (getemperd sorbiet, klasse ≤ 3) zonder netwerkcarbiden of vrij ferriet.

3. Inspectie van de bewerkingsnauwkeurigheid

• Maatnauwkeurigheid:

• Diameter van het stiftgat: Gemeten met een micrometer (tolerantie IT6, bijvoorbeeld φ500 mm stiftgat laat +0,03-+0,05 mm toe);

• Binnendiameter van het gat: Gemeten met een interne meetklok, tolerantie H8 (zorgt voor voldoende speling met de toevoerbuis);

• Geometrische tolerantie:

• Radiale uitloop: Gemeten op een precisiedraaibank of afbuiginstrument, ≤ 0,02 mm/m bij de stift;

• Rechtheid: gedetecteerd met een vlakke, volledige lengteafwijking ≤ 0,05 mm/m.

4. Eindproductinspectie

• Oppervlaktekwaliteit: Visueel of door middel van penetrant onderzoek (PT) om het oppervlak te controleren op krassen of bulten (diepte ≤ 0,5 mm);

• Dynamische evenwichtstest: Voor assen met een rotatiesnelheid ≥ 30 tpm, voer een dynamische balanstest uit (onbalans ≤ 50 g·mm/kg);

• Hydrostatische test: Voer een hydrostatische test uit op het binnenste gat van de holle as met een druk van 0,5 MPa, waarbij gedurende 30 minuten geen lekkage optreedt (om de afdichtingsprestaties te garanderen).

IV. Samenvatting