این مقاله به تفصیل در مورد شفت آسیاب گلوله‌ای، یک جزء اصلی که گشتاور را منتقل می‌کند، بارهای سنگین (تا هزاران تن) را تحمل می‌کند و سیلندر و سیستم انتقال قدرت را به هم متصل می‌کند، با فولاد شماره ۴۵ و فولاد آلیاژی ۴۲CrMo به عنوان مواد رایج برای اندازه‌های مختلف، می‌پردازد. این مقاله فرآیند تولید شفت‌های ۴۲CrMo، شامل پیش‌تیمار مواد اولیه، آهنگری، عملیات حرارتی (نرمالیزه کردن و کوئنچ-تمپر کردن)، ماشینکاری خشن، نیمه‌پرداخت، سنگ‌زنی دقیق و مونتاژ را شرح می‌دهد. علاوه بر این، رویه‌های بازرسی جامعی را که شامل مواد اولیه (ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی)، عملیات حرارتی (سختی، ساختار متالوگرافی)، دقت ماشینکاری (تحمل‌های ابعادی و هندسی) و آزمایش‌های محصول نهایی (کیفیت سطح، تعادل دینامیکی، آزمایش هیدرواستاتیک) می‌شود، تشریح می‌کند. این موارد تضمین می‌کنند که شفت الزامات استحکام، چقرمگی و دقت را برآورده می‌کند و از عملکرد پایدار و کارآمد آسیاب‌های گلوله‌ای پشتیبانی می‌کند.
مقدمه‌ای مفصل، فرآیند تولید و فرآیند بازرسی شفت آسیاب گلوله‌ای
I. عملکردها و ویژگی‌های ساختاری شفت آسیاب گلوله‌ای
شفت آسیاب گلوله‌ای (که با نام شفت توخالی دددددددد نیز شناخته می‌شود) یک قطعه اصلی است که سیلندر را به سیستم انتقال قدرت متصل می‌کند. وظایف اصلی آن عبارتند از: گشتاور انتقالی، تحمل وزن کل سیلندر و مواد داخلیو انتقال بارها به فونداسیون از طریق نشیمنگاه یاتاقان. عملکرد آن مستقیماً پایداری عملیاتی و عمر مفید آسیاب گلوله‌ای را تعیین می‌کند و به عنوان ستون فقرات تجهیزات عمل می‌کند.
توابع اصلی:
انتقال گشتاور: گشتاور خروجی توسط موتور را از طریق کاهنده به سیلندر منتقل کنید و سیلندر را به چرخش وادار کنید (سرعت چرخش: 15-30 دور در دقیقه).
تحمل بار: تحمل وزن کل سیلندر، محیط آسیاب (گلوله‌های فولادی) و مواد (تا هزاران تن برای آسیاب‌های گلوله‌ای بزرگ)؛
اتصال آب‌بندی: برای جلوگیری از نشت مواد، با دستگاه آب‌بندی در درگاه‌های تغذیه و تخلیه همکاری کنید.
ویژگی‌های ساختاری:
شکل: یک استوانه توخالی پلکانی (ساختار توخالی وزن را کاهش می‌دهد)، با یاتاقان‌های منطبق در دو انتها و اتصال پیچ فلنجی با استوانه در وسط؛
ابعاد: قطر شفت آسیاب‌های گلوله‌ای کوچک و متوسط معمولاً ۳۰۰ تا ۸۰۰ میلی‌متر است، در حالی که قطر شفت آسیاب‌های گلوله‌ای بزرگ می‌تواند از ۱۵۰۰ میلی‌متر فراتر رود؛ طول آن با طول استوانه (۲ تا ۱۰ متر) مطابقت دارد.
جنس: به استحکام و چقرمگی بالایی نیاز دارد. شفت‌های کوچک و متوسط استفاده می‌شوند فولاد کربنی با کیفیت بالا 45# (هزینه کم، قابلیت ماشینکاری خوب)، در حالی که مدل‌های بزرگ یا سنگین اتخاذ می‌شوند فولاد سازه‌ای آلیاژی 42CrMo (استحکام کششی ≥ ۸۰۰ مگاپاسکال، چقرمگی ضربه ≥ ۶۰ ژول بر سانتی‌متر مربع).
دوم. فرآیند تولید شفت آسیاب گلوله‌ای (با در نظر گرفتن ماده 42CrMo به عنوان مثال)
ساخت شفت‌های آسیاب گلوله‌ای شامل آهنگری، عملیات حرارتی، ماشینکاری دقیق و سایر فرآیندها می‌شود. مراحل اصلی به شرح زیر است:
۱. پیش تصفیه و آهنگری مواد اولیه
انتخاب مواد اولیهاز فولاد گرد 42CrMo با قطر 300-1800 میلی‌متر استفاده کنید، همراه با گواهی مواد (ترکیب شیمیایی: کربن 0.38-0.45٪، کروم 0.9-1.2٪، مولیبدن 0.15-0.25٪)؛
فرآیند آهنگری:
گرمایش: فولاد گرد را در کوره گاز طبیعی تا دمای ۱۱۰۰-۱۱۵۰ درجه سانتیگراد (دمای آستنیته کردن) گرم کنید و به مدت ۲-۴ ساعت (بسته به قطر تنظیم شود) در این دما نگه دارید.
آهنگری: از آهنگری آزاد یا پرس هیدرولیک برای آهنگری قالبی استفاده کنید، به همراه عملیات آماده‌سازی و کشش مرحله‌ای تا نسبت آهنگری (نسبت طول به قطر) ≤ ۳.۵ تضمین شود و تخلخل داخلی از بین برود.
عملیات پس از آهنگری: به آرامی تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد خنک کنید و سپس در هوا خنک کنید تا از ترک‌های ناشی از اختلاف دمای بیش از حد جلوگیری شود؛ فاصله آهنگری را در ۱۵-۲۰ میلی‌متر کنترل کنید.
عادی‌سازیتا دمای ۸۶۰-۸۸۰ درجه سانتیگراد گرم کنید، به مدت ۳ ساعت در این حالت نگه دارید، سپس در هوا خنک کنید تا دانه‌ها اصلاح شوند، تنش آهنگری از بین برود و سختی به ۲۲۰-۲۵۰ اچ بی دبلیو کاهش یابد.
کوئنچینگ و تمپرینگ:
کوئنچ: تا دمای ۸۴۰-۸۶۰ درجه سانتیگراد حرارت دهید، نگه دارید، سپس با روغن خنک کنید (سرعت خنک شدن ≥ ۵۰ درجه سانتیگراد بر ثانیه) تا از سخت شدن هسته اطمینان حاصل شود.
بازپخت در دمای بالا: به مدت ۴ ساعت در دمای ۵۸۰-۶۲۰ درجه سانتیگراد نگه دارید، سپس در هوا خنک کنید تا به سختی نهایی ۲۸۰-۳۲۰ اچ بی دبلیو برسید و استحکام و چقرمگی را متعادل کنید.
تشخیص نقصپس از کوئنچ و تمپر کردن (مطابق با جی بی/T 4730.3 سطح I)، آزمایش اولتراسونیک (دانشگاه یو تی) را به طور کامل و بدون هیچگونه ترک یا پوسته پوسته شدن انجام دهید.
۳. ماشینکاری خشن و نیمه پرداخت
ماشینکاری خشن:
تراشکاری: دایره بیرونی و سطح انتهایی را روی دستگاه تراش کف یا تراش سی ان سی بچرخانید و 8 تا 10 میلی‌متر جای خالی برای ماشینکاری در نظر بگیرید.
سوراخکاری و سوراخکاری: سوراخ داخلی توخالی (با قطر ۱/۳ تا ۱/۲ قطر شفت) ایجاد کنید تا نواحی تمرکز تنش داخلی از بین بروند.
نیمه تمام:
اتمام تراشکاری: سطح انتهایی ژورنال و فلنج را بیشتر بچرخانید و 2-3 میلی‌متر جای سنگ‌زنی باقی بگذارید و یک میز فرآیند در ژورنال (برای موقعیت‌یابی بعدی) ماشینکاری کنید.
سنگ‌زنی ژورنال: ژورنال منطبق با یاتاقان را با استفاده از یک سنگ‌زنی استوانه‌ای یونیورسال (با تلرانس آی تی۶، زبری سطح را ≤ 0.8 میکرومتر) سنگ‌زنی کنید و از استوانه‌ای بودن ≤ 0.005 میلی‌متر بر متر اطمینان حاصل کنید.
سنگ زنی سطح انتهایی: سطح انتهایی فلنج (صاف بودن ≤ 0.02 میلی متر بر متر) را سنگ زنی کنید تا از عمود بودن آن بر محور ≤ 0.01 میلی متر / 100 میلی متر اطمینان حاصل شود.
بازرسی دقیقاز یک دستگاه اندازه‌گیری مختصات برای بررسی ابعاد کلیدی (مثلاً قطر ژورنال، ضخامت فلنج) با انحراف کنترل‌شده در محدوده ±0.02 میلی‌متر استفاده کنید.
درمان سطحیعملیات فسفاته کاری روی سطح ژورنال (برای جلوگیری از زنگ زدگی) و پرایمر + پوشش رویه روی سطوح غیر جفت شونده (ضخامت کل ≥ ۸۰ میکرومتر).
۵. بازرسی نهایی و مونتاژ آزمایشی
تمیز کردن: روغن و براده‌های آهن سطحی را با گازوئیل تمیز کنید.
مونتاژ آزمایشی: پیش مونتاژ را با نشیمنگاه یاتاقان و فلنج سیلندر انجام دهید، تطابق بین یاتاقان و حلقه داخلی یاتاقان (تداخل 0.01-0.03 میلی‌متر) و درجه موقعیت سوراخ‌های اتصال فلنج (≤ 0.1 میلی‌متر) را بررسی کنید.
سوم. فرآیند بازرسی شفت آسیاب گلوله‌ای
بازرسی در کل فرآیند تولید انجام می‌شود تا از انطباق با گیگابایت/T 3077 اطمینان حاصل شود. فولادهای سازه‌ای آلیاژی و استانداردهای صنعت. پیوندهای کلیدی به شرح زیر است:
۱. بازرسی مواد اولیه و آهنگری
تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیاییاز یک طیف‌سنج خوانش مستقیم برای تشخیص ترکیب 42CrMo استفاده کنید و مطمئن شوید که محتوای کروم و مو در محدوده استاندارد قرار دارند.
بازرسی کیفیت آهنگری:
ساختار ماکرو: آزمایش حکاکی (محلول الکل اسید نیتریک 10٪)، بدون هیچگونه انقباض، پوسته پوسته شدن یا ترک خوردگی مجاز؛
خواص مکانیکی: نمونه‌های آهنگری را برای آزمایش کشش (استحکام کششی ≥ ۸۰۰ مگاپاسکال، استحکام تسلیم ≥ ۶۰۰ مگاپاسکال) و آزمایش ضربه (انرژی ضربه -۲۰ درجه سانتیگراد ≥ ۴۰ ژول) تهیه کنید.
۲. بازرسی عملیات حرارتی
آزمایش سختیسختی را در چندین نقطه روی یاتاقان و فلنج با استفاده از دستگاه سختی‌سنج برینل اندازه‌گیری کنید و از سختی 280-320 اچ بی دبلیو (انحراف یکنواختی ≤ 20 اچ بی دبلیو) اطمینان حاصل کنید.
ساختار متالوگرافیساختار کوئنچ و تمپر شده (سوربیت تمپر شده، درجه ≤ 3) را بدون کاربیدهای شبکه‌ای یا فریت آزاد بررسی کنید.
۳. بازرسی دقت ماشینکاری
دقت ابعادی:
قطر ژورنال: با میکرومتر اندازه‌گیری می‌شود (تحمل آی تی۶، مثلاً، ژورنال φ500 میلی‌متر، +0.03-+0.05 میلی‌متر را مجاز می‌داند)؛
قطر داخلی سوراخ: با یک گیج عقربه‌ای داخلی، با تلرانس H8 (اطمینان از تطابق کامل با لوله تغذیه) اندازه‌گیری می‌شود.
تلرانس هندسی:
انحراف شعاعی: با دستگاه تراش دقیق یا ابزار انحراف‌سنجی اندازه‌گیری می‌شود، ≤ 0.02 میلی‌متر بر متر در محل اتصال محور؛
صافی: با انحراف تراز و تمام طول ≤ 0.05 میلی‌متر بر متر تشخیص داده می‌شود.
۴. بازرسی نهایی محصول
کیفیت سطح: به صورت چشمی یا با آزمایش مایع نافذ (پی تی) برای بررسی سطح، بدون هیچ گونه خراش یا برآمدگی (عمق ≤ 0.5 میلی متر)؛
آزمون تعادل پویابرای شفت‌هایی با سرعت دورانی ≥ 30 دور در دقیقه، آزمایش بالانس دینامیکی (عدم بالانسی ≤ 50 گرم بر میلی‌متر بر کیلوگرم) انجام دهید.
تست هیدرواستاتیکیک آزمایش هیدرواستاتیک 0.5 مگاپاسکال روی سوراخ داخلی شفت توخالی انجام دهید، بدون اینکه به مدت 30 دقیقه نشتی داشته باشد (برای اطمینان از عملکرد آب‌بندی).
چهارم. خلاصه
ساخت شفت‌های آسیاب گلوله‌ای نیازمند کنترل دقیق کیفیت آهنگری، فرآیندهای عملیات حرارتی و دقت ماشینکاری است. بازرسی کامل فرآیند، ظرفیت تحمل بار و پایداری عملیاتی آنها را تضمین می‌کند. انتخاب معقول مواد (به عنوان مثال، 42CrMo) و پارامترهای بهینه کوئنچ-تمپرینگ می‌تواند عمر مفید شفت را به بیش از 5 سال افزایش دهد و پشتیبانی اصلی را برای عملکرد کارآمد آسیاب گلوله‌ای فراهم کند.
