u在鋼筋混凝土軸承座上的應(yīng)用

u在鋼筋混凝土軸承座上的應(yīng)用

在電機(jī)的側(cè)面結(jié)構(gòu)下，選擇新的軸承座的支撐結(jié)構(gòu)，這決定了軸承座應(yīng)具備良好的質(zhì)量和使用性。軸承座材質(zhì)為ZG20Mn?；瘜W(xué)成分要求w(%)為:0.12～0.22C,0.6～0.8Si,1.0～1.3Mn,0.4Ni,P≤0.035,S≤0.035。力學(xué)性能:抗拉強(qiáng)度σb≥510MPa,屈服強(qiáng)度σs≥295MPa,伸長(zhǎng)率δ≥14%,斷面收縮率Ψ≥30%,沖擊吸收功AKU≥30J。軸承座軸孔壁相關(guān)圓弧面之間的同軸度誤差不大于0.1mm。軸承座軸向兩外側(cè)端面與軸向內(nèi)腔圓弧基準(zhǔn)面的垂直度誤差不大于0.08mm。內(nèi)腔全加工,粗糙度為Ra1.6～3.2。外表大部分面積加工,粗糙度要求為Ra3.2～6.3。幾個(gè)UT檢查部位按GB7233-87二級(jí)檢查。要求加工面不應(yīng)有溝痕裂紋等缺陷,精加工的配合面不應(yīng)有退火現(xiàn)象。要求鑄件內(nèi)在組織致密,不得有孔洞類(lèi)缺陷和裂紋、夾砂、夾渣等缺陷。還要求外表光潔,結(jié)構(gòu)規(guī)矩,尺寸準(zhǔn)確,以保證在后續(xù)加工過(guò)程中不因缺陷及相關(guān)處理工作而影響產(chǎn)品的質(zhì)量和進(jìn)程。產(chǎn)品輪廓尺寸為12901軸承座側(cè)壁對(duì)比ut軸承座軸孔內(nèi)徑一端是準(zhǔn)575mm,另一端是準(zhǔn)680mm。而在準(zhǔn)575mm孔相鄰兩側(cè),又有內(nèi)徑更大的內(nèi)孔。即外壁厚沿軸向不等。軸承座徑向主體壁厚差異更大,以熱節(jié)圓直徑T說(shuō)明。為方便敘述,以軸孔為中心,將主體壁厚沿圓周方向分區(qū),如圖1。尤其要保證的是該軸承座的3個(gè)主要側(cè)壁,這3個(gè)側(cè)壁均要做UT檢查(如圖雙點(diǎn)劃線所示)。顯然鑄造工藝必須使鑄件內(nèi)外質(zhì)量良好。若將軸承座側(cè)立澆注(軸心線水平),不但補(bǔ)縮距離長(zhǎng)而需要大量的補(bǔ)貼和冷鐵,且補(bǔ)縮通道不順暢,不能保證內(nèi)部的凝固補(bǔ)縮,也給模型制作、造型和后續(xù)的清理和精整及檢查帶來(lái)諸多不便,增加成本,影響質(zhì)量。若將軸承座平放澆注(軸心線垂直),在壁厚相對(duì)較厚的3區(qū)位置設(shè)置冒口,豎直方向距離短,易于補(bǔ)縮。在水平橫向上,再在外側(cè)面局部設(shè)置外冷鐵和補(bǔ)貼,冒口即可對(duì)1區(qū)、2區(qū)、4區(qū)形成補(bǔ)縮。幾個(gè)UT檢查面?zhèn)确?中孔以豎直芯形成,從一端凸臺(tái)處分模,把模樣的大部分置于下型,這一切都有利于保證質(zhì)量,也給木型、造型、檢查、清理和精整等工序帶來(lái)方便。2傳統(tǒng)的冷鐵補(bǔ)貼設(shè)計(jì)(1)澆注位置和分模分型面如圖2。用樹(shù)脂砂造型,水玻璃砂制芯。型腔和砂芯的成型面刷醇基鋯英粉快干涂料。砂芯內(nèi)腔輔以退讓排氣措施。合型后再施以風(fēng)干。鑄件徑向縮尺取1.5%,高度方向縮尺取2.0%。(2)外冷鐵及補(bǔ)貼的設(shè)計(jì)2區(qū)的初始幾何模數(shù)M2=6.2cm1區(qū)的初始幾何模數(shù)M0=8.2cm因?yàn)镸2>2/3M0,因此在1區(qū)直接設(shè)置冷鐵是適宜的。據(jù)此需要將1區(qū)的幾何模數(shù)縮小至當(dāng)量模數(shù),即經(jīng)計(jì)算1區(qū)的體積V0=129000cm3。據(jù)鑄造工藝手冊(cè)及以上數(shù)據(jù),計(jì)算在1區(qū)設(shè)置有氣隙外冷鐵的面積A′ch:實(shí)現(xiàn)該面積的冷鐵配置,冷鐵必然與冒口距離較近,影響冒口效率發(fā)揮,也容易產(chǎn)生裂紋夾雜等缺陷,且備料造型等環(huán)節(jié)工作量大,故需要進(jìn)行工藝調(diào)整。由上述A′ch的計(jì)算公式可知,只有增大Mr,才能使A′ch的數(shù)值減小,從而接近預(yù)設(shè)外冷鐵面積的預(yù)想。而增大Mr,即是要增大M2,合適的方法是在2區(qū)壁交處增加補(bǔ)貼即有此效,如圖1、圖3。冷鐵最理想的設(shè)置部位是在1區(qū)最大的豎側(cè)面之處。這樣,冷鐵與冒口之間既保持距離,有明顯的冷卻端,又有冒口的補(bǔ)縮作用,形成合理的溫度梯度。為使問(wèn)題簡(jiǎn)化,經(jīng)試算,預(yù)定1區(qū)最大豎側(cè)面放置冷鐵的面積為1800cm2,較為合理。圖3是2區(qū)的縱剖面示意圖。經(jīng)計(jì)算,該剖面的初始面積為1030cm2,周長(zhǎng)為168cm。假設(shè)在2區(qū)的壁交處沿徑向增加的補(bǔ)貼厚度為x厘米,則此處的幾何模數(shù)M2為:而V0=129000cm3,M0=8.2cm。又因預(yù)設(shè)A′ch=1800cm2。將以上數(shù)據(jù)代入式A′ch=V0(M0-Mr)/M0Mr,求x得x=13cm(如圖2所示),則相應(yīng)地依據(jù)上式查鑄造工藝手冊(cè)中“有氣隙的冷鐵設(shè)置表面積圖表”,得冷鐵部位單位體積所需的冷鐵表面積為13cm2。計(jì)算所需冷鐵表面積為:13V0=13×129=1677(cm2),與上述預(yù)設(shè)外冷鐵的面積1800cm2接近。這說(shuō)明按接近預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)的面積設(shè)置冷鐵,只增設(shè)上述尺寸的補(bǔ)貼即可。故在補(bǔ)貼尺寸已定的情況下,可最終確定單個(gè)外冷鐵的尺寸,如圖2,設(shè)外冷鐵厚度為δch,則單個(gè)冷鐵寬160mm,高350mm。數(shù)量3塊。(3)軸孔內(nèi)壁補(bǔ)貼的設(shè)計(jì)如圖1、圖2、圖4所示,在產(chǎn)品圖上,軸孔內(nèi)壁的上端局部集中出現(xiàn)參差不齊的凸臺(tái)凹糟,其最小內(nèi)徑φ575mm。中下部?jī)?nèi)徑為φ680mm。按照傳統(tǒng)的補(bǔ)貼設(shè)置方法即是過(guò)最外側(cè)的點(diǎn)從內(nèi)壁下部端點(diǎn)向上斜線拉通,還要加厚補(bǔ)貼厚度,如圖4(b)。這樣做會(huì)使補(bǔ)貼厚度大而出現(xiàn)弊端,增加鋼液量及后續(xù)機(jī)加量,又不便操作,使冒口變大。為避免此情況,可以充分利用內(nèi)壁上端既有的凹凸結(jié)構(gòu)形成的內(nèi)壁直面臺(tái)階,補(bǔ)縮下部,如圖4(a),這樣,既減小了補(bǔ)貼,降低了鋼液量,又減少了后續(xù)機(jī)加工量,且給工裝制作檢查等環(huán)節(jié)的操作帶來(lái)方便,如圖4(c)。經(jīng)計(jì)算,由傳統(tǒng)習(xí)慣的上下斜線拉通補(bǔ)貼,變?yōu)橹泵媾_(tái)階狀補(bǔ)貼,每件可減少加工量180kg。圖4表示的是最厚大處的3區(qū)軸向局部剖面圖,上端厚壁臺(tái)階與冒口連為一體后,對(duì)下部形成補(bǔ)縮,補(bǔ)縮距離校核如下。下部呈桿狀,其熱節(jié)圓直徑為準(zhǔn)335mm,有效補(bǔ)縮距離L說(shuō)明有效補(bǔ)縮距離大于其下的鑄件高度,即凸臺(tái)以下部分能得到凸臺(tái)和冒口的有效補(bǔ)縮。(4)4區(qū)最薄壁處補(bǔ)貼的設(shè)計(jì)如圖1,4區(qū)主體壁最薄處壁厚僅60mm,與鄰壁160mm的最厚處相差100mm。兩壁中間雖有斜壁過(guò)渡,但如此薄壁必然成為鋼液填充的瓶頸和凝固收縮的易損區(qū)。為避免出現(xiàn)缺陷,通過(guò)在該處外側(cè)增設(shè)圓弧壁厚的方法增加該處壁厚,如圖2,該處的最終壁厚設(shè)為T(mén)1′,長(zhǎng)度為376mm。相鄰處壁厚設(shè)為T(mén)2′,則厚壁處對(duì)厚為T(mén)1′的薄壁處的補(bǔ)縮距離為:計(jì)算說(shuō)明4區(qū)最薄處能得到充分補(bǔ)縮。3冒口補(bǔ)縮校核(1)冒口類(lèi)別及尺寸的確定3區(qū)壁厚大,在1、2區(qū)和4區(qū)中間。故在3區(qū)設(shè)置冒口,3區(qū)的模數(shù)M3經(jīng)計(jì)算為:冒口模數(shù)M冒=1.2M3=1.2×8.7cm=10.44cm,依資料選取標(biāo)準(zhǔn)腰型明冒口,尺寸為:寬480mm,長(zhǎng)720mm,高600mm。單個(gè)冒口重1410kg。(2)冒口補(bǔ)縮量的校核ZG20Mn鋼的澆注溫度約為1560℃。[C]含量按0.2%計(jì),查表計(jì)算其體收縮率約為ε=4.5%。澆注過(guò)程末期,在冒口表面覆撒適量的保溫劑。冒口補(bǔ)縮效率按保溫冒口低限取η=25%,單個(gè)冒口重1410kg,其體積V冒=207.8dm3。單個(gè)冒口需補(bǔ)縮的鑄件重1675kg,體積V件=214.7dm3。鑄件和冒口形成的總縮孔體積為冒口所能提供的補(bǔ)縮量V補(bǔ)=ηV冒顯然V補(bǔ)>V縮,即冒口補(bǔ)給量充分。(3)工藝出品率設(shè)工藝出品率為ηg,鑄件重G件=3350kg,冒口總重G冒=2820kg,澆道總重G澆=50kg,則4澆注速度及內(nèi)載荷澆注系統(tǒng)的設(shè)置如圖2。采用階梯開(kāi)放式澆道。底層內(nèi)澆道分2道從鑄件上部近冒口部位進(jìn)入,上層內(nèi)澆道從冒口中下部進(jìn)入,既保持了整個(gè)鑄件冷凝的溫度梯度,又分散熱量避免局部過(guò)熱沖刷型芯,更提高了冒口的補(bǔ)縮效率,同時(shí)減緩了應(yīng)力形成,且便于操作。這種澆注位置,座體豎直高度小于水平尺寸,而壁大部分較厚。鋼液總量6220kg。為保證鋼液平穩(wěn)快速充型,根據(jù)厚大件鋼液上升速度應(yīng)大于10mm/s的要求,用準(zhǔn)60mm的孔包。分層計(jì)算鋼液平均上升速度。(1)底層注入時(shí),鋼液的上升速度(2)頂層注入時(shí),鋼液的上升速度鋼液上升速度均能滿(mǎn)足要求。式中VL為鋼液上升速度;Hc為鑄件在澆注位置的高度;Nn為同時(shí)澆注的包孔數(shù);V包為鋼液的澆注速度,kg/s;GL為型腔鋼液的總重量,kg。因頂層注入時(shí)只澆滿(mǎn)該內(nèi)澆道以上的高度和重量,故取其相應(yīng)數(shù)值單獨(dú)計(jì)算鋼液上升速度。5機(jī)加工質(zhì)量檢查情況該軋輥軸承座是新型的配套件,澆注幾件后,從清整檢查到機(jī)加工各環(huán)節(jié)及檢驗(yàn),尤其是UT探傷檢查,均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,更無(wú)焊補(bǔ)返工現(xiàn)象