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铜蜗轮制造工艺的改进方案
作者: 发布于:2019-11-25 9:12:05 来源: 点击量:

铜蜗轮是平地机核心零部件——蜗轮箱的重要零部件,负责将动力传递至工作装置,使之进行回转运动。在这工作过程中,铜蜗轮会受到冲击负荷,容易发生断裂事故。

 

铜蜗轮的产品品质,直接影响整机性能。目前市场反馈主要为铜蜗轮开裂,平均故障时间约为250h,其中46%为100h以内的早期故障,市场外反馈率为1.94%。铜蜗轮结构形式为铜铁合铸,外层为铜内层为铁,通过铸造将两种材料连接在一起(如图1)。

 

铜蜗轮制造工艺的改进方案

 

 

1铜蜗轮断裂原因分析

 

 

经采用目测及电子显微镜等手段,对铜蜗轮断面进行了分析研究(如图2~图4)。

 

铜蜗轮制造工艺的改进方案

铜蜗轮制造工艺的改进方案

 

对上列4张图片作进一步分析,可以得出以下结论:

 

(1)铜蜗轮铸造工艺不合理,铸造品质控制薄弱;

 

(2)铸造应力大,应力释放造成了从铸造缺陷处断裂。

 

 

2方案制定及实施效果

 

 

针对铸造工艺不合理与铸造品质控制薄弱的问题,采取改进铸造工艺,控制铸造品质的方案;针对铸造应力大,应力释放造成从铸造缺陷处断裂,采取热处理去应力及更改结构形式两种方案。

 

2.1改进铸造工艺、控制铸造品质

 

改进铸造工艺,对比不同铸造工艺的铸造品质与应力状况,降低铸造杂质并改善铜铸件的晶粒度。最终选择铁芯铸造,加工好后,在铁芯浇铸铜时,采用离心铸造的方法。控制铸造品质,要求铸造厂家每炉铸件须提供规定形状的试样一件及检验报告一份,并要求质检部门按规定频次抽检(图6、图7)。

 

铜蜗轮制造工艺的改进方案

 

3.2研究热处理去应力的可行性

 

根据金属材质制定固溶高温时效与固溶中温时效两种热处理方法,并跟踪试验两种方案。

 

(1)固溶高温时效。加热820~850℃,保温3h,水冷,600℃退火。

 

(2)固溶中温时效。加热820~850℃,保温3h,水冷,500℃退火。

 

铜蜗轮制造工艺的改进方案

 

经过热处理的铜蜗轮,在晶粒度方面均有提升,但通过破坏性试验,发现铜蜗轮仍有开裂的现象,可见热处理能起到一定的效果,但尚不能完全满足目标的要求。

 

3.3研究更改结构形式以减少应力的可行性

 

原铜蜗轮结构为铜铁合铸。在铸造过程中,因铜与铁的收缩率不一致,造成铸造应力大。为减少应力,研究更改结构形式为镶嵌装配式。将铜与铁分别铸造加工,通过配合与螺钉连接。经破坏性试验,发现铜蜗轮开裂的比率有明显下降。

 

铜蜗轮制造工艺的改进方案

 

3.4效果验证

 

通过无损检测及温度急剧变化的破坏性试验,确定改进效果,改进后的铜蜗轮自2010年后无品质问题反馈。

 

 

4结束语

 

 

通过改进铸造工艺、控制铸造品质、热处理去应力与结构形式的改变,可以有效地改进铜蜗轮断裂的品质问题。



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