耳軸板結(jié)構(gòu)形式對熱裝方案的影響

文/李紀(jì)明 大連華銳重工冶金設(shè)備制造有限公司 遼寧大連 116052

耳軸板結(jié)構(gòu)形式對熱裝方案的影響

文/李紀(jì)明 大連華銳重工冶金設(shè)備制造有限公司 遼寧大連 116052

介紹了鋼包耳軸板不同的結(jié)構(gòu)形式下耳軸的熱裝方式，分析了不同結(jié)構(gòu)形式的耳軸板內(nèi)孔收縮速度的實驗數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，有些結(jié)構(gòu)形式不適合整體焊后熱裝。

鋼鐵包；耳軸熱裝

一 、簡介

鋼包的耳軸與耳軸板，為了降低制造成本，一般耳軸使用V類鍛件，耳軸板使用鑄鋼件，耳軸板內(nèi)孔與耳軸外徑設(shè)計成過盈配合。根據(jù)鋼包載荷和使用情況的不同，過盈量從0.03～0.35mm不等。耳軸外徑與耳軸板內(nèi)孔分別加工成品后采用熱裝的方式裝配為一體。由于鋼包的兩個耳軸有同軸度要求，為了保證同軸度符合要求，有時需要提前將耳軸板焊接在桶體上，整體退火之后再將兩個耳軸板內(nèi)孔加工成品，最后加熱整個耳軸板使內(nèi)孔膨脹，將耳軸裝入。

二、耳軸制造過程差異性分析

耳軸板與桶體焊接的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：

①型結(jié)構(gòu)：耳軸板貼在桶皮外側(cè)

②型結(jié)構(gòu)：耳軸板嵌入桶皮內(nèi)

為了驗證耳軸板與桶體結(jié)合位置的結(jié)構(gòu)形式不同時，會對耳軸熱裝過程存在什么樣的影響，我們用材質(zhì)為ZG270-500、 外形尺寸為850×850×385、內(nèi)孔直徑為Φ570（0～+0.070）的耳軸板依據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式分別做相應(yīng)的加熱及冷卻過程實驗。

試驗環(huán)境：室溫為24℃的開闊廠房內(nèi)，無風(fēng)；

直徑測量方式：用卡鉗測量內(nèi)孔后，再用千分尺測量卡鉗尺寸。

溫度測量方式：使用非接觸式紅外測溫儀，在距離工件約1.5m處測量。

1.單獨加熱耳軸板并空冷

加熱方式：將單個的耳軸板整體放入電加熱爐中，設(shè)定溫度230℃，加熱至230℃后保溫4小時，然后開爐測量耳軸板內(nèi)孔膨脹量。將耳軸板放置在開放的空間內(nèi)自然空冷，記錄內(nèi)孔膨脹量、耳軸板表面溫度隨著時間延長產(chǎn)生的變化。結(jié)果如下：

2.加熱結(jié)構(gòu)①形式焊接的耳軸板并空冷

加熱方式：將結(jié)構(gòu)①形式焊接的耳軸板周圍及內(nèi)孔完全用履帶加熱器覆蓋，履帶加熱器外層再包裹一層保溫棉，將加熱器溫度設(shè)定在230℃，加熱6～8小時。加熱完成后撤去保溫棉及履帶加熱器，自然空冷狀態(tài)下測量并內(nèi)孔膨脹量、耳軸板表面溫度隨著時間延長產(chǎn)生的變化。結(jié)果如下：

3.加熱結(jié)構(gòu)②形式焊接的耳軸板并空冷

加熱方式：將結(jié)構(gòu)②形式焊接的耳軸板周圍及內(nèi)孔完全用履帶加熱器覆蓋，履帶加熱器外層再包裹一層保溫棉，將加熱器溫度設(shè)定在280℃，加熱6～8小時。加熱完成后撤去保溫棉及履帶加熱器，自然空冷狀態(tài)下測量并內(nèi)孔膨脹量、耳軸板表面溫度隨著時間延長產(chǎn)生的變化。結(jié)果如下：

結(jié)論：

根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，可以得出不同結(jié)構(gòu)形式的耳軸板內(nèi)孔直徑冷卻過程中收縮變化的曲線圖：

根據(jù)此類耳軸的裝配經(jīng)驗，Φ570直徑的耳軸孔，膨脹量要≥1mm才能保證耳軸順利裝入，膨脹量在1mm以下時容易在裝配過程中抱死，導(dǎo)致熱裝失敗。

從曲線圖中可以看出，單獨耳軸板加熱的方式，在加熱停止之后25分鐘內(nèi)其內(nèi)孔膨脹量都在1mm以上，有充足的時間進(jìn)行熱裝；①型結(jié)構(gòu)在加熱停止之后15分鐘內(nèi)其內(nèi)孔膨脹量都在1mm以上，采用這種方式熱裝需要提前做好充分的準(zhǔn)備，保證在15分鐘內(nèi)完成熱裝；②型結(jié)構(gòu)在加熱停止之后，在不足5分鐘的時間內(nèi)耳軸板的內(nèi)孔膨脹量已經(jīng)收縮至1mm以下，沒有足夠的裝配時間。因此，如果耳軸板的結(jié)構(gòu)形式屬于②型結(jié)構(gòu)，制作過程中需要采用單獨加熱耳軸板的方式進(jìn)行耳軸的熱裝，防止熱裝失敗導(dǎo)致工件報廢。

[1]楊君剛著.材料加熱爐基礎(chǔ).西北工業(yè)大學(xué)出版社，2009.12.

[2]崔忠圻,劉北興.金屬學(xué)與熱處理原理（第3版）.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2007.02.

[3]郝興明主編.金屬工藝學(xué).國防工業(yè)出版社，2012.10.

[4]成大先主編.機械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社,2007.11.

[5]熱處理設(shè)備和工輔材料/中國機械工程學(xué)會熱處理學(xué)會編.熱處理手冊.機械工業(yè)出版社，2008.1.