耳軸板結構形式對熱裝方案的影響

文/李紀明 大連華銳重工冶金設備制造有限公司 遼寧大連 116052

耳軸板結構形式對熱裝方案的影響

文/李紀明 大連華銳重工冶金設備制造有限公司 遼寧大連 116052

介紹了鋼包耳軸板不同的結構形式下耳軸的熱裝方式，分析了不同結構形式的耳軸板內孔收縮速度的實驗數據，結果表明，有些結構形式不適合整體焊后熱裝。

鋼鐵包；耳軸熱裝

一 、簡介

鋼包的耳軸與耳軸板，為了降低制造成本，一般耳軸使用V類鍛件，耳軸板使用鑄鋼件，耳軸板內孔與耳軸外徑設計成過盈配合。根據鋼包載荷和使用情況的不同，過盈量從0.03～0.35mm不等。耳軸外徑與耳軸板內孔分別加工成品后采用熱裝的方式裝配為一體。由于鋼包的兩個耳軸有同軸度要求，為了保證同軸度符合要求，有時需要提前將耳軸板焊接在桶體上，整體退火之后再將兩個耳軸板內孔加工成品，最后加熱整個耳軸板使內孔膨脹，將耳軸裝入。

二、耳軸制造過程差異性分析

耳軸板與桶體焊接的結構形式主要有兩種：

①型結構：耳軸板貼在桶皮外側

②型結構：耳軸板嵌入桶皮內

為了驗證耳軸板與桶體結合位置的結構形式不同時，會對耳軸熱裝過程存在什么樣的影響，我們用材質為ZG270-500、 外形尺寸為850×850×385、內孔直徑為Φ570（0～+0.070）的耳軸板依據不同的結構形式分別做相應的加熱及冷卻過程實驗。

試驗環境：室溫為24℃的開闊廠房內，無風；

直徑測量方式：用卡鉗測量內孔后，再用千分尺測量卡鉗尺寸。

溫度測量方式：使用非接觸式紅外測溫儀，在距離工件約1.5m處測量。

1.單獨加熱耳軸板并空冷

加熱方式：將單個的耳軸板整體放入電加熱爐中，設定溫度230℃，加熱至230℃后保溫4小時，然后開爐測量耳軸板內孔膨脹量。將耳軸板放置在開放的空間內自然空冷，記錄內孔膨脹量、耳軸板表面溫度隨著時間延長產生的變化。結果如下：

2.加熱結構①形式焊接的耳軸板并空冷

加熱方式：將結構①形式焊接的耳軸板周圍及內孔完全用履帶加熱器覆蓋，履帶加熱器外層再包裹一層保溫棉，將加熱器溫度設定在230℃，加熱6～8小時。加熱完成后撤去保溫棉及履帶加熱器，自然空冷狀態下測量并內孔膨脹量、耳軸板表面溫度隨著時間延長產生的變化。結果如下：

3.加熱結構②形式焊接的耳軸板并空冷

加熱方式：將結構②形式焊接的耳軸板周圍及內孔完全用履帶加熱器覆蓋，履帶加熱器外層再包裹一層保溫棉，將加熱器溫度設定在280℃，加熱6～8小時。加熱完成后撤去保溫棉及履帶加熱器，自然空冷狀態下測量并內孔膨脹量、耳軸板表面溫度隨著時間延長產生的變化。結果如下：

結論：

根據以上實驗數據，可以得出不同結構形式的耳軸板內孔直徑冷卻過程中收縮變化的曲線圖：

根據此類耳軸的裝配經驗，Φ570直徑的耳軸孔，膨脹量要≥1mm才能保證耳軸順利裝入，膨脹量在1mm以下時容易在裝配過程中抱死，導致熱裝失敗。

從曲線圖中可以看出，單獨耳軸板加熱的方式，在加熱停止之后25分鐘內其內孔膨脹量都在1mm以上，有充足的時間進行熱裝；①型結構在加熱停止之后15分鐘內其內孔膨脹量都在1mm以上，采用這種方式熱裝需要提前做好充分的準備，保證在15分鐘內完成熱裝；②型結構在加熱停止之后，在不足5分鐘的時間內耳軸板的內孔膨脹量已經收縮至1mm以下，沒有足夠的裝配時間。因此，如果耳軸板的結構形式屬于②型結構，制作過程中需要采用單獨加熱耳軸板的方式進行耳軸的熱裝，防止熱裝失敗導致工件報廢。

[1]楊君剛著.材料加熱爐基礎.西北工業大學出版社，2009.12.

[2]崔忠圻,劉北興.金屬學與熱處理原理（第3版）.哈爾濱工業大學出版社,2007.02.

[3]郝興明主編.金屬工藝學.國防工業出版社，2012.10.

[4]成大先主編.機械設計手冊.化學工業出版社,2007.11.

[5]熱處理設備和工輔材料/中國機械工程學會熱處理學會編.熱處理手冊.機械工業出版社，2008.1.