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高速線材軋機錐套故障分析與改進,高線技術

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高速線材軋機錐套故障分析與改進,高線技術
發布時間:2021-10-06 瀏覽:
1 、概述
懸臂式高精度高速線材生產線的預精軋機、精軋機。預精軋機為平- 立交替布置, 精軋機為45°側 交布置, 其軋輥軸與輥環之間采用摩根進口錐套式無鍵聯接。錐套(見圖1) 用于支撐和固定輥環。錐套裝入輥環的內孔, 裝配時保證輥環以軋輥軸的軸肩定位, 然后通過專用液壓裝卸工具將錐套的錐形內孔漲 緊在帶有錐度的軋輥軸和輥環之間。輥環內孔與錐套外圓、錐套內錐孔與軋輥間均為過盈配合面, 以此來保證錐套不會在軋輥軸上產生軸向的移動和周向的轉動。輥環、錐套軋輥軸間精確的裝配, 提高了產品尺寸精度。因摩根軋機進口錐套價格昂貴, 成本高, 故逐漸采用國產錐套予以替代, 但在轉化過程中出現了錐 套斷裂、軋輥軸被研磨、輥環炸裂等事故。

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2 、導致錐套出現故障的原因
2.1 、處理工藝不當 
摩根式錐套的材質為 SA E4142 合金結構鋼(5 250 mm 錐套) 和A ISI17- 4PH 沉淀型耐熱不銹 鋼(5 150 mm 錐套)。其結構(見圖2) 特點是錐套內 孔較大, 錐套的壁較薄, 較高轉速為 10 990 röm in, 要求動平衡力矩達5 000 (N ·m ); 軋輥軸與錐套配 合的錐體處接觸面積大于85% , 并要求錐套尺寸及 形位公差精度高, 表面粗糙度為014, 內錐孔形狀公 差為 IT 5 級, 外徑與錐孔的同軸度位置公差為 IT 6 級。錐套國產化時, 忽視了外方的加工規范和質量驗 收標準, 熱處理工藝導致了鋼材綜合性能差。若表面 未進行鍍鉻處理, 則錐套的外表面易生銹; 打磨后其 尺寸很難達到要求, 造成了生產中事故的發生。
2.2 、清潔操作不當 
拆卸下來的錐套在再次使用前要用尼龍網狀砂 紙仔細清洗內錐面和外圓裝配面, 保證裝配面無銹 斑、毛刺、劃痕等表面缺陷; 再用皺紋紙將錐套擦干 凈, 用專用除油氟利昂溶液清洗, 表面潔凈后, 不得 再用手接觸錐套裝配面; 較后用專用裝配工具將錐 套插入輥環的內孔。若砂紙太粗, 則會損傷錐套, 造 成錐套表面劃痕; 若砂紙太細, 則去污力太弱, 錐套 表面的氧化鐵皮不易去掉, 用皺紋紙將錐套擦干凈 的過程中, 皺紋紙會掉毛, 造成錐套表面留有毛塵, 很難清洗干凈。如果錐套表面清理、油污清洗不規 范, 且裝配不當, 則極易導致錐套研磨報廢。

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2.3、 錐套與輥環尺寸不符 
若錐套與輥環過盈配合稍大, 則會造成錐套軸 向劃傷且難于裝拆; 若兩者間隙稍大, 則會造成錐套 徑向劃傷且銹蝕嚴重, 所以此配合尺寸至關重要。如 果在制造中只注重各零件的尺寸, 對裝配精度、形位 公差未給予足夠重視, 則零件加工過程中不可避免地 會產生的加工偏差, 較終綜合反映在裝配精度上, 使 裝配精度、配合公差達不到要求, 導致錐套提前報廢。
3、 改進措施 
3.1 、錐套材質選擇及制造工藝改進 
常用摩根式錐套的材料為SA E4142, 對應中國 材料為40CrM nM o。通過對錐套結構材質和工藝技 術的不斷探索及與摩根式錐套的對比, 較終選擇的 錐套材質為40CrN iM oA。
3.1.1 、錐套的材質選擇 
國內外幾種錐套的化學成分如表1 所示。材料 40CrM nM o 和40CrN iM oA 熱處理和力學性能的比 較結果如表2 所示。因為錐套在大于800 ℃的高溫環 境下工作, 從表2 可知40CrN iM oA 是一種在高溫下 具有高強度和蠕變強度的高淬透性鋼, 經調質處理 后組織為均勻細針狀回火索氏體、游離鐵素體含量 ≤5% , 其熱處理和力學性能相對較好, 故選用 40CrN iM oA 作為錐套的材料。
3.1.2、 錐套的制造工藝改進
錐套制造的工藝流程為模鍛制坯→正火→粗車 →調質→精切削→表面淬火→表面鍍鉻→研磨。
工藝改進措施如下:
(1) 正火處理, 去除應力、改善切削性能;
(2) 粗車時留單邊加工余量5 mm; 
(3) 調質處理, 溫度860±10°C 油淬, 610±10°C 回火, 硬度為269~ 312 HB (28~ 34HRC); 
(4) 表面淬火, 硬度為48~ 52HRC;
(5) 表面鍍鉻, 增強錐套的耐磨性、預防生銹; 
( 6) 研磨, 保證錐套內孔與外圓的同軸度為 5 0102 mm。

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3.2、 制定操作規范 
(1) 生產中選擇合適的尼龍網狀砂紙型號, 用綢 布替代皺紋紙; 合理編制錐套清理的操作規范, 要求 操作人員嚴格按照操作規范執行, 避免用手接觸裝 配面現象的發生; 徹底清洗軋輥軸, 保證裝配表面無 油脂; 錐套、軋輥軸接觸面低于85% 不再使用; 使用 專用的裝配工具。
(2) 通過對進口圖紙的加工公差、裝配精度重新 進行查閱, 并對以前使用的情況進行分析總結, 規定 輥環和錐套間隙為 0101~ 0103 mm; 實行輥環和錐 套編號制, 輥環號和錐套號對應安裝; 裝配時用木錘 或尼倉錘輕輕、均勻敲打, 嚴禁用鐵錘敲打, 徹底解 決因配合尺寸不合理引起的錐套報廢。
4、 改進效果 
通過以上改進, 錐套的使用壽命延長至3~ 5 個 月, 與進口錐套使用壽命相當, 而價格僅為進口錐套 的1ö3 左右。5 結束語 采用改進工藝制造的國產錐套工藝技術可行, 且成本僅為進口錐套的 1ö3 左右, 經濟效益十分顯著。
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