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摘 要:結(jié)合實際生產(chǎn)中對設(shè)備過渡或過盈連接件的裝配,簡單闡述了溫差裝配法(冷裝、熱裝)技術(shù)的原理、特點、適用范圍、計算公式,文中所涉及的經(jīng)驗公式和推薦數(shù)據(jù)都經(jīng)過生產(chǎn)實踐的檢驗,可直接用來指導(dǎo)生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞:過盈連接;溫差裝配法;冷裝配;熱裝配
一、概述
在礦山設(shè)備的合裝過程中,經(jīng)常會遇到托輪、齒輪、聯(lián)軸器、銅套、軸承等零件的過渡或過盈配合裝配,以往常采用熱裝配,即通過電爐、天然氣等手段使零件升到一定溫度,產(chǎn)生熱膨脹后,將被包容件裝入孔內(nèi),等冷卻后達(dá)到零件裝配的目的。但熱裝配存在一定的局限性,對于體積過于龐大的零件難以加熱,復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件不易加熱,特殊材料的零件不能加熱。在這種情況下,冷裝工藝應(yīng)運(yùn)而生,即利用制冷介質(zhì)對被包容件進(jìn)行冷卻,使其外形尺寸收縮,與包容件產(chǎn)生裝配間隙,達(dá)到裝配要求的方法。不管是熱裝還是冷裝,都是利用“熱脹冷縮”原理,使包容件與被包容件在不同溫度下產(chǎn)生裝配間隙,來達(dá)到裝配的目的。我們可以將其統(tǒng)稱為“溫差裝配法”。本文結(jié)合實例來談一下溫差裝配法在實際中的應(yīng)用。
如上圖所示,此件為閥門總成中的閥座裝配示意圖,1#外密封環(huán)、2#內(nèi)密封環(huán),材質(zhì)為ZCuAL10Fe3,3#閥座材質(zhì)為HT250,1#件外徑與閥座的配合尺寸為Φ1200mm,要求過盈量為0.3mm,2#件內(nèi)徑與閥座的配合尺寸為Φ800mm,要求過盈量為0.2mm。
二、裝配工藝的選擇
根據(jù)裝配件的材質(zhì)、形狀、配合公差、過盈量、及表面粗糙度來確定所需采取的工藝。其中材質(zhì)和配合過盈量是主要決定因素之一。
如圖一所示,閥座的材質(zhì)為HT250,金屬的熱膨脹系數(shù)比較小,即使升溫至200℃,孔徑尺寸的膨脹也很有限,如果加熱時間不夠,間隙考慮太小,環(huán)境溫度過低使冷卻速度加快,不能及時進(jìn)行裝配,都可能造成裝入過程中,1#外密封環(huán)未到位的情況下,孔徑產(chǎn)生收縮,出現(xiàn)抱緊卡死而進(jìn)退兩難,造成零件報廢,根據(jù)以往生產(chǎn)經(jīng)驗,鑄鐵件加溫容易產(chǎn)生裂紋等質(zhì)量問題出現(xiàn),所以這種情況我們宜采用冷裝外密封環(huán)的方法。冷裝特別適用于有色金屬材料零件、薄壁件,這種方法不僅使其裝配質(zhì)量容易保證,在低溫下也改善了金屬材料的金相組織,使其壽命延長。
2#件內(nèi)密封環(huán)與閥座裝配就不宜采用冷裝,因為閥座的材質(zhì)為HT250,含碳量高,根據(jù)材料在低溫下的抗沖擊試驗表明,高碳金屬在低溫下沖擊韌性更容易降低,即容易發(fā)生我們所說的冷脆性現(xiàn)象。這種情況我們宜采用將內(nèi)密封環(huán)加熱裝配的工藝。
▲圖為愛思科冷凍科技的冷凍裝配法
裝配方法有三種:冷裝配、熱裝配及壓入裝配。
冷裝配與熱裝配、壓入裝配相比,有如下優(yōu)點:
1、安心性: 冷裝配過程更安心可靠,工件不易受損; 熱裝配的工藝現(xiàn)場溫度高,容易受傷,壓入裝配易使工件損壞。
2、工藝性: 冷裝配質(zhì)量高,工件定心性好,承載能力強(qiáng); 熱裝配的質(zhì)量不易控制,工件易變形,壓入裝配中零件與基孔結(jié)合不牢固。
3、操作性: 冷裝配操作簡單方便,經(jīng)濟(jì)實用; 熱裝配工藝繁雜,需工人反復(fù)對孔徑尺寸進(jìn)行檢測,壓入裝配要求孔和軸的中心線一致。