Arbre principal du broyeur à boulets

Introduction détaillée, processus de fabrication et processus d'inspection de l'arbre du broyeur à boulets

I. Fonctions et caractéristiques structurelles de l'arbre du broyeur à boulets

• Transmission du couple : Transmettre le couple produit par le moteur via le réducteur au cylindre, entraînant le cylindre à tourner (vitesse de rotation : 15-30 tr/min) ;

• Porteur : Supporte le poids total du cylindre, des supports de broyage (billes d'acier) et des matériaux (jusqu'à des milliers de tonnes pour les gros broyeurs à boulets) ;

• Raccord d'étanchéité : coopérez avec le dispositif d'étanchéité au niveau des orifices d'alimentation et de décharge pour éviter les fuites de matériau.

• Forme : Un cylindre creux étagé (la structure creuse réduit le poids), avec tourillon (roulements correspondants) aux deux extrémités et connexion par boulon à bride avec le cylindre au milieu ;

• Dimensions : Le diamètre de l'arbre des broyeurs à boulets de petite et moyenne taille est généralement de 300 à 800 mm, tandis que celui des grands peut dépasser 1 500 mm ; la longueur correspond au cylindre (2 à 10 m) ;

• Matériau : exige une résistance et une ténacité élevées. Les arbres de petite et moyenne taille sont utilisés. Acier au carbone de haute qualité 45# (faible coût, bonne usinabilité), tandis que les modèles de grande taille ou robustes adoptent Acier de construction allié 42CrMo (résistance à la traction ≥ 800 MPa, ténacité aux chocs ≥ 60 J/cm²).

II. Procédé de fabrication de l'arbre d'un broyeur à boulets (exemple : 42CrMo)

1. Prétraitement des matières premières et forgeage

• Sélection des matières premières:Utiliser de l'acier rond 42CrMo de diamètre 300-1800 mm, accompagné d'une certification du matériau (composition chimique : C 0,38-0,45 %, Cr 0,9-1,2 %, Mo 0,15-0,25 %) ;

• Procédé de forgeage:

• Chauffage : Chauffer l'acier rond dans un four à gaz naturel à 1100-1150℃ (température d'austénitisation) et maintenir pendant 2 à 4 heures (ajusté en fonction du diamètre) ;

• Forgeage : Adopter le forgeage libre ou le forgeage à la presse hydraulique, avec refoulement et emboutissage étagés pour garantir le rapport de forgeage (rapport longueur-diamètre) ≤ 3,5 et éliminer la porosité interne ;

• Traitement post-forgeage : refroidir lentement à 600℃ puis refroidir à l'air pour éviter les fissures causées par une différence de température excessive ; contrôler la tolérance de forgeage à 15-20 mm.

2. Traitement thermique (processus clé déterminant les propriétés mécaniques)

• Normalisation: Chauffer à 860-880℃, maintenir pendant 3 heures, puis refroidir à l'air pour affiner les grains, éliminer les contraintes de forgeage et réduire la dureté à 220-250 HBW ;

• Trempe et revenu:

• Trempe : Chauffer à 840-860℃, maintenir, puis refroidir à l'huile (vitesse de refroidissement ≥ 50℃/s) pour assurer le durcissement du noyau ;

• Trempe à haute température : Maintenir à 580-620℃ pendant 4 heures, puis refroidir à l'air pour obtenir une dureté finale de 280-320 HBW, équilibrant résistance et ténacité ;

• Détection de défauts: Effectuer des tests par ultrasons (UT) à 100 % après trempe et revenu (conforme à la norme JB/T 4730.3 Niveau I), sans fissures ni flocons autorisés.

3. Usinage grossier et semi-finition

• Usinage grossier:

• Tournage : Tournez le cercle extérieur et la face d'extrémité sur un tour à colonne ou un tour CNC, en laissant une surépaisseur d'usinage de 8 à 10 mm ;

• Perçage et alésage : Percer le trou intérieur creux (diamètre 1/3-1/2 du diamètre de l'arbre) pour éliminer les zones de concentration de contraintes internes ;

• Semi-finition:

• Tournage de finition : Tournez davantage le tourillon et la face d'extrémité de la bride, en laissant une surépaisseur de meulage de 2 à 3 mm, et usinez une table de processus au niveau du tourillon (pour le positionnement ultérieur) ;

• Fraisage : Trous de raccordement de bride de fraisage (répartis uniformément sur la circonférence, 8 à 32 trous, diamètre φ20-φ60 mm).

4. Usinage de précision (garantissant la précision de l'assemblage)

• Affûtage:

• Rectification du tourillon : Rectifier le tourillon correspondant au roulement sur une rectifieuse cylindrique universelle (tolérance IT6, rugosité de surface Ra ≤ 0,8 μm), en garantissant une cylindricité ≤ 0,005 mm/m ;

• Rectification de la face d'extrémité : Rectifier la face d'extrémité de la bride (planéité ≤ 0,02 mm/m) pour assurer une perpendicularité à l'axe ≤ 0,01 mm/100 mm ;

• Inspection de précision:Utilisez une machine à mesurer tridimensionnelle pour vérifier les dimensions clés (par exemple, le diamètre du tourillon, l'épaisseur de la bride) avec un écart contrôlé à ± 0,02 mm ;

• Traitement de surface:Traitement de phosphatation sur la surface du tourillon (pour éviter la rouille), et apprêt + couche de finition sur les surfaces non jointives (épaisseur totale ≥ 80 μm).

5. Inspection finale et assemblage d'essai

• Nettoyage : Nettoyer l'huile de surface et la limaille de fer avec du diesel ;

• Assemblage d'essai : Préassembler avec le siège de roulement et la bride du cylindre, vérifier l'ajustement entre le tourillon et la bague intérieure du roulement (interférence 0,01-0,03 mm) et le degré de position des trous de connexion de la bride (≤ 0,1 mm).

III. Processus d'inspection de l'arbre du broyeur à boulets

1. Inspection des matières premières et des pièces forgées

• Analyse de la composition chimique:Utilisez un spectromètre à lecture directe pour détecter la composition du 42CrMo, en vous assurant que les teneurs en Cr et en Mo sont dans les plages standard ;

• Contrôle de la qualité de la forge:

• Macrostructure : Test de gravure (solution d'alcool nitrique à 10 %), sans rétrécissement, croûte ou fissures autorisés ;

• Propriétés mécaniques : Prélever des échantillons de forge pour un essai de traction (résistance à la traction ≥ 800 MPa, limite d'élasticité ≥ 600 MPa) et un essai d'impact (énergie d'impact -20℃ ≥ 40 J).

2. Inspection du traitement thermique

• Essai de dureté: Mesurer la dureté à plusieurs points sur le tourillon et la bride avec un testeur de dureté Brinell, garantissant une dureté de 280-320 HBW (écart d'uniformité ≤ 20 HBW) ;

• Structure métallographique: Inspecter la structure trempée et revenue (sorbite revenue, nuance ≤ 3) sans carbures en réseau ni ferrite libre.

3. Contrôle de la précision de l'usinage

• Précision dimensionnelle:

• Diamètre du tourillon : Mesuré avec un micromètre (tolérance IT6, par exemple, le tourillon φ500 mm permet +0,03-+0,05 mm) ;

• Diamètre du trou intérieur : Mesuré avec un comparateur à cadran interne, tolérance H8 (assurant un jeu d'ajustement avec le tuyau d'alimentation) ;

• Tolérance géométrique:

• Faux-rond radial : Mesuré sur un tour de précision ou un instrument de déflexion, ≤ 0,02 mm/m au niveau du tourillon ;

• Rectitude : Détectée avec un niveau, écart sur toute la longueur ≤ 0,05 mm/m.

4. Inspection du produit final

• Qualité de surface:Visuellement ou par ressuage (PT) pour vérifier la surface, sans rayures ni bosses (profondeur ≤ 0,5 mm) ;

• Test d'équilibre dynamique:Pour les arbres avec une vitesse de rotation ≥ 30 tr/min, effectuer un test d'équilibrage dynamique (déséquilibre ≤ 50 g·mm/kg) ;

• Essai hydrostatique: Effectuer un test hydrostatique de 0,5 MPa sur le trou intérieur de l'arbre creux, sans fuite pendant 30 minutes (pour garantir les performances d'étanchéité).

IV. Résumé