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 com que o cilindro gire (velocidade de rotação: 15-30 rpm);

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

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

• Formato: Um cilindro oco escalonado (a estrutura oca reduz o peso), com mancais (rolamentos correspondentes) em ambas as extremidades e conexão por parafuso flangeado 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 ultrapassar 1500 mm; o comprimento corresponde ao do 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 os modelos grandes ou para serviço pesado adotam aço estrutural de liga 42CrMo (resistência à tração ≥ 800 MPa, resistência ao impacto ≥ 60 J/cm²).

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

1. Pré-tratamento e forjamento de matérias-primas

• Seleção de matéria-primaUtilizar aço redondo 42CrMo com diâmetro de 300 a 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 2-4 horas (ajustado de acordo com o diâmetro);

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

• Tratamento pós-forjamento: Resfrie lentamente até 600°C e, em seguida, deixe esfriar ao ar para evitar trincas causadas por diferenças excessivas de temperatura; controle a sobremedida de forjamento entre 15 e 20 mm.

2. Tratamento Térmico (Processo chave que determina as propriedades mecânicas)

• NormalizandoAquecer a 860-880°C, manter por 3 horas e, em seguida, resfriar ao ar para refinar os grãos, eliminar a tensão de forjamento e reduzir a dureza para 220-250 HBW;

• Têmpera e revenimento:

• Resfriamento rápido: Aquecer a 840-860℃, manter a temperatura e, em seguida, resfriar em óleo (taxa de resfriamento ≥ 50℃/s) para garantir o endurecimento do núcleo;

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

• Detecção de falhasRealizar testes ultrassônicos (UT) em 100% dos casos após têmpera e revenimento (em conformidade com a norma JB/T 4730.3 Nível I), sem permitir rachaduras ou lascas.

3. Usinagem de desbaste e semiacabamento

• Usinagem bruta:

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

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

• Semiacabamento:

• Torneamento de acabamento: Torneie ainda mais o munhão e a face da extremidade do flange, deixando uma sobremedida de retificação de 2 a 3 mm, e usine uma mesa de processo no munhão (para posicionamento posterior);

• Fresagem: Fresar os furos de conexão do flange (distribuídos uniformemente na circunferência, 8 a 32 furos, diâmetro φ20-φ60 mm).

4. Usinagem de Precisão (Garantindo a Precisão da Montagem)

• Moagem:

• Retificação do munhão: Retifique o munhão correspondente ao rolamento em uma retificadora cilíndrica universal (tolerância IT6, rugosidade superficial Ra ≤ 0,8 μm), garantindo cilindricidade ≤ 0,005 mm/m;

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

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

• Tratamento de superfícieTratamento de fosfatização na superfície do eixo (para prevenção de ferrugem) e primer + acabamento nas superfícies que não entram em contato (espessura total ≥ 80 μm).

5. Inspeção final e montagem de teste

• Limpeza: Limpe o óleo superficial e as limalhas de ferro com diesel;

• Montagem de teste: Pré-monte com o assento do rolamento e o flange do cilindro, verifique o encaixe entre o munhão e o anel interno do rolamento (interferência de 0,01 a 0,03 mm) e o grau de posicionamento 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 químicaUtilize um espectrômetro de leitura direta para detectar a composição do 42CrMo, garantindo que os teores de Cr e Mo estejam dentro das faixas padrão;

• Inspeção de qualidade de forjamento:

• Macroestrutura: Teste de corrosão (solução alcoólica de ácido nítrico a 10%), sem permitir encolhimento, formação de crostas ou fissuras;

• Propriedades mecânicas: Selecionar amostras forjadas para ensaio de tração (resistência à tração ≥ 800 MPa, limite de escoamento ≥ 600 MPa) e ensaio de impacto (energia de impacto a -20°C ≥ 40 J).

2. Inspeção de Tratamento Térmico

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

• Estrutura metalográficaInspecione a estrutura temperada e revenida (sorbita revenida, grau ≤ 3) sem carbonetos em rede ou ferrita livre.

3. Inspeção de Precisão de Usinagem

• Precisão dimensional:

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

• Diâmetro do furo interno: 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;

• Retilineidade: Detectada com um nível, desvio em todo o comprimento ≤ 0,05 mm/m.

4. Inspeção final do produto

• Qualidade da superfícieInspeção visual ou por ensaio de líquido penetrante (LP) para verificar a superfície, sem riscos ou saliências (profundidade ≤ 0,5 mm);

• Teste de equilíbrio dinâmicoPara eixos com velocidade de rotação ≥ 30 rpm, realize testes de balanceamento dinâmico (desbalanceamento ≤ 50 g·mm/kg);

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

IV. Resumo