鐵基粉末冶金制品脫油機設計應用*

趙 楠，高黨國

(陜西省機械研究院，陜西咸陽 712000)

0 引言

鐵基粉末冶金件廣泛應用于汽車，摩托車工業(yè)，作為齒輪、減震器零件、凸輪軸等，并且在其它領域得到廣泛應用［1］。由于制備鐵基粉末冶金件時，是以顆粒狀金屬粉末為原料，經(jīng)壓制、燒結制造而成的，因此粉末冶金制品內(nèi)部必然存在一定的孔隙，與熔鑄方法制得的材料相比，更容易發(fā)生銹蝕現(xiàn)象［2］。

鐵基粉末冶金制品一般含有10% ～30%空隙，一旦長時間暴露在空氣中，尤其是潮濕的環(huán)境中，未經(jīng)任何處理的外表面極易發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，嚴重地影響了鐵基粉末制品的外觀［3］。因此在企業(yè)生產(chǎn)當中，鐵基粉末冶金產(chǎn)品貯存封裝時防銹處理是一個非常重要的環(huán)節(jié)，通常所采用的防銹工藝為浸油防銹處理，但是鐵基粉末冶金制品在封裝時對表面防銹油含量是有一定要求的，因此產(chǎn)品在經(jīng)過一定時間的浸油處理后仍需進行脫油處理。為了提高產(chǎn)品封裝效率，降低工人的勞動強度，企業(yè)迫切需要替代普通人工浸油與脫油繁瑣工序的自動化設備，來簡化鐵基粉末冶金產(chǎn)品防銹處理工序，提高生產(chǎn)效率。

筆者所論述的內(nèi)容是以某粉末冶金有限責任公司生產(chǎn)的同步器錐環(huán)產(chǎn)品浸油防銹處理工藝為背景，針對其人工浸油與脫油工序造成的油液浪費及操作環(huán)境污染問題，為其設計一種專用脫油設備來簡化其防銹處理的工序，提高生產(chǎn)效率，同時改善油液浪費和環(huán)境污染問題。

1 脫油機的工作原理及特點

1．1 工作原理

利用脫油桶旋轉時的離心力將工件表面的油液甩向外壁的四周，油液通過轉桶外壁的甩油孔流到儲油桶內(nèi)，最后回收到機體下方的油箱內(nèi)，并過濾以實現(xiàn)油液的二次利用，減少浪費。

1．2 脫油工序

將一定數(shù)量的同步器錐環(huán)成品放入專用夾具內(nèi)，關閉回流管，先采用淋油管噴頭對其進行一定時間的浸油處理，再打開回流管，待油液全部回流后，合上壓蓋，設定時間進行脫油處理，當脫油結束后依次將其取出進行包裝處理，同時甩出的油液經(jīng)過濾回收到油箱，進行循環(huán)利用。

1．3 特 點

(1)采用了固定工件的卡位夾具?？蓪⒁欢〝?shù)目的成品放入其中，進行浸油和脫油處理，這樣可以防止金屬零件產(chǎn)品在脫油過程中的相互碰撞或磨損損傷，導致產(chǎn)品的報廢。

(2)油液的回收過濾及再利用。在成品防銹處理的過程中，需要浸油和脫油，其中消耗的油量很大，該項目脫油機設計有回油過濾裝置及油箱，可使脫油桶甩出的油液經(jīng)過濾器回收到油箱，進行再利用，這樣在很大程度上可以減少油液的浪費。

2 脫油機的機械結構設計

脫油機主要由機架、內(nèi)桶(脫油桶)、外桶(儲油桶)、壓蓋、電機、皮帶輪(大、小帶輪)、油箱、淋油與抽油裝置等組成。如圖1，2所示。

圖1 脫油機總結構圖

圖2 脫油機俯視結構

2．1 內(nèi)桶結構特點

脫油機的內(nèi)桶為工作桶，工件要放入其中進行旋轉脫油。為了避免工件在高速旋轉下發(fā)生相互的碰撞或磨損，設計了夾塊和卡位環(huán)(如圖2所示)，來保證一定數(shù)量的工件無損脫油。

經(jīng)過計算和慣量分析，直徑Φ820的內(nèi)桶可安裝45個尼龍夾塊，夾塊兩邊夾角為8°，每兩個夾塊之間桶壁上均勻開孔，用于甩油，每次旋轉脫油可放置45件同步器錐環(huán)。另外，為了避免旋轉啟動瞬間離心力的作用，造成工件與內(nèi)桶壁的碰撞，在每兩個夾塊之間內(nèi)桶壁上粘接尼龍緩沖墊(如圖2所示)，并與桶壁一一對應開孔，這樣既可起到緩沖作用，又可將油液順利甩出桶外。

一般對于旋轉部件都要進行動平衡試驗，來測量旋轉狀態(tài)下離心力是否平衡。根據(jù)旋轉內(nèi)桶設計的平衡精度要求，將加工完成后的內(nèi)桶，進行了動平衡試驗，精度等級可達到G100。

脫油桶的壓蓋采用合頁轉軸的原理，將轉軸支架與外桶壁無縫焊接，蓋子一端與支架通過轉軸連接，對稱一端安裝手把和扣鎖。每次啟動脫油機之前，須將蓋子合上后，用扣鎖鎖住，以防止工作時，意外發(fā)生。工作結束后，開啟蓋子時，為了便于取、放工件，必須固定蓋子的開啟角度，我們設計蓋子的最大開啟角度為110°，通過支架轉軸處安裝卡位塊的原理來實現(xiàn)。另外，由于壓蓋自重的原因，為了便于操作者輕松開啟壓蓋，我們在壓蓋轉軸處，連接了助力彈簧，可以在很大程度上減輕操作者的體力負擔。

2．2 機架結構特點

脫油機機架采用的是四腿支撐結構，每個支撐腿都采用Φ80熱軋無縫鋼管加工而成，機架橫、斜梁都采用8#槽鋼與支撐腿無縫焊接而成，機架頂部焊接軸承支座，機架左側橫梁焊接電機法蘭座連接板，支腿部位由高度可調(diào)的固定蹄腳連接。如圖3，4。

選用加強尼龍材料的蹄腳座，蹄腳座底部均為硬質橡膠，在脫油機工作過程中可以吸收機體振動和對地面的沖擊，起到減震的作用。

圖3 機架焊接結構

圖4 機架俯視焊接結構

2．3 油箱結構特點

脫油機的油箱與機體是分離的，為了便于工人操作，將油箱設計在可移動的小車上。油箱主要由主油箱、副油箱及油泵組成，如圖5所示。

圖5 油箱小車結構

主油箱用于回收脫油桶甩出的油液，擋油板用于阻擋沉淀雜質，經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后，流回副油箱，通過油泵將油液重新利用?？梢栽谝欢ǔ潭壬辖档陀鸵旱睦速M。為了便于維修，油泵和過濾網(wǎng)等部件都可方便拆卸清洗、維修。

3 脫油機的電氣控制原理

脫油機是利用電動機經(jīng)皮帶輪帶動脫油桶高速旋轉來實現(xiàn)工件脫油處理的目的。

3．1 電機的選配

根據(jù)轉速設計的要求，選用交流380 V、50 Hz，功率2．2 kW，轉速1 410 r/min的電磁制動三相異步電機，通過皮帶輪1∶2的傳動比，可達到脫油桶的轉速要求。為了避免脫油桶在工作結束后，不能及時停止旋轉，選用帶有電磁制動原理的電機，能保證在脫油機斷電后10 s內(nèi)完成制動停車，并且能保證在不通電的情況下實現(xiàn)自鎖，不會因外力作用隨意旋轉。這樣既可提高脫油機的工作效率，又可保證操作的安全性。

3．2 脫油機的時間控制

脫油機在生產(chǎn)工作當中，為了提高工作效率，完成工件每次的脫油處理，時間必須是可調(diào)的。因此，在脫油機的電器控制系統(tǒng)中增加了時間繼電器(即定時器)可以實現(xiàn)時間設置功能，所選時間繼電器的最大延時時間為360 s，操作者可以根據(jù)最佳脫油效果的時間進行設定。

4 生產(chǎn)應用

2012年6月為某粉末冶金有限責任公司設計了一臺針對同步器錐環(huán)產(chǎn)品淋油防銹處理的脫油機，通過在淋油車間一個月的生產(chǎn)試運行，很大程度上解決了車間油液浪費和污染問題，根據(jù)防銹油使用記錄，平均每天可節(jié)約用油1 L左右。同時簡化了淋油防銹工藝，提高了工作效率，降低了人工成本，在使用之前，淋油防銹處理工藝需要2～3人來完成;使用后，只需1人就可完成淋油防銹處理的整個過程。

由于金屬制品的防銹處理，對防銹油層的厚度有一定的要求，因此，經(jīng)脫油機脫油處理后的產(chǎn)品，表面油層厚度經(jīng)過檢測符合企業(yè)封裝要求。

5 結語

由于脫油機的投入使用，使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到了很大提高，同時節(jié)約了生產(chǎn)成本，降低了人工成本。在滿足企業(yè)產(chǎn)品質量標準要求的前提下，減少了浪費，并在很大程度上解決了生產(chǎn)環(huán)境污染問題，極大地改善了勞動者的生產(chǎn)操作環(huán)境。既順應了企業(yè)文明生產(chǎn)要求，又提高了生產(chǎn)管理水平。

［1］ 毛志強．粉末冶金零件在汽車上的應用［J］．粉末冶金工業(yè)，2003，13(1):8 －11．

［2］ 王鴻灝．鐵基粉末冶金制品發(fā)黑處理新工藝［J］．粉末冶金工業(yè)，1996，6(3):33 －34．

［3］ 司朝霞，方 景，陳 剛．鐵基粉末冶金件的防銹措施研究［J］．熱加工工藝，2007，36(24):71－72．