Albero principale del mulino a sfere

Introduzione dettagliata, processo di produzione e processo di ispezione dell'albero del mulino a sfere

I. Funzioni e caratteristiche strutturali dell'albero del mulino a sfere

• Trasmissione della coppia: Trasmette la coppia erogata dal motore attraverso il riduttore al cilindro, facendolo ruotare (velocità di rotazione: 15-30 giri/min);

• Capacità portante: Sopporta il peso totale del cilindro, dei mezzi di macinazione (sfere d'acciaio) e dei materiali (fino a migliaia di tonnellate per i mulini a sfere di grandi dimensioni);

• Collegamento di tenuta: Utilizzare il dispositivo di tenuta presente sulle porte di alimentazione e scarico per evitare perdite di materiale.

• Forma: Cilindro cavo a gradini (la struttura cava riduce il peso), con perno (cuscinetti di accoppiamento) ad entrambe le estremità e collegamento con bullone flangiato al cilindro nella parte centrale;

• Dimensioni: il diametro dell'albero dei mulini a sfere di piccole e medie dimensioni è solitamente compreso tra 300 e 800 mm, mentre quello dei mulini di grandi dimensioni può superare i 1500 mm; la lunghezza corrisponde al cilindro (2-10 m);

• Materiale: richiede elevata resistenza e tenacità. Gli alberi di piccole e medie dimensioni utilizzano acciaio al carbonio di alta qualità 45# (basso costo, buona lavorabilità), mentre i modelli grandi o per impieghi gravosi adottano Acciaio strutturale legato 42CrMo (resistenza alla trazione ≥ 800 MPa, tenacità all'urto ≥ 60 J/cm²).

II. Processo di fabbricazione dell'albero del mulino a sfere (prendendo come esempio il materiale 42CrMo)

1. Pretrattamento e forgiatura delle materie prime

• Selezione delle materie primeUtilizzare barre tonde in acciaio 42CrMo con diametro compreso tra 300 e 1800 mm, accompagnate da certificazione del materiale (composizione chimica: C 0,38-0,45%, Cr 0,9-1,2%, Mo 0,15-0,25%);

• processo di forgiatura:

• Riscaldamento: Riscaldare l'acciaio tondo in un forno a gas naturale a 1100-1150℃ (temperatura di austenitizzazione) e mantenerlo per 2-4 ore (regolare in base al diametro);

• Forgiatura: adottare la forgiatura libera o la forgiatura con stampo a pressa idraulica, con ricalcatura e imbutitura a stadi per garantire il rapporto di forgiatura (rapporto lunghezza-diametro) ≤ 3,5 ed eliminare la porosità interna;

• Trattamento post-forgiatura: raffreddare lentamente fino a 600℃ e poi raffreddare ad aria per evitare crepe causate da un'eccessiva differenza di temperatura; controllare il sovrametallo di forgiatura a 15-20 mm.

2. Trattamento termico (processo chiave che determina le proprietà meccaniche)

• Normalizzazione: Riscaldare a 860-880℃, mantenere per 3 ore, quindi raffreddare ad aria per affinare la grana, eliminare le tensioni di forgiatura e ridurre la durezza a 220-250 HBW;

• Tempra e rinvenimento:

• Tempra: riscaldare a 840-860℃, mantenere la temperatura, quindi raffreddare in olio (velocità di raffreddamento ≥ 50℃/s) per garantire l'indurimento del nucleo;

• Tempra ad alta temperatura: mantenere a 580-620℃ per 4 ore, quindi raffreddare ad aria per ottenere una durezza finale di 280-320 HBW, bilanciando resistenza e tenacità;

• Rilevamento dei difettiEseguire un controllo a ultrasuoni (UT) al 100% dopo tempra e rinvenimento (conforme alla norma JB/T 4730.3 Livello I), senza ammettere crepe o scheggiature.

3. Lavorazione sgrossata e semifinitura

• Lavorazione sgrossatura:

• Tornitura: tornire il cerchio esterno e la faccia terminale su un tornio da pavimento o un tornio CNC, lasciando un sovrametallo di lavorazione di 8-10 mm;

• Foratura e alesatura: alesare il foro interno cavo (diametro da 1/3 a 1/2 del diametro dell'albero) per eliminare le aree di concentrazione delle sollecitazioni interne;

• semifinitura:

• Tornitura di finitura: tornire ulteriormente il perno e la superficie terminale della flangia, lasciando un sovrametallo di rettifica di 2-3 mm, e ricavare una tavola di processo sul perno (per il successivo posizionamento);

• Fresatura: fresare i fori di collegamento della flangia (distribuiti uniformemente circonferenzialmente, da 8 a 32 fori, diametro φ20-φ60 mm).

4. Lavorazione di precisione (per garantire l'accuratezza dell'assemblaggio)

• Molatura:

• Rettifica del perno: rettificare il perno in modo che corrisponda al cuscinetto su una rettificatrice cilindrica universale (tolleranza IT6, rugosità superficiale Ra ≤ 0,8 μm), garantendo una cilindricità ≤ 0,005 mm/m;

• Rettifica della superficie terminale: rettificare la superficie terminale della flangia (planarità ≤ 0,02 mm/m) per garantire la perpendicolarità all'asse ≤ 0,01 mm/100 mm;

• Controllo di precisioneUtilizzare una macchina di misura a coordinate per verificare le dimensioni chiave (ad esempio, diametro del perno, spessore della flangia) con una deviazione controllata entro ±0,02 mm;

• Trattamento superficialeTrattamento di fosfatazione sulla superficie del perno (per prevenire la formazione di ruggine) e primer + vernice di finitura sulle superfici non a contatto (spessore totale ≥ 80 μm).

5. Ispezione finale e montaggio di prova

• Pulizia: pulire la superficie dall'olio e dalla limatura di ferro con gasolio;

• Montaggio di prova: Preassemblare con la sede del cuscinetto e la flangia del cilindro, verificare l'accoppiamento tra il perno e l'anello interno del cuscinetto (interferenza 0,01-0,03 mm) e il grado di posizionamento dei fori di collegamento della flangia (≤ 0,1 mm).

III. Processo di ispezione dell'albero del mulino a sfere

1. Ispezione delle materie prime e della forgiatura

• Analisi della composizione chimicaUtilizzare uno spettrometro a lettura diretta per rilevare la composizione di 42CrMo, assicurandosi che i contenuti di Cr e Mo rientrino negli intervalli standard;

• Controllo qualità della forgiatura:

• Macrostruttura: Test di attacco chimico (soluzione alcolica di acido nitrico al 10%), senza possibilità di restringimento, formazione di croste o crepe;

• Proprietà meccaniche: prelevare campioni forgiati per la prova di trazione (resistenza alla trazione ≥ 800 MPa, limite di snervamento ≥ 600 MPa) e la prova d'urto (energia d'impatto a -20℃ ≥ 40 J).

2. Ispezione del trattamento termico

• Prova di durezza: Misurare la durezza in più punti sul perno e sulla flangia con un durometro Brinell, assicurandosi che la durezza sia compresa tra 280 e 320 HBW (deviazione di uniformità ≤ 20 HBW);

• Struttura metallografica: Ispezionare la struttura temprata e rinvenuta (sorbite rinvenuta, grado ≤ 3) priva di carburi reticolati o ferrite libera.

3. Ispezione della precisione di lavorazione

• Precisione dimensionale:

• Diametro del perno: misurato con un micrometro (tolleranza IT6, ad esempio, perno φ500 mm sono ammesse tolleranze di +0,03-+0,05 mm);

• Diametro del foro interno: misurato con un comparatore interno, tolleranza H8 (per garantire il gioco di accoppiamento con il tubo di alimentazione);

• Tolleranza geometrica:

• Eccentricità radiale: misurata su un tornio di precisione o su uno strumento di deflessione, ≤ 0,02 mm/m sul perno;

• Rettilineità: rilevata con una livella, deviazione totale ≤ 0,05 mm/m.

4. Ispezione del prodotto finale

• Qualità della superficie: Visivamente o mediante prova con liquidi penetranti (PT) per verificare la superficie, che non presenti graffi o protuberanze (profondità ≤ 0,5 mm);

• Test di equilibrio dinamico: Per alberi con velocità di rotazione ≥ 30 giri/min, eseguire prove di bilanciamento dinamico (squilibrio ≤ 50 g·mm/kg);

• Prova idrostaticaEseguire una prova idrostatica a 0,5 MPa sul foro interno dell'albero cavo, senza perdite per 30 minuti (per garantire la tenuta).

IV. Riassunto