图拉法渣处理设备脱水器大齿圈制造方法
金属加工  2020/11/06  
原创
 2320


针对大齿圈的两半剖分式结构特点,在拆分组合加工过程中通过热处理和工序自然时效,消除铸造及加工应力,解决了大齿圈的变形难题,为此类零件的制造方法提供了实用经验。



图拉法渣处理设备是钢铁企业比较普遍使用的设备,脱水器大齿圈则是图拉法设备中很重要的一个零件,其制作质量好坏直接关系到图拉法设备的正常运行与否。因此,对大齿圈的制作工艺研究非常必要和有意义。



1. 大齿圈结构分析


大齿圈结构如图1所示。为了维修更换方便,将大齿圈设计为两半剖分式结构,材质为ZG35CrMo铸钢,正火处理。齿圈直径最大为4 560mm,齿轮法向模数mn=20,齿数z=226,齿形角αn=20°。利用铰制螺栓将两半联接成一个整体。更换大齿圈时,应拆开大齿圈,一半一半地更换,最后在图拉法设备上用铰制孔螺栓联接牢固。


图1 大齿圈结构



2. 制作难点分析


从大齿圈结构和更换要求分析,大齿圈制作过程中的最大难点是如何防止变形。即大齿圈制作完成后,当拆开铰制螺栓,拆成两半后,大齿圈再次合装时是否能顺利合拢并保持原有的形状和尺寸不变,这是最大的控制难点。因为大齿圈经过毛坯制作、粗加工和精加工后不断产生的内部应力会导致工件变形。如何将此过程中的变形控制好是决定大齿圈质量好坏的关键。


3. 制造工艺方案


为了控制好制造过程中的变形量和产品质量,设计了如下制造工艺。


1)毛坯制作。原则上要求电弧炉炼钢精炼后浇注,以确保毛坯无裂纹、缩孔、夹渣和砂眼等影响机械强度的缺陷;毛坯外圆部分应单边留20~25mm余量,内孔部分应单边留15~20mm余量,以确保后续粗、精加工有合适的余量。余量大小是根据热处理和拆分组合工序的变形量和机加工经验而定,必须保证成品尺寸,且又不至于去除余量较大。毛坯进行正火处理,消除铸造应力,改善铸件组织。


2)铣结合面。采用划线方式划出结合面加工线,在大中型落地镗床铣削加工两半结合面。划线分配余量时,应保证结合面能加工完成,且能尽量少地去除余量。把余量留在外圆面上,保证外圆、内孔单边余量≥10mm。钻出两半结构的合装孔。


3)合装两半,将两半结构合装成整体。


4)粗加工外圆、内孔,保证内孔、外圆单边余量≥10mm,去平端面,保证厚度余量≥单边8mm余量。


5)拆开成两半,正火加回火处理,此过程中可以在内孔加拉筋,防止半圆结构张口或缩口变形。因为经过前几步粗加工后,累积了较大的内应力,将两半打开,可初步释放应力,再采用正火加回火彻底消除内应力。


6)铣结合面。先划结合面加工线,再在大中型落地镗床铣削加工两半结合面,划线分配余量时,应保证结合面能加工完成,且又能尽量少地去除余量。把余量留在外圆面上,保证外圆、内孔单边余量≥5mm。 


7)合装两半,将两半结构合装成整体。


8)半精加工。半精加工外圆、内孔和端面,保证外圆、内孔单边余量≥5mm。 


9)拆开整体大齿圈成两半,自然放置20天以释放应力。


10)精铣结合面,见光即可,尽量少去除余量。


11)将合装孔钻铰到位,两半结构合装成整体。


12)精车外圆内孔和其他各处至图样尺寸要求。


13)制齿,以及表面淬火。


14)交检入库。完成产品制作全过程。



4. 结语


本工艺路线的特点为:①从毛坯制作开始设置了正火处理,消除毛坯铸造应力,改善了铸件组织。②设计了粗加工、半精加工和精加工3个机加工阶段,每个阶段控制好余量,为逐步释放应力打下了工艺基础。③粗加工后,拆开大齿圈成两半,进行正火加回火热处理,比较彻底地消除了加工应力;半精加工后,将大齿圈再次打开,放置20天,进一步消除加工应力。通过本工艺制作的大齿圈成品,铸造及加工应力基本消除殆尽,由应力所致的变形经实践证明不超过0.5mm。有效地保证了大齿圈的制造质量,也能保证在安装大齿圈时,打开之后再度合装能顺利地进行。此工艺方法获得了用户的一致好评。

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