大型球磨機(jī)巴氏合金軸瓦鑄造工藝中的主要問題探討

盧紅軍

摘要： 球磨機(jī)是物料破碎的關(guān)鍵設(shè)備。大型球磨機(jī)具有低速重載的特點，對軸瓦的性能要求較高，而巴氏合金具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、交聯(lián)能力、柔順性，易于加工和熔煉，是優(yōu)質(zhì)耐磨合金。采用巴氏合金鑄造軸瓦，能很好地滿足生產(chǎn)工藝要求。針對大型球磨機(jī)巴氏合金軸瓦鑄造工藝中的相關(guān)問題，研究如何優(yōu)化和改進(jìn)軸瓦鑄造工藝，提高軸瓦的加工和鑄造效果。

Abstract： Ball mill is the key equipment for material crushing. Large-scale ball mills have the characteristics of low speed and heavy load， and higher performance requirements for bearing bushes. Babbitt alloy has good chemical stability， crosslinking ability， flexibility， easy processing and smelting， and is a high-quality wear-resistant alloy. The use of babbitt alloy casting bearings can well meet the requirements of the production process. Aiming at the related problems in the casting process of the babbitt alloy bearing bush of the large ball mill， research how to optimize and improve the bearing bush casting process and improve the processing and casting effect of the bearing bush.

關(guān)鍵詞： 大型球磨機(jī);巴氏合金軸瓦;鑄造工藝

Key words： large ball mill;babbitt alloy bearing;casting process

中圖分類號：TK421+.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）23-0091-02

0? 引言

大型球磨機(jī)在材料加工時發(fā)揮著重大的作用，對物料的破碎可以產(chǎn)生很好的效果。在大型球磨機(jī)工作運行中，軸瓦的質(zhì)量對其有重要的影響。采用巴氏合金軸瓦可以很好的滿足生產(chǎn)工藝的要求。在巴氏合金軸瓦鑄造過程當(dāng)中，也很容易產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，影響巴氏合金軸瓦的性能。所以，在巴氏合金軸瓦的鑄造過程中，嚴(yán)格進(jìn)行操作，嚴(yán)控巴氏合金軸瓦的質(zhì)量是十分有必要的。針對質(zhì)量缺陷，采取相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)化，提高巴氏合金軸瓦的鑄造質(zhì)量，從而提升大型球磨機(jī)的工作效率。

1? 軸瓦的技術(shù)指標(biāo)

軸瓦主要分為主要軸瓦和連桿軸瓦。它安裝在氣缸和發(fā)動機(jī)軸之間。這是一種容易產(chǎn)生損耗的產(chǎn)品。如果軸和氣缸之間沒有軸瓦，則軸在高速運轉(zhuǎn)時會與氣缸摩擦。氣缸和軸都非常昂貴，有些磨損，維修成本非常高。軸瓦分為上軸瓦和下軸瓦，并用汽缸套在軸上。軸瓦一般有兩層金屬，外側(cè)為鋼，內(nèi)側(cè)為銅合金、鋁合金包括巴氏合金在內(nèi)的各種合金金屬，其中內(nèi)側(cè)合金具有耐疲勞性，嵌入有許多特殊性能，如耐酸性。真圓度是看軸瓦是不是圓的。主要的測量方法是壓型機(jī)，以及加工軸瓦時的彎曲、沖孔高度。因為加工時所采用的內(nèi)表面等工藝，經(jīng)過此工藝后，軸瓦可以保持非常圓的狀態(tài)。真直度是通過振動直線度測量儀測量軸瓦在軸向上是否水平。實際上，這兩個指示標(biāo)志都是輔助軸瓦內(nèi)外接觸度，為了保證軸瓦內(nèi)外表面之間的接觸度，接觸度一般應(yīng)在85%以上。接觸度是指軸瓦背面與缸體之間的接觸面積。當(dāng)然，軸瓦的內(nèi)部和軸之間有油膜分子，這非常小，而且油膜起到潤滑作用，所以軸瓦的厚度要求非常高。軸瓦看起來很簡單。它只是半圓形金屬，但從原材料到最終產(chǎn)品需要10多個階段。

軸瓦與軸承上的軸直接接觸。它承受載荷并相對于軸移動。為了減少摩擦和磨損，對軸瓦材料提出了各種要求。除耐磨性外，還應(yīng)滿足以下幾點：①足夠的抗壓強(qiáng)度，具有疲勞強(qiáng)度和抗沖擊性;②附著力好、載荷大、速度快、軸承間距小、表面干凈、潤滑良好，選用材料匹配，防止摩擦粘結(jié)磨損;③具有適應(yīng)性和異物接收能力，硬度低、塑性好、彈性系數(shù)低的材料具有良好的適應(yīng)性和接受異物的能力;④具有良好的腐蝕性，價格低廉，供應(yīng)來源充足，充分氧化形成膠體沉積物后，會對材料產(chǎn)生腐蝕。

2? 巴氏合金軸瓦的鑄造工藝

巴氏合金軸瓦制造工藝：準(zhǔn)備→瓦體預(yù)熱→瓷坯搪錫→包裝模具→巴氏合金澆筑→水冷→開模。

第一，準(zhǔn)備工作。

準(zhǔn)備工作主要保證待使用的器具保持清潔干燥，以免在使用過程中影響操作。將剩余合金注入鑄錠模中重復(fù)使用，清潔坩堝和勺子，并將化學(xué)品放入干燥柜中。關(guān)閉瓶蓋，以防吸濕。準(zhǔn)備助焊劑，并將其保存在干燥的地方。使用模具前，使用軸瓦進(jìn)行試運行，以檢查模具的使用性能。軸承合金必須工藝尺寸符合規(guī)定，表面無氣孔等缺陷。毛坯的制備應(yīng)以環(huán)境濕度為依據(jù)。必須在規(guī)定的時間內(nèi)，使坯料的軸承合金表面進(jìn)行坯料預(yù)熱工序，檢查生產(chǎn)設(shè)備正常運行，確認(rèn)是否合格，并預(yù)熱生產(chǎn)中使用的模具和注塑模具。注塑工具包括勺子、烙鐵、金屬攪拌棒、軸承合金錠等。

第二，瓦體預(yù)熱。

軸承由軸瓦和軸承座組成。在軸瓦半成品注入之前，將軸承體半成品在臺車電阻爐中加熱至140℃至240℃之間，瓦坯的加熱溫度不得超過240℃，以防止表面氧化，不利于巴氏合金與基體結(jié)合。

第三，瓦坯搪瓷。

預(yù)熱的瓦坯放入錫槽中加熱，溫度不低于280℃，然后在預(yù)熱好的瓦坯上刷上搪錫劑，并放進(jìn)錫槽里。錫槽中錫溶液的溫度應(yīng)在280℃至300℃。如果溫度超過300℃，則無法防止錫溶液的氧化。應(yīng)使用刷子在瓦坯上涂覆錫溶液。保證油漆質(zhì)量，使基體與錫液充分化學(xué)反應(yīng)，有利于提高結(jié)合強(qiáng)度。

第四，裝模。

對胎面進(jìn)行加熱，加熱溫度控制在巴氏合金液體的澆筑溫度以下，組裝胎具以及瓦坯。組裝完成后，需對軸承合金密封性進(jìn)行檢驗，在敏感部位進(jìn)行石棉泥的密封。當(dāng)然，裝模的速度應(yīng)迅速，速度越快，質(zhì)量越好。

第五，巴氏合金澆筑。

巴氏合金進(jìn)行精制處理。精制劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%的脫水NH4Cl，用于去除巴氏合金溶液中的氣體和雜質(zhì)，以及去除合金液表面的雜質(zhì)，防止巴氏合金注射后出現(xiàn)缺陷。精制軸承合金放置15分鐘后才能用于注射。當(dāng)軸承合金熔化并在440℃至460℃的規(guī)定溫度下注入，溫度不得低于430℃。不允許向精煉的液體軸承合金中添加新材料和殘留物。如果有必要測試軸承合金，此時可將其注入試塊中。軸承合金精煉采用固定式電爐，容量500kg。注射前，應(yīng)將高爐內(nèi)的合金液充分混合，清除熔渣，一次將模具噴滿。注射過程中，應(yīng)敲打熔渣，防止熔渣和氧化膜進(jìn)入模具，注射方向應(yīng)為模具向上，湯匙應(yīng)靠近模具，注射成型速度應(yīng)先快后慢。收縮時，有利于化學(xué)分析取樣。注射成型合金的流動應(yīng)盡可能短且厚，不應(yīng)被氣體壓入。為了精確控制體溫，采用最大測量為1100℃的熱電偶侵入巴氏合金液體并測量溫度。

第六，水冷以及開模。

軸瓦冷卻時，從下到上均勻冷卻，水冷位置逐漸向上移動，直至所有軸承合金凝固。用鐵棒搗動澆筑合金，鑄造后應(yīng)補(bǔ)充2～4次。鐵棒不得掉到地上，以免產(chǎn)生質(zhì)量缺陷。一般冷卻30min左右，大型軸瓦冷卻時間需延長。

3? 巴氏合金軸瓦鑄造問題

第一，軸承巴氏合金脫殼分析。

軸承巴氏合金脫殼現(xiàn)象的主要原因是冷卻過程中產(chǎn)生的不均勻收縮應(yīng)力。在軸和重力鑄造冷卻模式下，在鑄造過程中，熔化的巴氏合金、鍍錫軸以及注射后的基體和胎球之間，開始水冷，注入冷卻液。巴氏液從底部向上逐漸凝固，最后停止水冷，完成注入。冷卻方式和脫殼分析表明，軸承脫殼的主要原因有兩個，一方面是軸承桿合金凝固過程中形成的應(yīng)力，另一方面是軸承桿合金收縮時產(chǎn)生的應(yīng)力。軸承桿的合金液在室溫下逐漸凝固，在此過程中，它與巴氏合金基體同時冷卻。由于它們的材料和凝結(jié)速率不同，應(yīng)力也不同。因此氣體和巴氏合金層的結(jié)合產(chǎn)生很大的應(yīng)力，尤其是大直徑，軸與光滑接合面之間的應(yīng)力越大，巴氏合金與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度越大。

第二，巴氏合金軸瓦澆鑄不良。

一些球磨機(jī)軸承在軸瓦表面用石墨釘接觸巴氏合金層進(jìn)行潤滑，但巴氏合金層硬度高，柔軟性差。長期磨削后，軸出現(xiàn)局部高溫點和局部腐蝕，巴氏合金層在鑄造過程中會產(chǎn)生細(xì)小裂紋和氣孔?？赡艽嬖诒砻娲植诘葐栴}，在機(jī)械運行過程中會承受載荷，從而達(dá)到疲勞強(qiáng)度，降低軸瓦的使用壽命，損壞接觸軸瓦。此外，軸瓦在澆鑄過程中，由于操作不當(dāng)，表面和內(nèi)部容易產(chǎn)生氣孔等缺陷。在運行過程中，冷卻水會隨著這些缺陷部位流入與軸瓦接觸的工作面，容易使軸瓦生銹或燒壞。大型球磨機(jī)在運行期間與軸瓦接觸，因為該位置受到長期摩擦的影響，可能會出現(xiàn)局部溫升。因此，當(dāng)大型球磨機(jī)在運行中與軸瓦接觸時，不能產(chǎn)生良好的潤滑效果。工作人員應(yīng)密切監(jiān)視巴氏合金軸瓦配合面的磨損情況，通過監(jiān)測和分析磨損程度，檢查磨損情況，為制定維修周期提供科學(xué)依據(jù)。此外，與軸瓦接觸的零部件材料直接影響使用壽命，應(yīng)加強(qiáng)與軸瓦表面接觸的巴氏合金的硬度試驗，防止不合格的接觸軸和零部件投入生產(chǎn)。

4? 巴氏合金軸瓦鑄造工藝控制

第一，鑄造工藝優(yōu)化。

在巴氏合金軸瓦的鑄造工藝中，巴氏合金與軸瓦的結(jié)合是一個非常重要的部分。在制備階段進(jìn)行仔細(xì)的清洗。溫度過高會導(dǎo)致過氧化氫，鉛和錫混合。還應(yīng)考慮季節(jié)和氣候的影響。在注射操作過程中，如果溫度較低且不能滿足要求，可使用乙炔火焰烘烤瓦坯，以確保突出部分在最后一分鐘凝固。會產(chǎn)生結(jié)晶附著在粘結(jié)層上形成堅硬的中間層，使熔渣和氣體漂浮在合金液中，提高了襯里合金的質(zhì)量。同時，冷卻速度會影響晶粒尺寸。然而，由于冷卻速度過快，合金層溫差明顯，合金組織致密，不易收縮，因此需要控制好冷卻速度。

第二，采用新的水冷工藝。

基于軸承桿合金凝固應(yīng)力的大小和方向，開發(fā)了一種新的水冷工藝。冷卻方向由水平順序冷卻改為垂直順序冷卻，提高了孔與基體的結(jié)合強(qiáng)度，同時軸瓦徑向中部和兩端與冷卻水垂直，收縮應(yīng)力方向由徑向改為周向，從而提高了接頭表面的粘合強(qiáng)度。在軸承桿合金的垂直冷卻過程中，沿周向固體區(qū)域，形成凝固區(qū)和液相區(qū)。巴氏合金液態(tài)凝固時在垂直方向形成的應(yīng)力大于在水平順序方向形成的應(yīng)力，有效地減少了巴氏合金與基體分離的問題，提高了巴氏合金鑄件的合格率，可以提高生產(chǎn)效率。

第三，加強(qiáng)巴氏合金軸瓦質(zhì)量檢測。

加強(qiáng)巴氏合金軸瓦的質(zhì)量的檢查，確保正常使用，提高工作效率。對大型球磨機(jī)運行過程中生產(chǎn)工藝參數(shù)、下料量及結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的研究分析，加強(qiáng)大型球磨機(jī)接觸軸的磨損分析，探討巴氏合金軸瓦在澆鑄過程中各種工藝參數(shù)對軸瓦磨損的影響，通過生產(chǎn)工藝參數(shù)的合理設(shè)計，提高大型球磨機(jī)的使用壽命。此外，應(yīng)合理選擇大型球磨機(jī)與巴氏合金軸瓦接觸的潤滑油，以確保接觸面之間有良好的潤滑。對巴氏合金軸瓦的磨損情況建立趨勢表，為巴氏合金軸瓦的維修周期提供可靠的理論依據(jù)。針對在巴氏合金軸瓦澆鑄過程中容易出現(xiàn)的質(zhì)量漏洞，不僅要在澆鑄過程中及時避免，更要在澆鑄完成后進(jìn)行檢測，做到萬無一失，才能有效的提高巴氏合金軸瓦的質(zhì)量，才能使大型球磨機(jī)的工作質(zhì)量得到提高。

5? 結(jié)語

綜上所述，為避免大型球磨機(jī)巴氏合金軸瓦鑄造工藝中出現(xiàn)質(zhì)量問題，大型球磨機(jī)軸瓦鑄造時應(yīng)嚴(yán)格控制注射溫度、冷卻速度、凝固順序等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大型球磨機(jī)具有低速重載的特點，對軸瓦的性能要求較高，而巴氏合金是優(yōu)質(zhì)耐磨合金。如果大型球磨機(jī)巴氏合金軸瓦鑄造工藝中出現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)及時采取相應(yīng)措施，保證鑄造質(zhì)量。

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