采煤机行星架铸件质量优化.pdf
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1、332023,61(10)总第7 10 期机械制造材料制造采煤机行星架铸件质量优化口李超常熟天地煤机装备有限公司江苏苏州215505摘要:行星架是采煤机的关键传动零部件,其铸件质量直接影响采煤机的运行品质。通过工艺性分析,进行结构局部优化,并制订合理的铸造工艺流程,进行关键工序控制,使采煤机行星架铸件的质量得到优化。关键词:采煤机行星架铸件质量 优化中图分类号:TD421.6文献标志码:A文章编号:10 0 0-49 9 8(2 0 2 3)10-0 0 33-0 3Abstract:The planetary frame is a key transmission component of
2、the coal mining machine,and itscasting quality directly affects the operation quality of the coal mining machine.Through the process analysis,the local optimization of the structure,the formulation of a reasonable casting process,and the key processcontrol,the quality of the planetary frame casting
3、of the coal mining machine was optimized.Keywords:Coal Mining MachineePlanetaryFrameCastingQualityOptimization1优化背景行星架的结构紧凑,体积小,传动比大,承载能力强,工作稳定。目前,行星架在采煤机的截割部、牵引部等传动系统中已经得到了广泛应用。由于井下环境的恶劣性,采煤机作业时间长,导致行星架在使用中经常发生变形、裂纹、断裂等故障。行星架一旦发生结构断裂,将直接导致采煤工作停顿,甚至造成一定的安全威胁。行星架断裂与采煤机截割部、牵引部等部位的结构设计或装配不合理有一定关联,但产品本体
4、的制造质量不过关才是最大症结。产品热处理不当,带有缺陷的不合格铸件交付,是行星架质量不佳的根源。因此,对现有行星架铸件的质量进行分析并提出改进意见,是十分有必要的。笔者对采煤机行星架铸件质量进行优化。2工艺性分析通过大量生产过程中出现的问题收集,以及客户使用信息反馈,笔者对行星架易发生裂纹断裂的部位进行取样研究分析,如图1所示。特别关注行星架铸件的调质硬度和金相组织,裂纹处放大5 0 0 倍的金相组织如图2 所示,非裂纹处放大5 0 0 倍的金相组织如图3所示。要生产质量合格的行星架铸件,需要从三个方面加以控制:产品工艺性结构设计局部优化;制订合理的铸造工艺流程;关键工序控制,主要在于缺陷补焊
5、及热处理过程控制。A图1行星架断裂部位20um图2裂纹处5 0 0 倍金相组织3结构设计局部优化笔者对行星架断裂铸件进行失效模式分析,认为行星架内腔拐角部位断裂与设计不合理有一定关联。按照原设计结构,行星架的铸造圆角在机加工工序342023,61(10)总第7 10 期机械制造制造材料20um图3非裂纹处5 0 0 倍金相组织中被加工去除,但行星架最终成品要求该转角处要圆弧过渡,为了保证装配尺寸精度,又采用机加工的方式重新获得半径为5 10 mm的圆角。行星架内腔采取机加工成型的圆角,极易成为应力集中源,在实际使用过程中成为断裂原因。铸造圆角加工去除如图4所示。基于以上分析,在行星架的设计时,
6、将该处圆角改为内凹式。在加工工序编排过程中,将该部位的铸造圆角保留,将过渡处修磨圆滑。内凹式铸造圆角如图5 所示。此举降低了机加工产生应力的风险,减小了加工量,降低了加工难度,缩短了生产周期。图4铸造圆角加工去除4-R109-4-R10图5内凹式铸造圆角4制订合理铸造工艺流程行星架材料选用ZG42CrMo,这一材料铸造性能较差,凝固收缩率大,易产生缩孔等缺陷。大型铸钢件的浇铸温度高,钢液的流动性较差,不利于铸件充型,所以需要对模具、砂箱进行预热,使钢水易氧化,同时需要加快浇注速度。笔者对加工工艺流程进行两方面改变。4.1增加退火去应力工序ZG42rMo材料的碳含量较高,为0.38%0.45%,
7、热敏感性较强,具有较强的冷裂纹和热解理裂纹倾向,焊接性较差。出于以上考虑,在毛坏未割冒口前增加去应力退火工序,保证铸造内应力的消除。从实际生产情况看来,这一举措十分有效,消除了由铸造内应力引起的裂纹。4.2增加粗加工工序行星架铸件对硬度有指标要求,热处理方式为调质。ZG42rMo材料的淬透性虽然整体很好,但是毛坏状态淬透层深度均匀性受限。在调质处理前增加粗加工工序,这样一方面可以确保行星架铸件的硬度均匀性,另一方面能够有效排除毛坏表面粘砂和杂物对热处理效果的影响,由此进一步提高行星架铸件的综合机械性能。5关键工序控制通过前期行星架铸件试制过程中的摸索,进行了关键工序识别,将铸件补焊、热处理确定
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