Hauptwelle der Kugelmühle

Detaillierte Einführung, Herstellungsprozess und Inspektionsprozess der Kugelmühlenwelle

I. Funktionen und strukturelle Eigenschaften der Kugelmühlenwelle

• Drehmomentübertragung: Übertragen Sie das vom Motor abgegebene Drehmoment über das Untersetzungsgetriebe auf den Zylinder und versetzen Sie den Zylinder in Drehung (Drehzahl: 15–30 U/min).

• Tragfähigkeit: Trägt das Gesamtgewicht des Zylinders, der Mahlkörper (Stahlkugeln) und Materialien (bis zu Tausenden von Tonnen bei großen Kugelmühlen);

• Dichtungsanschluss: Arbeiten Sie mit der Dichtungsvorrichtung an den Zufuhr- und Auslassöffnungen zusammen, um ein Austreten von Material zu verhindern.

• Form: Ein abgestufter Hohlzylinder (Hohlstruktur reduziert Gewicht), mit Zapfen (passende Lager) an beiden Enden und Flanschbolzenverbindung mit dem Zylinder in der Mitte;

• Abmessungen: Der Wellendurchmesser kleiner und mittelgroßer Kugelmühlen beträgt üblicherweise 300–800 mm, während der der großen Mühlen 1500 mm überschreiten kann; die Länge entspricht der des Zylinders (2–10 m);

• Material: Erfordert hohe Festigkeit und Zähigkeit. Kleine und mittelgroße Wellen verwenden 45# hochwertiger Kohlenstoffstahl (niedrige Kosten, gute Bearbeitbarkeit), während große oder schwere Modelle übernehmen 42CrMo-legierter Baustahl (Zugfestigkeit ≥ 800 MPa, Schlagzähigkeit ≥ 60 J/cm²).

II. Herstellungsprozess der Kugelmühlenwelle (am Beispiel des Materials 42CrMo)

1. Vorbehandlung des Rohmaterials und Schmieden

• Rohstoffauswahl: Verwenden Sie 42CrMo-Rundstahl mit einem Durchmesser von 300–1800 mm, begleitet von einem Materialzertifikat (chemische Zusammensetzung: C 0,38–0,45 %, Cr 0,9–1,2 %, Mo 0,15–0,25 %).

• Schmiedeprozess:

• Erhitzen: Erhitzen Sie den Rundstahl in einem Erdgasofen auf 1100–1150 °C (Austenitisierungstemperatur) und halten Sie diese Temperatur 2–4 Stunden lang (je nach Durchmesser angepasst).

• Schmieden: Verwenden Sie Freiformschmieden oder hydraulisches Gesenkschmieden mit stufenweisem Stauchen und Ziehen, um ein Schmiedeverhältnis (Längen-Durchmesser-Verhältnis) von ≤ 3,5 sicherzustellen und innere Porosität zu vermeiden.

• Nachbehandlung nach dem Schmieden: Langsames Abkühlen auf 600 °C und anschließendes Abkühlen an der Luft, um durch übermäßige Temperaturunterschiede verursachte Risse zu vermeiden; Schmiedezugabe auf 15–20 mm begrenzen.

2. Wärmebehandlung (wichtigster Prozess zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften)

• Normalisieren: Auf 860–880 °C erhitzen, 3 Stunden halten, dann an der Luft abkühlen, um die Körner zu verfeinern, Schmiedespannungen zu beseitigen und die Härte auf 220–250 HBW zu reduzieren;

• Vergüten:

• Abschrecken: Auf 840–860 °C erhitzen, halten, dann mit Öl abkühlen (Abkühlrate ≥ 50 °C/s), um die Kernhärtung sicherzustellen;

• Hochtemperaturtempern: 4 Stunden lang bei 580–620 °C halten, dann an der Luft abkühlen, um eine Endhärte von 280–320 HBW zu erreichen und so Festigkeit und Zähigkeit auszugleichen;

• Fehlererkennung: Führen Sie nach dem Abschrecken und Anlassen eine 100 %ige Ultraschallprüfung (UT) durch (entspricht JB/T 4730.3 Level I), wobei keine Risse oder Absplitterungen zulässig sind.

3. Schruppen und Vorschlichten

• Schruppbearbeitung:

• Drehen: Drehen Sie den Außenkreis und die Stirnfläche auf einer Drehbank oder CNC-Drehmaschine und lassen Sie dabei 8–10 mm Bearbeitungszugabe;

• Bohren und Ausbohren: Bohren Sie das hohle Innenloch (Durchmesser 1/3–1/2 des Wellendurchmessers), um Bereiche mit innerer Spannungskonzentration zu entfernen.

• Vorschlichten:

• Fertigdrehen: Zapfen und Flanschstirnfläche mit 2-3 mm Schleifzugabe weiterdrehen und am Zapfen einen Bearbeitungstisch anfertigen (für die spätere Positionierung);

• Fräsen: Flanschanschlusslöcher fräsen (gleichmäßig am Umfang verteilt, 8-32 Löcher, Durchmesser φ20-φ60 mm).

4. Präzisionsbearbeitung (Gewährleistung der Montagegenauigkeit)

• Schleifen:

• Zapfenschleifen: Den zum Lager passenden Zapfen auf einer Universal-Rundschleifmaschine (Toleranz IT6, Oberflächenrauheit Ra ≤ 0,8 μm) schleifen und dabei eine Zylindrizität ≤ 0,005 mm/m sicherstellen;

• Stirnflächenschleifen: Schleifen Sie die Flanschstirnfläche (Ebenheit ≤ 0,02 mm/m), um eine Rechtwinkligkeit zur Achse ≤ 0,01 mm/100 mm sicherzustellen;

• Präzisionsprüfung: Verwenden Sie ein Koordinatenmessgerät, um wichtige Abmessungen (z. B. Zapfendurchmesser, Flanschdicke) mit einer Abweichung von ±0,02 mm zu überprüfen.

• Oberflächenbehandlung: Phosphatierungsbehandlung auf der Zapfenoberfläche (zum Rostschutz) und Grundierung + Decklack auf den nicht miteinander verbundenen Oberflächen (Gesamtdicke ≥ 80 μm).

5. Endkontrolle und Probemontage

• Reinigung: Oberflächenöl und Eisenspäne mit Diesel reinigen;

• Probemontage: Vormontage mit Lagersitz und Zylinderflansch, Überprüfung der Passung zwischen Zapfen und Lagerinnenring (Übermaß 0,01–0,03 mm) und des Positionsgrades der Flanschanschlusslöcher (≤ 0,1 mm).

III. Inspektionsprozess der Kugelmühlenwelle

1. Rohmaterial- und Schmiedeprüfung

• Analyse der chemischen Zusammensetzung: Verwenden Sie ein direkt ablesbares Spektrometer, um die Zusammensetzung von 42CrMo zu ermitteln und sicherzustellen, dass die Cr- und Mo-Gehalte innerhalb der Standardbereiche liegen.

• Qualitätsprüfung beim Schmieden:

• Makrostruktur: Ätztest (10%ige Salpetersäure-Alkohol-Lösung), wobei keine Schrumpfung, Schorfbildung oder Risse zulässig sind;

• Mechanische Eigenschaften: Nehmen Sie Schmiedeproben für den Zugversuch (Zugfestigkeit ≥ 800 MPa, Streckgrenze ≥ 600 MPa) und den Schlagversuch (-20 °C Schlagenergie ≥ 40 J).

2. Wärmebehandlungsprüfung

• Härteprüfung: Messen Sie die Härte an mehreren Punkten des Zapfens und des Flansches mit einem Brinell-Härteprüfer und stellen Sie eine Härte von 280–320 HBW sicher (Gleichmäßigkeitsabweichung ≤ 20 HBW).

• Metallografische Struktur: Überprüfen Sie die vergütete Struktur (angelassener Sorbit, Güte ≤ 3) ohne Netzwerkkarbide oder freies Ferrit.

3. Prüfung der Bearbeitungsgenauigkeit

• Maßgenauigkeit:

• Zapfendurchmesser: Gemessen mit einem Mikrometer (Toleranz IT6, z. B. erlaubt ein Zapfen mit φ500 mm +0,03–+0,05 mm);

• Innendurchmesser der Bohrung: Gemessen mit einer Innenmessuhr, Toleranz H8 (Sicherungsmaß für Passungsspiel mit der Zuleitung);

• Geometrische Toleranz:

• Rundlaufabweichung: Gemessen auf einer Präzisionsdrehbank oder einem Auslenkungsmessgerät, ≤ 0,02 mm/m am Zapfen;

• Geradheit: Erfasst mit einer waagerechten, durchgehenden Abweichung von ≤ 0,05 mm/m.

4. Endkontrolle des Produkts

• Oberflächenqualität: Visuell oder durch Eindringprüfung (PT) zur Überprüfung der Oberfläche auf Kratzer oder Unebenheiten (Tiefe ≤ 0,5 mm);

• Dynamischer Gleichgewichtstest: Bei Wellen mit einer Drehzahl ≥ 30 U/min ist eine dynamische Unwuchtprüfung durchzuführen (Unwucht ≤ 50 g·mm/kg);

• Hydrostatischer Test: Führen Sie einen hydrostatischen Test mit 0,5 MPa an der Innenbohrung der Hohlwelle durch, ohne dass 30 Minuten lang Leckagen auftreten (um die Dichtleistung sicherzustellen).

IV. Zusammenfassung