Endkappe für den Kugelmühlenauslass

Detaillierte Einführung, Herstellungsprozess und Inspektionsprozess von Kugelmühlen-Auslassdeckeln

I. Funktionen und strukturelle Merkmale von Auslassendabdeckungen

• Führung des Materialaustrags: Durch innere konische Strukturen oder Gitterplatten (in Kugelmühlen mit Gittertyp) werden qualifizierte Mahlmaterialien zum Austragsanschluss geleitet, um Rückstände zu vermeiden.

• Dichtungsschutz: Arbeitet mit externen Dichtungsvorrichtungen (wie Labyrinthdichtungen oder pneumatischen Dichtungen) zusammen, um das Austreten von Staub und Schlamm (in Nasskugelmühlen) aus dem Zylinder zu verhindern;

• Strukturelle Tragkraft: Als Endstütze für den Zylinder wird es an die Hohlwelle geschweißt oder geschraubt und trägt einen Teil des Eigengewichts des Zylinders sowie die Stoßbelastungen durch Mahlkörper.

• Form: Meist eine scheibenförmige Konstruktion mit Flansch, deren Mitte mit der Hohlwelle verbunden ist und deren Rand über Flanschschrauben am Zylinder befestigt ist. Der Durchmesser entspricht dem des Zylinders (typischerweise 1–5 m).

• Material: Erfordert sowohl Festigkeit als auch Zähigkeit. Kleine und mittlere Mühlen verwenden üblicherweise Q235B-Kohlenstoffstahl, während große oder schwere Modelle Q355B niedriglegierter Stahl (Streckgrenze ≥355 MPa) mit einer Wandstärke von 25–80 mm (zunehmend mit dem Durchmesser);

• Konstruktionsdetails: Die Innenseite kann mit Gitterplatten (Gittertyp) oder verschleißfesten Auskleidungen (Material: ZGMn13) verschweißt werden. Die Mitte ist mit einer zur Hohlwelle passenden Stufenbohrung versehen, die Außenseite ist mit einer Dichtnut (zum Einbau von Dichtungen) versehen.

II. Herstellungsprozess von Auslassenddeckeln (am Beispiel großer Q355B-Enddeckel)

1. Vorbehandlung und Schneiden des Rohmaterials

• Rohstoffauswahl: Es werden Q355B-Stahlplatten mit einer Dicke von 25–80 mm verwendet, begleitet von Materialzertifikaten (chemische Zusammensetzung: C ≤ 0,20 %, Mn 1,2–1,6 %). Die mechanischen Eigenschaften müssen eine Zugfestigkeit von 470–630 MPa und eine Dehnung ≥ 20 % aufweisen.

• Schneiden:

• CNC-Brenn- oder Plasmaschneiden wird verwendet, um entsprechend der erweiterten Größe der Endabdeckung (einschließlich Flanschzugabe) zu schneiden. Die Rechtwinkligkeit der Schnittfläche beträgt ≤ 1 mm/m, ohne Risse an der Kante (überprüft mit einer 10-fachen Lupe).

• Für das zentrale Hohlwellenanschlussloch (φ200–φ500 mm) ist eine Bearbeitungszugabe von 5–10 mm vorgesehen und die Positionen der Flanschbolzenlöcher sind vormarkiert.

2. Umformen und Schruppen

• Gesamtumformung:

• Kleine und mittelgroße Enddeckel werden direkt zugeschnitten und geformt; große Enddeckel (Durchmesser ≥ 3 m) erfordern ein Vorbiegen der Flanschkante mit einer Dreiwalzen-Biegemaschine (Krümmung passend zum Zylinder). Bei Bedarf wird lokal (200–250 °C) erhitzt, um Kaltrisse zu vermeiden.

• Schruppbearbeitung:

• CNC-Vertikaldrehmaschinen schruppen die Flanschoberfläche und die Endfläche und lassen dabei eine Endbearbeitungstoleranz von 3–5 mm und eine Ebenheit von ≤ 1 mm übrig.

• Die zentrale Stufenbohrung (passend zur Hohlwelle) ist grob gebohrt, mit 2–3 mm Schleifzugabe für die Öffnung und einer Oberflächenrauheit Ra ≤ 12,5 μm.

3. Schweißen und Wärmebehandlung (Schlüsselprozesse)

• Bauteilschweißen:

• Wenn Gitterplatten oder Auskleidungen installiert werden müssen, werden verschleißfeste Teile aus ZGMn13 mit wasserstoffarmen Elektroden (E5015-G) bei einem Schweißstrom von 280–350 A an die Innenseite der Endabdeckung geschweißt. Vor dem Schweißen ist ein Vorwärmen auf 150 °C und nach dem Schweißen ein langsames Abkühlen erforderlich.

• Stumpfschweißungen zwischen Flansch und Enddeckelkörper (große Enddeckel können segmentweise geschweißt werden) erfolgen mittels Unterpulverschweißen. Unmittelbar nach dem Schweißen wird für 2 Stunden eine Nacherhitzung bei 250–300 °C durchgeführt, um Schweißspannungen zu beseitigen.

• Gesamtvergütung:

• Große Endabdeckungen werden bei 850–870 °C normalisiert und bei 600–620 °C angelassen. Die Härte wird auf 180–230 HBW kontrolliert, um die Bearbeitbarkeit und Zähigkeit sicherzustellen.

4. Fertigbearbeitung

• Flanschoberflächenbearbeitung:

• CNC-Vertikaldrehmaschinen fertigen die Oberfläche der Flanschverbindung auf eine Ebenheit von ≤0,05 mm/m und eine Oberflächenrauheit Ra ≤3,2 μm an und stellen sicher, dass der Passspalt mit dem Zylinderflansch ≤0,1 mm beträgt.

• Flanschbolzenlöcher (16–48 Löcher, Öffnung φ25–φ60 mm) werden mit einer Positionstoleranz von ±0,1 mm und einem kumulativen Lochabstandsfehler ≤0,2 mm bearbeitet;

• Bearbeitung der Mittelbohrung und Dichtnut:

• Das zentrale Stufenloch ist fertig gebohrt, wobei der passende Teil der Hohlwelle auf Toleranz H7 (z. B. erlaubt ein Loch mit φ400 mm +0,03–+0,08 mm) und Oberflächenrauheit Ra ≤1,6 μm kontrolliert wird;

• Die äußere Dichtungsnut (Breite × Tiefe: 15 × 8 mm) wird mit einer Nutbodenrauheit Ra ≤ 3,2 μm und einer Nutpositionsabweichung von ± 0,1 mm bearbeitet.

5. Zubehörmontage und Oberflächenbehandlung

• Einbau verschleißfester Auskleidungen: ZGMn13-Auskleidungen werden mit Schrauben und einem Voranzugsdrehmoment von ≥500N·m an der Innenseite der Endabdeckung befestigt, um einen festen Sitz ohne Spiel zu gewährleisten;

• Oberflächenbehandlung:

• Nicht bearbeitete Oberflächen werden auf die Güteklasse Sa2,5 sandgestrahlt und mit Epoxidgrundierung (Dicke ≥ 60 μm) + Polyurethan-Deckschicht (Dicke ≥ 40 μm) beschichtet;

• Bearbeitete Oberflächen werden mit Rostschutzöl (z. B. 30# Maschinenöl) beschichtet und an den Dichtungsnuten werden wasserdichte Dichtungsstreifen angebracht.

III. Prüfvorgang der Auslassendabdeckungen

1. Rohstoffprüfung

• Analyse der chemischen Zusammensetzung: Ein Spektrometer erkennt den C- und Mn-Gehalt in Q355B-Stahlplatten, um die Einhaltung der Standards sicherzustellen (C ≤ 0,20 %, Mn 1,2–1,6 %).

• Überprüfung der mechanischen Eigenschaften: Zugversuche messen die Zugfestigkeit (470–630 MPa) und Dehnung (≥ 20 %); es werden Aufpralltests (-20 °C, Aufprallenergie ≥ 34 J) durchgeführt.

2. In-Prozess-Inspektion (Schlüsselknoten)

• Kontrolle nach dem Schneiden: Schnittgrößenabweichung ≤±3 mm; keine Risse oder Delaminationen an den Kanten (Ultraschallprüfung der Stichproben);

• Schweißqualitätsprüfung:

• Aussehen: Die Schweißnähte sind frei von Poren und Schlackeneinschlüssen, mit einer Hinterschneidungstiefe von ≤ 0,5 mm und einer Schweißnahtschenkelhöhe, die den Konstruktionsanforderungen entspricht (≥ 10 mm);

• Zerstörungsfreie Prüfung: An Flanschstumpfschweißnähten wird eine 100-prozentige Ultraschallprüfung (UT) durchgeführt (entsprechend JB/T 4730.3 Grad II); an den Schweißbereichen der Auskleidung wird eine 100-prozentige Eindringprüfung (PT) durchgeführt, um sicherzustellen, dass keine Oberflächenrisse vorhanden sind.

3. Prüfung der Maßgenauigkeit

• Genauigkeit der Flanschoberfläche:

• Ebenheit: Gemessen mit einem Laser-Ebenheitsmessgerät, ≤0,05 mm/m;

• Flanschdicke: Gemessen mit einem Mikrometer, Abweichung ±0,5mm;

• Zentralbohrung und Dichtnut:

• Durchmesser der Stufenbohrung: Gemessen mit einer Innenmessuhr, erfüllt die Toleranzanforderungen H7;

• Dichtungsnut: Breite und Tiefe mit Messschieber gemessen, Abweichung ±0,05 mm; Rundlauf der Nut ≤0,03 mm;

• Positionen der Schraubenlöcher: Erfasst mit einem Koordinatenmessgerät, Positionstoleranz ±0,1mm, kumulativer Lochabstandsfehler ≤0,2mm.

4. Endkontrolle der fertigen Produkte

• Assembly-Kompatibilität: Die Probemontage mit Zylinderflansch und Hohlwelle zeigt, dass die Schrauben frei eingesetzt werden können und der Passflächenspalt ≤0,1 mm beträgt (mit Fühlerlehren geprüft);

• Dichtungsleistungstest: Nach dem Einbau der Dichtungen wird ein Luftdrucktest mit 0,3 MPa (Trockentyp) oder ein Wasserdrucktest (Nasstyp) durchgeführt, bei dem innerhalb von 30 Minuten Druckhaltung kein Leck auftritt.

• Aussehensqualität: Die Lineroberflächen weisen keine Vorsprünge auf (≤ 1 mm); bearbeitete Oberflächen sind kratzfrei; die Beschichtung haftet (Gitterschnitttest ≥ 5B).