Albero principale del mulino a sfere

Introduzione dettagliata, processo di fabbricazione 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 in uscita dal motore tramite il riduttore al cilindro, facendolo ruotare (velocità di rotazione: 15-30 giri/min);

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

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

• Forma: cilindro cavo a gradini (la struttura cava riduce il peso), con perno (cuscinetti abbinati) ad entrambe le estremità e collegamento tramite bullone flangiato con il cilindro al centro;

• Dimensioni: il diametro dell'albero dei mulini a sfere di piccole e medie dimensioni è solitamente di 300-800 mm, mentre quello di quelli grandi 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 pesanti adottano Acciaio strutturale legato 42CrMo (resistenza alla trazione ≥ 800 MPa, tenacità all'impatto ≥ 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 prime: Utilizzare acciaio tondo 42CrMo con diametro 300-1800 mm, accompagnato 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°C (temperatura di austenitizzazione) e mantenere per 2-4 ore (regolato in base al diametro);

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

• Trattamento post-forgiatura: raffreddare lentamente fino a 600°C e poi ad aria per evitare crepe causate da eccessive differenze di temperatura; controllare la tolleranza di forgiatura a 15-20 mm.

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

• Normalizzazione: Riscaldare a 860-880 °C, mantenere per 3 ore, quindi raffreddare ad aria per raffinare i grani, eliminare lo stress di forgiatura e ridurre la durezza a 220-250 HBW;

• Tempra e rinvenimento:

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

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

• Rilevamento dei difetti: Eseguire test ultrasonici (UT) al 100% dopo tempra e rinvenimento (conforme a JB/T 4730.3 Livello I), senza crepe o scheggiature ammesse.

3. Lavorazione grezza e semifinitura

• Lavorazione sgrossatura:

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

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

• Semi-finitura:

• Finitura della tornitura: tornire ulteriormente il perno e la superficie terminale della flangia, lasciando 2-3 mm di tolleranza di rettifica e lavorare un tavolo di processo sul perno (per il successivo posizionamento);

• Fresatura: Fresare i fori di collegamento della flangia (distribuiti uniformemente lungo la circonferenza, 8-32 fori, diametro φ20-φ60 mm).

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

• macinazione:

• Rettifica del perno: Rettificare il perno corrispondente al cuscinetto su una rettificatrice cilindrica universale (tolleranza IT6, rugosità superficiale Ra ≤ 0,8 μm), assicurando 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;

• Ispezione di precisione: Utilizzare una macchina di misura a coordinate per controllare le dimensioni chiave (ad esempio, diametro del perno, spessore della flangia) con deviazione controllata entro ±0,02 mm;

• Trattamento superficiale: Trattamento di fosfatazione sulla superficie del perno (per prevenire la ruggine) e primer + finitura sulle superfici non combacianti (spessore totale ≥ 80 μm).

5. Ispezione finale e assemblaggio di prova

• Pulizia: pulire la superficie da olio e limatura di ferro con gasolio;

• Montaggio di prova: Preassemblare con la sede del cuscinetto e la flangia del cilindro, controllare l'accoppiamento tra il perno e l'anello interno del cuscinetto (interferenza 0,01-0,03 mm) e il grado di posizione 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 chimica: Utilizzare 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 incisione (soluzione alcolica di acido nitrico al 10%), senza ritiro, formazione di croste o crepe consentite;

• Proprietà meccaniche: prelevare campioni di forgiatura per la prova di trazione (resistenza alla trazione ≥ 800 MPa, limite di snervamento ≥ 600 MPa) e la prova di impatto (energia di impatto -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, assicurando una durezza di 280-320 HBW (deviazione di uniformità ≤ 20 HBW);

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

3. Controllo della precisione della lavorazione

• Precisione dimensionale:

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

• Diametro del foro interno: misurato con comparatore a quadrante interno, tolleranza H8 (garantendo il gioco di adattamento con il tubo di alimentazione);

• Tolleranza geometrica:

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

• Rettilineità: rilevata con una deviazione a livello e su tutta la lunghezza ≤ 0,05 mm/m.

4. Ispezione finale del prodotto

• Qualità della superficie: Visivamente o mediante prova penetrante (PT) per verificare la superficie, senza graffi o protuberanze (profondità ≤ 0,5 mm);

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

• Prova idrostatica: Eseguire un test idrostatico da 0,5 MPa sul foro interno dell'albero cavo, senza perdite per 30 minuti (per garantire le prestazioni di tenuta).

IV. Riepilogo