耳轴板结构形式对热装方案的影响

文/李纪明 大连华锐重工冶金设备制造有限公司 辽宁大连 116052

耳轴板结构形式对热装方案的影响

文/李纪明 大连华锐重工冶金设备制造有限公司 辽宁大连 116052

介绍了钢包耳轴板不同的结构形式下耳轴的热装方式，分析了不同结构形式的耳轴板内孔收缩速度的实验数据，结果表明，有些结构形式不适合整体焊后热装。

钢铁包；耳轴热装

一 、简介

钢包的耳轴与耳轴板，为了降低制造成本，一般耳轴使用V类锻件，耳轴板使用铸钢件，耳轴板内孔与耳轴外径设计成过盈配合。根据钢包载荷和使用情况的不同，过盈量从0.03～0.35mm不等。耳轴外径与耳轴板内孔分别加工成品后采用热装的方式装配为一体。由于钢包的两个耳轴有同轴度要求，为了保证同轴度符合要求，有时需要提前将耳轴板焊接在桶体上，整体退火之后再将两个耳轴板内孔加工成品，最后加热整个耳轴板使内孔膨胀，将耳轴装入。

二、耳轴制造过程差异性分析

耳轴板与桶体焊接的结构形式主要有两种：

①型结构：耳轴板贴在桶皮外侧

②型结构：耳轴板嵌入桶皮内

为了验证耳轴板与桶体结合位置的结构形式不同时，会对耳轴热装过程存在什么样的影响，我们用材质为ZG270-500、 外形尺寸为850×850×385、内孔直径为Φ570（0～+0.070）的耳轴板依据不同的结构形式分别做相应的加热及冷却过程实验。

试验环境：室温为24℃的开阔厂房内，无风；

直径测量方式：用卡钳测量内孔后，再用千分尺测量卡钳尺寸。

温度测量方式：使用非接触式红外测温仪，在距离工件约1.5m处测量。

1.单独加热耳轴板并空冷

加热方式：将单个的耳轴板整体放入电加热炉中，设定温度230℃，加热至230℃后保温4小时，然后开炉测量耳轴板内孔膨胀量。将耳轴板放置在开放的空间内自然空冷，记录内孔膨胀量、耳轴板表面温度随着时间延长产生的变化。结果如下：

2.加热结构①形式焊接的耳轴板并空冷

加热方式：将结构①形式焊接的耳轴板周围及内孔完全用履带加热器覆盖，履带加热器外层再包裹一层保温棉，将加热器温度设定在230℃，加热6～8小时。加热完成后撤去保温棉及履带加热器，自然空冷状态下测量并内孔膨胀量、耳轴板表面温度随着时间延长产生的变化。结果如下：

3.加热结构②形式焊接的耳轴板并空冷

加热方式：将结构②形式焊接的耳轴板周围及内孔完全用履带加热器覆盖，履带加热器外层再包裹一层保温棉，将加热器温度设定在280℃，加热6～8小时。加热完成后撤去保温棉及履带加热器，自然空冷状态下测量并内孔膨胀量、耳轴板表面温度随着时间延长产生的变化。结果如下：

结论：

根据以上实验数据，可以得出不同结构形式的耳轴板内孔直径冷却过程中收缩变化的曲线图：

根据此类耳轴的装配经验，Φ570直径的耳轴孔，膨胀量要≥1mm才能保证耳轴顺利装入，膨胀量在1mm以下时容易在装配过程中抱死，导致热装失败。

从曲线图中可以看出，单独耳轴板加热的方式，在加热停止之后25分钟内其内孔膨胀量都在1mm以上，有充足的时间进行热装；①型结构在加热停止之后15分钟内其内孔膨胀量都在1mm以上，采用这种方式热装需要提前做好充分的准备，保证在15分钟内完成热装；②型结构在加热停止之后，在不足5分钟的时间内耳轴板的内孔膨胀量已经收缩至1mm以下，没有足够的装配时间。因此，如果耳轴板的结构形式属于②型结构，制作过程中需要采用单独加热耳轴板的方式进行耳轴的热装，防止热装失败导致工件报废。

[1]杨君刚著.材料加热炉基础.西北工业大学出版社，2009.12.

[2]崔忠圻,刘北兴.金属学与热处理原理（第3版）.哈尔滨工业大学出版社,2007.02.

[3]郝兴明主编.金属工艺学.国防工业出版社，2012.10.

[4]成大先主编.机械设计手册.化学工业出版社,2007.11.

[5]热处理设备和工辅材料/中国机械工程学会热处理学会编.热处理手册.机械工业出版社，2008.1.