Eixo principal do moinho de bolas

Introdução detalhada, processo de fabricação e processo de inspeção do eixo do moinho de bolas

I. Funções e características estruturais do eixo do moinho de bolas

• Transmissão de torque: Transmite o torque de saída do motor através do redutor para o cilindro, fazendo o cilindro girar (velocidade de rotação: 15-30 rpm);

• Suporte de carga: Suporta o peso total do cilindro, meios de moagem (esferas de aço) e materiais (até milhares de toneladas para grandes moinhos de bolas);

• Conexão de vedação: Coopere com o dispositivo de vedação nas portas de alimentação e descarga para evitar vazamento de material.

• Formato: Um cilindro oco escalonado (estrutura oca reduz o peso), com mancais correspondentes em ambas as extremidades e conexão de parafuso de flange com o cilindro no meio;

• Dimensões: O diâmetro do eixo dos moinhos de bolas de pequeno e médio porte é geralmente de 300 a 800 mm, enquanto o dos grandes pode exceder 1500 mm; o comprimento corresponde ao cilindro (2 a 10 m);

• Material: Requer alta resistência e tenacidade. Eixos de pequeno e médio porte utilizam Aço carbono de alta qualidade 45# (baixo custo, boa usinabilidade), enquanto modelos grandes ou pesados adotam Aço estrutural de liga 42CrMo (resistência à tração ≥ 800 MPa, tenacidade ao impacto ≥ 60 J/cm²).

II. Processo de fabricação do eixo do moinho de bolas (tomando o material 42CrMo como exemplo)

1. Pré-tratamento e Forjamento de Matérias-Primas

• Seleção de matéria-prima: Utilizar aço redondo 42CrMo com diâmetro de 300-1800 mm, acompanhado de certificação do material (composição química: C 0,38-0,45%, Cr 0,9-1,2%, Mo 0,15-0,25%);

• Processo de forjamento:

• Aquecimento: Aqueça o aço redondo em um forno a gás natural a 1100-1150℃ (temperatura de austenitização) e mantenha por 2 a 4 horas (ajustado de acordo com o diâmetro);

• Forjamento: Adote forjamento livre ou forjamento em matriz de prensa hidráulica, com recalque e repuxo em estágios para garantir a relação de forjamento (relação comprimento-diâmetro) ≤ 3,5 e eliminar a porosidade interna;

• Tratamento pós-forjamento: Resfrie lentamente até 600°C e depois resfrie ao ar para evitar rachaduras causadas por diferença excessiva de temperatura; controle a margem de forjamento em 15-20 mm.

2. Tratamento Térmico (Processo Chave que Determina as Propriedades Mecânicas)

• Normalizando: Aquecer a 860-880℃, manter por 3 horas e depois resfriar ao ar para refinar os grãos, eliminar o estresse de forjamento e reduzir a dureza para 220-250 HBW;

• Têmpera e revenimento:

• Têmpera: aquecer a 840-860℃, manter e depois resfriar em óleo (taxa de resfriamento ≥ 50℃/s) para garantir o endurecimento do núcleo;

• Têmpera em alta temperatura: Manter a 580-620℃ por 4 horas e depois resfriar ao ar para atingir dureza final de 280-320 HBW, equilibrando resistência e tenacidade;

• Detecção de falhas: Realizar 100% de testes ultrassônicos (UT) após têmpera e revenimento (em conformidade com JB/T 4730.3 Nível I), sem permitir rachaduras ou lascas.

3. Usinagem de desbaste e semiacabamento

• Usinagem de desbaste:

• Torneamento: Torneie o círculo externo e a face final em um torno de piso ou torno CNC, deixando uma margem de usinagem de 8-10 mm;

• Perfuração e mandrilamento: Faça um furo interno oco (diâmetro 1/3-1/2 do diâmetro do eixo) para remover áreas de concentração de tensão interna;

• Semi-acabamento:

• Torneamento final: Gire ainda mais o munhão e a face final do flange, deixando uma margem de retificação de 2-3 mm, e usine uma mesa de processo no munhão (para posicionamento subsequente);

• Fresamento: Furos de conexão de flange de fresagem (distribuídos uniformemente em circunferência, 8-32 furos, diâmetro φ20-φ60 mm).

4. Usinagem de precisão (garantindo a precisão da montagem)

• Moagem:

• Retificação do munhão: retificar o munhão de acordo com o rolamento em uma retificadora cilíndrica universal (tolerância IT6, rugosidade da superfície Ra ≤ 0,8 μm), garantindo cilindricidade ≤ 0,005 mm/m;

• Retificação da face final: retificar a face final do flange (planicidade ≤ 0,02 mm/m) para garantir perpendicularidade ao eixo ≤ 0,01 mm/100 mm;

• Inspeção de precisão: Use uma máquina de medição de coordenadas para verificar as dimensões principais (por exemplo, diâmetro do mancal, espessura do flange) com desvio controlado dentro de ±0,02 mm;

• Tratamento de superfície: Tratamento de fosfatação na superfície do munhão (para prevenção de ferrugem) e primer + acabamento nas superfícies não aderentes (espessura total ≥ 80 μm).

5. Inspeção final e montagem de teste

• Limpeza: Limpe a superfície de óleo e limalha de ferro com diesel;

• Montagem de teste: Pré-monte com o assento do rolamento e o flange do cilindro, verifique o ajuste entre o munhão e o anel interno do rolamento (interferência de 0,01-0,03 mm) e o grau de posição dos furos de conexão do flange (≤ 0,1 mm).

III. Processo de Inspeção do Eixo do Moinho de Bolas

1. Inspeção de Matéria-Prima e Forjamento

• Análise da composição química: Use um espectrômetro de leitura direta para detectar a composição de 42CrMo, garantindo que os teores de Cr e Mo estejam dentro das faixas padrão;

• Inspeção de qualidade de forjamento:

• Macroestrutura: Teste de ataque químico (solução de álcool com ácido nítrico a 10%), não sendo permitidas retração, formação de crostas ou rachaduras;

• Propriedades mecânicas: Coletar amostras de forjamento para teste de tração (resistência à tração ≥ 800 MPa, limite de escoamento ≥ 600 MPa) e teste de impacto (energia de impacto de -20℃ ≥ 40 J).

2. Inspeção de Tratamento Térmico

• Teste de dureza: Medir a dureza em vários pontos do munhão e do flange com um testador de dureza Brinell, garantindo dureza de 280-320 HBW (desvio de uniformidade ≤ 20 HBW);

• Estrutura metalográfica: Inspecione a estrutura temperada e revenida (sorbita revenida, grau ≤ 3) sem carbonetos de rede ou ferrita livre.

3. Inspeção de precisão de usinagem

• Precisão dimensional:

• Diâmetro do munhão: Medido com micrômetro (tolerância IT6, por exemplo, munhão φ500 mm permite +0,03-+0,05 mm);

• Diâmetro interno do furo: medido com um relógio comparador interno, tolerância H8 (garantindo folga de encaixe com o tubo de alimentação);

• Tolerância geométrica:

• Desvio radial: medido em um torno de precisão ou instrumento de deflexão, ≤ 0,02 mm/m no munhão;

• Retilinidade: detectada com um desvio de nível e comprimento total ≤ 0,05 mm/m.

4. Inspeção do produto final

• Qualidade da superfície: Visualmente ou por teste de penetração (PT) para verificar a superfície, sem arranhões ou saliências (profundidade ≤ 0,5 mm);

• Teste de equilíbrio dinâmico: Para eixos com velocidade de rotação ≥ 30 rpm, realizar teste de balanceamento dinâmico (desbalanceamento ≤ 50 g·mm/kg);

• Teste hidrostático: Execute um teste hidrostático de 0,5 MPa no furo interno do eixo oco, sem vazamentos por 30 minutos (para garantir o desempenho da vedação).

IV. Resumo