軋輥淬火感應(yīng)器設(shè)計(jì)制造
成品冷軋輥是高附加值、高技術(shù)含量的產(chǎn)品,在生產(chǎn)制造過程中 ,軋輥輥身的表面淬火是最關(guān)鍵的工序 ,淬火感應(yīng)器是實(shí)現(xiàn)這一工序的主要工具 ,是生產(chǎn)輥身硬度和淬硬層都合格的軋輥的必要設(shè)備。
一、設(shè)計(jì)原理
感應(yīng)加熱表面淬火是利用電磁感應(yīng)原理 ,在閉合的導(dǎo)電回路中接通交流電產(chǎn)生交變磁場(chǎng) ,使置于其內(nèi)部的鐵磁物質(zhì)表面產(chǎn)生感應(yīng)電流 ,其表面快速加熱至臨界點(diǎn)以上 ,實(shí)現(xiàn)表面淬火的一種工藝方法。閉合的導(dǎo)電回路即為所要設(shè)計(jì)的感應(yīng)器,鐵磁物質(zhì)就是需要淬火的軋輥。因紫銅是良導(dǎo)體 ,且又不為電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁化 ,所以選用紫銅來制作感應(yīng)器的材料。
軋輥表面淬硬層一般要求厚度大于 15 mm,輥身硬度大于 HS92,硬度差 HS5 ,根據(jù)這一條件采用工頻、中頻雙頻淬火最合適 ,變壓器提供的電流頻率為工頻 50Hz,中頻 250Hz,相對(duì)應(yīng)的也要設(shè)計(jì)兩種頻率的感應(yīng)器。
二、設(shè)計(jì)思路和參數(shù)
2.1感應(yīng)器內(nèi)孔直徑
工頻感應(yīng)器內(nèi)孔直徑 D工 =D1+25mm,中頻感應(yīng)器內(nèi)孔直徑 D中 =D1+50mm,式中 D1為軋輥輥身直徑 (見圖 1)。工頻、中頻感應(yīng)器內(nèi)孔直徑是根據(jù)軋輥淬硬層和淬火所需功率確定的 ,軋輥表面與感應(yīng)器間距過大則功率損失大 ,過小則對(duì)感應(yīng)器制造、安裝誤差比較敏感 ,容易引起軋輥表面硬度不均。需要注意的是 ,實(shí)際生產(chǎn)中通過上面的經(jīng)驗(yàn)公式可計(jì)算出每個(gè)規(guī)格的軋輥對(duì)應(yīng)感應(yīng)器的直徑,但為了盡量減少感應(yīng)器的制造數(shù)量 ,降低生產(chǎn)成本 ,提高現(xiàn)有感應(yīng)器的利用率 ,一個(gè)規(guī)格的軋輥選用感應(yīng)器直徑可在一定的范圍內(nèi)浮動(dòng) ,通常這個(gè)范圍定在 ±3mm。這樣淬火時(shí)軋輥與感應(yīng)器之間的間距就不總是一個(gè)常數(shù) ,熱處理工程師應(yīng)按照具體的間距值對(duì)淬火工藝進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整 ,相應(yīng)地改變輸入功率及軋輥淬火進(jìn)給速率。
2.2紫銅板的規(guī)格
根據(jù)感應(yīng)器通過的電流、提供的功率及基本的強(qiáng)度校核 ,采用寬度 165mm、厚度 10mm的紫銅板制造感應(yīng)器本體。紫銅板長度計(jì)算式為
L= (D+10) π-56 (mm)式中 ,L—紫銅板長度 ;D—軋輥輥身直徑 (mm); 10 mm—銅板厚度 (mm); 56 mm—導(dǎo)電彎板、云母片厚度之和 (mm)。
2.3冷卻措施
淬火過程中軋輥表面溫度很高 ,一般為 870~ 900℃之間 ,有的軋輥要達(dá)到 940℃,而且軋輥淬火合理的進(jìn)給速率很低為 0.5~0.7mm/s,淬火一支軋輥至少需要 1h,長時(shí)間軋輥表面的高溫對(duì)感應(yīng)器強(qiáng)度、耐用度都有重大影響 ,因此必須對(duì)感應(yīng)器采取冷卻措施。在感應(yīng)器本體的外圓表面焊上 4條紫銅冷卻水扁管 ,內(nèi)通循環(huán)冷卻水 ,保證生產(chǎn)過程中感應(yīng)器不變熱升溫。
2.4絕緣措施
感應(yīng)器的絕緣措施必須穩(wěn)妥 ,采用足夠厚度的云母片、電木來絕緣并用 2000V電壓做耐壓試驗(yàn)而不被擊穿。云母片厚度 10 mm,電木絕緣套壁厚 3mm,電木墊圈厚度為 5mm。導(dǎo)電彎板與變壓器的結(jié)合面表面粗糙度應(yīng)達(dá) Ra1.6,需要拋光處理,搬運(yùn)、安裝過程中避免磕碰 ,表面禁止有凹坑出現(xiàn) ,否則生產(chǎn)中易引起電弧。
三、制造過程
將10 mm厚的紫銅板加工為所需尺寸 ,公差為長 L±1mm,寬165±0.1mm。卷板機(jī)將銅板卷成所需直徑的圓 ,由鉗工在事先準(zhǔn)備的胎具上規(guī)圓、在平臺(tái)上平整感應(yīng)器本體的上下端面，平面度 0.3mm以內(nèi)。
4條冷卻水扁管經(jīng)過退火 (650～700 ℃)后 ,在卷成的感應(yīng)器本體表面上規(guī)圓。因紫銅非常軟,操作中用木錘、木板作為工具 ,避免損壞工件。
采用汽焊、黃銅焊條用硼砂作保護(hù)劑將冷卻水扁管焊牢在感應(yīng)器本體上 ,焊接過程中不斷用木錘敲擊扁銅管 ,使其緊密貼合在感應(yīng)器本體的外圓表面上。用銅焊條將冷卻水扁管的進(jìn)出口分別焊在導(dǎo)電彎板相應(yīng)的槽中。
裝配云母板、絕緣套后用黃銅螺栓、螺帽和電木絕緣墊片把緊導(dǎo)電彎板。對(duì)感應(yīng)器進(jìn)行整形。因在焊制過程中必然引起變形 ,再次整形后保證感應(yīng)器的圓度、上下端面的平面度及與導(dǎo)電彎板的垂直度。
進(jìn)出口水管、導(dǎo)電彎板和冷卻水扁管通水進(jìn)行壓力試驗(yàn) ,不許出現(xiàn)漏水、滲水現(xiàn)象 ,否則補(bǔ)焊,補(bǔ)焊后一定要再次整形 ,然后做壓力試驗(yàn) ,反復(fù)這個(gè)過程直到合格為止。
四、結(jié)語
通過以上工藝加工出的感應(yīng)器能夠滿足生產(chǎn)的需要 ,其工藝較為簡(jiǎn)單、易行 ,成本也比較低廉,應(yīng)注意的是銅焊操作中的揮發(fā)氣體對(duì)人體有傷害 ,要做好保護(hù)措施。
摘自《一重技術(shù)》
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