硬态1Cr18Ni9垫圈厚度改薄工艺试验

高建罡，王越，梁肖

邯郸市永年区海翔机械厂 河北邯郸 057150

1 序言

某离心飞重转速调节器（见图1）在高速状态（转速5000r/min左右）工作中深沟球轴承磨损严重，深沟球轴承使用寿命仅为300h，检修时必须更换或调整轴承间隙。轴承间隙调整后，图1 中的H值也需要随之调整。在调整离心飞重转速调节器时，需要使用厚度为0.2mm的薄垫圈（见图2）。库存只有厚度为1mm的调整垫圈，厚度0.2mm的硬化状态1Cr18Ni9带材暂时供货紧缺，为满足临时修理需要，特进行厚垫圈改薄的试验。

图1 离心飞重转速调节器

图2 调整垫圈A（薄垫圈）

2 厚度尺寸验算

厚度切割方案如图3所示。线切割割开缝隙的宽度假设为0.22mm，每件平面磨削假设需要0.18mm余量，每件平面校平假设需要0.01mm余量，这样就满足了每个厚1mm的垫圈改制成两个厚度0.2mm垫圈的要求，即0.2×2+0.22+（0.18+0.01）×2=1（mm）。

图3 厚度切割方案

3 改薄实施过程

（1）线切割加工 将夹具找正固定在线切割工作台上，调整垫圈A的装夹方法如图4所示，用压板螺钉压紧，用502胶水沿待割垫圈外周点固，沿厚度中心割开。割开后用丙酮溶剂将粘接在夹具上的垫圈分解，下转平面磨削。

图4 调整垫圈A的装夹方法

线切割装夹方法分析：用502胶水辅助固定垫圈，既可以防止切割中垫圈松动，又可以防止线切割过程中垫圈发生翘曲变形。

（2）平面磨削加工 线切割后，垫圈平面留有电火花烧蚀痕迹，烧蚀表面硬度降低（烧蚀变质层厚度为0.05mm），且厚度不符合要求，必须用平面磨削方法加工，垫圈平面磨削的装夹方法如图5所示。因1Cr18Ni9材料无磁性，采用装夹一半、磨削一半，然后二次装夹磨削另一半的方式，勤翻面，两面均匀去量，厚度控制在0.18～0.21mm。

图5 垫圈磨削平面装夹示意

平面磨削需注意如下事项：因1Cr18Ni9材料导热性差，所以需使用砂轮外圆周进行磨削。使用薄砂轮或者工作面修窄后的厚砂轮，并选用较软硬度的砂轮，及时修正砂轮使其保持锋利。采用较小的磨削深度（吃刀量一般不要超过0.01mm），切削液供应充分，防止磨削烧伤，保证材料不被退火，保持材料硬化状态。

（3）压力校平 经平面磨削后，存在二次磨削接痕，并且存在翘曲变形，为此，需用冲床校平垫圈，上下模具工作面均为平板，连续冲击5次，即可校平。且厚度尺寸能够控制在0.18～0.20mm。

关于冲床选用的相关计算如下。经查冷轧不锈钢带的相关材料标准，硬化状态1Cr18Ni9带材的强度为δb=981MPa。经洛氏硬度机实测，垫圈所用的1mm带材硬度为33～36HRC，换算为布氏硬度为306～331HBW。假设垫圈端面均匀受压，则需要压力F为

式中，F是压力（N）；P是压强（Pa）；S是垫圈受压面积（m2）。

垫圈受压面积S计算如下

式中，D是垫圈外圆直径（mm）；d是垫圈内孔直径（mm）。

将D=20m m和d=15.2m m代入式（2），可得S=132.7mm2=0.0001327m2。假设P=（3060～3310）MPa，将S=0.0001327m2代入式（1），可得F=406065～439239N≈406～439kN。因此，选用400kN冲压机床进行校平。

因垫圈平面不可能为绝对平整，校平时高点凸峰被压平，翘曲变形被矫正。且选用冲压机床的压力400kN未达到计算值406～439kN（理论计算变薄压力），故校平过程中不会过多变薄。

4 结束语

按照上述方法已成功改制了20件薄垫片，经实际使用证明效果良好，达到了预期目的。这种方法可推广应用于同类场合，特别适用于小型修理厂应急使用。