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高效节能型42crmo钢板热处理工装的开发与应用
发布者:无锡修氏特钢有限公司   阅读:1610
 
高效节能型42crmo钢板热处理工装的开发与应用
1.方案设计
(1)我们通过对现有产品进行汇总后,根据工件的高度与外径的大小确定了单件渗碳料盘高度与筋骨的间隙分布,依据我公司现有使用的箱式炉主底盘关键尺寸进行了初步设计,初版工装图样如图1所示,在主料盘上并列放置两个渗碳料盘,单个渗碳料盘的中间部位设计了一个框架来增加强度。

图 1
因为我们和挂具厂都是第一次做这个事情,相互都并没有经验可鉴,为了保证项目的可行性,我们反复对上述方案进行了总结分析,结果如下:首先从力学角度看单个空冷料盘中间加的框架固然对提高整个料盘的强度起到关键作用,但我们设计的工装应是具有一定的通用性,即要满足外圆直径在一定范围内的工件都能在上面进行码放,通过演示我们发现中间增加框架后,对于一定直径范围工件的码放件数影响不大,但对于其他工件要少装一排,这样统计下来整体料筐装满后,单炉就会少装上百件产品。其结果很不经济。

(2)于是我们将图1所示的方案又进行了两次改进,变成图2b所示。即去掉了原先中间框架,只是在外围长向框架中心处做了小范围的局部加强。为了提高空冷料盘与主料盘之间配合后的稳定系数,我们将方案一中的单方挡块变为双向,使得一个挡块发生损坏后还会有另一个挡块进行限位固定作用。至此我们完成图样的绘制确认,图3为装配效果。

(a)首次改进

(b)第二次改进
图 2

图3 装配效果

2.样件试验与设计改进
因为双方都缺少相关经验,为避免批量生产后出现其他没有预料的问题,我们先期只是生产了20个样件。样件到厂后我们进行了空筐装配与装料实验,并在送料滑到上运行演示,结果发现两个问题:首先是料盘平面度超差严重,个别位置处的工件层层之间有挤压的现象;再有就是成排码放好的料筐在运料滑道上运行时向单方倾斜。

为此,我们与挂具厂经过多次探讨研究后再次决定对原设计进行了改进,在料盘边框中心部位增加了一个固定孔座,料盘装载完毕后可用一固定杆从上层顺着固定孔贯穿插到底层料盘,因固定杆直径与固定座孔径的间隙较小,故此可缓解料筐在运料滑道运行时向单方倾斜的现象,同时也提高了料筐的强度。另外,通过优化料盘底面筋骨的卸应力间隙的位置,以及在铸造过程中增加蜡模支撑等措施来降低了铸造难度。终版方案如图4所示。

图4 带固定孔架的料盘

3.新型工装应用前后的效果对比
按照图4方案生产的料盘果然避免了以往的不足。料盘的底面平面度提高了很多,工件的受压现象没有了,满载的料盘在运转过程中也不在发生大的倾斜,完全能够生产的需求。且在实际装料过程中,因为新型料盘的质量只有原先老式料盘重量的35%。 原先需要两个人合作码放的操作,现在一个人就能完成,减轻了操作轻度 。
因为单件空冷料盘重量的降低,使得我们在每一炉增加了装炉件数的同时,整体工件与工装重量的总和非但没有增加反而降了下来。以我公司加工的一种产品为例,原先每炉的满载工件个数为1050件,采用新型工装后每一炉的满载装炉个数一下增加到1496件。单是装炉效率提高了42.5%。我们对采用新型工装加工出来的工件进行了渗碳层的均匀性检测,其结果显示比原先使用老式工装的散差还小,完全符合技术要求。更值得一提的是采用新型工装后在提高了装炉量的同时每一炉的加工时间还有所减少,降低了电能与渗碳介质的消耗,进一步起到了节能增效的作用。

图5、图6显示记录了采用不同料盘进行渗碳处理的加工过程。从图中我们可以看出,在采用新工装多装载工件后使用同一程序加工下来会比原先少用了61min。其中升温阶段节省时间27min。这种整体效率的提高是我公司的一大进步。也为行业提供了良好的借鉴。该工装已使用10个多月了还没有发现明显裂纹、变形(见图7)。

图5 采用原型工装加工过程记录

图6 采用新型工装加工过程记录

↓↓↓

图7 实际装载效果对比图(同等高度下装炉层数由14层变成了22层)

4.结语
(1)我公司与挂具厂合作开发的新型渗碳料盘设计科学、经济实用,对提高热处理渗碳效率效果显著,起到了节能降耗的作用。

(2)关于热处理挂具寿命的提高不仅要重视原材料合金成分的配比,更应从力学的角度多方位的关注其结构设计。

(3)热处理生产单位应多与挂具厂或设备厂积极合作开展项目,共同解决生产中的问题,努力为行业的节能降耗做贡献。
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