卢红军

摘要： 球磨机是物料破碎的关键设备。大型球磨机具有低速重载的特点，对轴瓦的性能要求较高，而巴氏合金具有良好的化学稳定性、交联能力、柔顺性，易于加工和熔炼，是优质耐磨合金。采用巴氏合金铸造轴瓦，能很好地满足生产工艺要求。针对大型球磨机巴氏合金轴瓦铸造工艺中的相关问题，研究如何优化和改进轴瓦铸造工艺，提高轴瓦的加工和铸造效果。

Abstract： Ball mill is the key equipment for material crushing. Large-scale ball mills have the characteristics of low speed and heavy load， and higher performance requirements for bearing bushes. Babbitt alloy has good chemical stability， crosslinking ability， flexibility， easy processing and smelting， and is a high-quality wear-resistant alloy. The use of babbitt alloy casting bearings can well meet the requirements of the production process. Aiming at the related problems in the casting process of the babbitt alloy bearing bush of the large ball mill， research how to optimize and improve the bearing bush casting process and improve the processing and casting effect of the bearing bush.

關键词： 大型球磨机;巴氏合金轴瓦;铸造工艺

Key words： large ball mill;babbitt alloy bearing;casting process

中图分类号：TK421+.4                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）23-0091-02

0  引言

大型球磨机在材料加工时发挥着重大的作用，对物料的破碎可以产生很好的效果。在大型球磨机工作运行中，轴瓦的质量对其有重要的影响。采用巴氏合金轴瓦可以很好的满足生产工艺的要求。在巴氏合金轴瓦铸造过程当中，也很容易产生质量缺陷，影响巴氏合金轴瓦的性能。所以，在巴氏合金轴瓦的铸造过程中，严格进行操作，严控巴氏合金轴瓦的质量是十分有必要的。针对质量缺陷，采取相应的技术优化，提高巴氏合金轴瓦的铸造质量，从而提升大型球磨机的工作效率。

1  轴瓦的技术指标

轴瓦主要分为主要轴瓦和连杆轴瓦。它安装在气缸和发动机轴之间。这是一种容易产生损耗的产品。如果轴和气缸之间没有轴瓦，则轴在高速运转时会与气缸摩擦。气缸和轴都非常昂贵，有些磨损，维修成本非常高。轴瓦分为上轴瓦和下轴瓦，并用汽缸套在轴上。轴瓦一般有两层金属，外侧为钢，内侧为铜合金、铝合金包括巴氏合金在内的各种合金金属，其中内侧合金具有耐疲劳性，嵌入有许多特殊性能，如耐酸性。真圆度是看轴瓦是不是圆的。主要的测量方法是压型机，以及加工轴瓦时的弯曲、冲孔高度。因为加工时所采用的内表面等工艺，经过此工艺后，轴瓦可以保持非常圆的状态。真直度是通过振动直线度测量仪测量轴瓦在轴向上是否水平。实际上，这两个指示标志都是辅助轴瓦内外接触度，为了保证轴瓦内外表面之间的接触度，接触度一般应在85%以上。接触度是指轴瓦背面与缸体之间的接触面积。当然，轴瓦的内部和轴之间有油膜分子，这非常小，而且油膜起到润滑作用，所以轴瓦的厚度要求非常高。轴瓦看起来很简单。它只是半圆形金属，但从原材料到最终产品需要10多个阶段。

轴瓦与轴承上的轴直接接触。它承受载荷并相对于轴移动。为了减少摩擦和磨损，对轴瓦材料提出了各种要求。除耐磨性外，还应满足以下几点：①足够的抗压强度，具有疲劳强度和抗冲击性;②附着力好、载荷大、速度快、轴承间距小、表面干净、润滑良好，选用材料匹配，防止摩擦粘结磨损;③具有适应性和异物接收能力，硬度低、塑性好、弹性系数低的材料具有良好的适应性和接受异物的能力;④具有良好的腐蚀性，价格低廉，供应来源充足，充分氧化形成胶体沉积物后，会对材料产生腐蚀。

2  巴氏合金轴瓦的铸造工艺

巴氏合金轴瓦制造工艺：准备→瓦体预热→瓷坯搪锡→包装模具→巴氏合金浇筑→水冷→开模。

第一，准备工作。

准备工作主要保证待使用的器具保持清洁干燥，以免在使用过程中影响操作。将剩余合金注入铸锭模中重复使用，清洁坩埚和勺子，并将化学品放入干燥柜中。关闭瓶盖，以防吸湿。准备助焊剂，并将其保存在干燥的地方。使用模具前，使用轴瓦进行试运行，以检查模具的使用性能。轴承合金必须工艺尺寸符合规定，表面无气孔等缺陷。毛坯的制备应以环境湿度为依据。必须在规定的时间内，使坯料的轴承合金表面进行坯料预热工序，检查生产设备正常运行，确认是否合格，并预热生产中使用的模具和注塑模具。注塑工具包括勺子、烙铁、金属搅拌棒、轴承合金锭等。

第二，瓦体预热。

轴承由轴瓦和轴承座组成。在轴瓦半成品注入之前，将轴承体半成品在台车电阻炉中加热至140℃至240℃之间，瓦坯的加热温度不得超过240℃，以防止表面氧化，不利于巴氏合金与基体结合。

第三，瓦坯搪瓷。

预热的瓦坯放入锡槽中加热，温度不低于280℃，然后在预热好的瓦坯上刷上搪锡剂，并放进锡槽里。锡槽中锡溶液的温度应在280℃至300℃。如果温度超過300℃，则无法防止锡溶液的氧化。应使用刷子在瓦坯上涂覆锡溶液。保证油漆质量，使基体与锡液充分化学反应，有利于提高结合强度。

第四，装模。

对胎面进行加热，加热温度控制在巴氏合金液体的浇筑温度以下，组装胎具以及瓦坯。组装完成后，需对轴承合金密封性进行检验，在敏感部位进行石棉泥的密封。当然，装模的速度应迅速，速度越快，质量越好。

第五，巴氏合金浇筑。

巴氏合金进行精制处理。精制剂为质量分数为0.02%的脱水NH4Cl，用于去除巴氏合金溶液中的气体和杂质，以及去除合金液表面的杂质，防止巴氏合金注射后出现缺陷。精制轴承合金放置15分钟后才能用于注射。当轴承合金熔化并在440℃至460℃的规定温度下注入，温度不得低于430℃。不允许向精炼的液体轴承合金中添加新材料和残留物。如果有必要测试轴承合金，此时可将其注入试块中。轴承合金精炼采用固定式电炉，容量500kg。注射前，应将高炉内的合金液充分混合，清除熔渣，一次将模具喷满。注射过程中，应敲打熔渣，防止熔渣和氧化膜进入模具，注射方向应为模具向上，汤匙应靠近模具，注射成型速度应先快后慢。收缩时，有利于化学分析取样。注射成型合金的流动应尽可能短且厚，不应被气体压入。为了精确控制体温，采用最大测量为1100℃的热电偶侵入巴氏合金液体并测量温度。

第六，水冷以及开模。

轴瓦冷却时，从下到上均匀冷却，水冷位置逐渐向上移动，直至所有轴承合金凝固。用铁棒捣动浇筑合金，铸造后应补充2～4次。铁棒不得掉到地上，以免产生质量缺陷。一般冷却30min左右，大型轴瓦冷却时间需延长。

3  巴氏合金轴瓦铸造问题

第一，轴承巴氏合金脱壳分析。

轴承巴氏合金脱壳现象的主要原因是冷却过程中产生的不均匀收缩应力。在轴和重力铸造冷却模式下，在铸造过程中，熔化的巴氏合金、镀锡轴以及注射后的基体和胎球之间，开始水冷，注入冷却液。巴氏液从底部向上逐渐凝固，最后停止水冷，完成注入。冷却方式和脱壳分析表明，轴承脱壳的主要原因有两个，一方面是轴承杆合金凝固过程中形成的应力，另一方面是轴承杆合金收缩时产生的应力。轴承杆的合金液在室温下逐渐凝固，在此过程中，它与巴氏合金基体同时冷却。由于它们的材料和凝结速率不同，应力也不同。因此气体和巴氏合金层的结合产生很大的应力，尤其是大直径，轴与光滑接合面之间的应力越大，巴氏合金与基体之间的结合强度越大。

第二，巴氏合金轴瓦浇铸不良。

一些球磨机轴承在轴瓦表面用石墨钉接触巴氏合金层进行润滑，但巴氏合金层硬度高，柔软性差。长期磨削后，轴出现局部高温点和局部腐蚀，巴氏合金层在铸造过程中会产生细小裂纹和气孔。可能存在表面粗糙等问题，在机械运行过程中会承受载荷，从而达到疲劳强度，降低轴瓦的使用寿命，损坏接触轴瓦。此外，轴瓦在浇铸过程中，由于操作不当，表面和内部容易产生气孔等缺陷。在运行过程中，冷却水会随着这些缺陷部位流入与轴瓦接触的工作面，容易使轴瓦生锈或烧坏。大型球磨机在运行期间与轴瓦接触，因为该位置受到长期摩擦的影响，可能会出现局部温升。因此，当大型球磨机在运行中与轴瓦接触时，不能产生良好的润滑效果。工作人员应密切监视巴氏合金轴瓦配合面的磨损情况，通过监测和分析磨损程度，检查磨损情况，为制定维修周期提供科学依据。此外，与轴瓦接触的零部件材料直接影响使用寿命，应加强与轴瓦表面接触的巴氏合金的硬度试验，防止不合格的接触轴和零部件投入生产。

4  巴氏合金轴瓦铸造工艺控制

第一，铸造工艺优化。

在巴氏合金轴瓦的铸造工艺中，巴氏合金与轴瓦的结合是一个非常重要的部分。在制备阶段进行仔细的清洗。温度过高会导致过氧化氢，铅和锡混合。还应考虑季节和气候的影响。在注射操作过程中，如果温度较低且不能满足要求，可使用乙炔火焰烘烤瓦坯，以确保突出部分在最后一分钟凝固。会产生结晶附着在粘结层上形成坚硬的中间层，使熔渣和气体漂浮在合金液中，提高了衬里合金的质量。同时，冷却速度会影响晶粒尺寸。然而，由于冷却速度过快，合金层温差明显，合金组织致密，不易收缩，因此需要控制好冷却速度。

第二，采用新的水冷工艺。

基于轴承杆合金凝固应力的大小和方向，开发了一种新的水冷工艺。冷却方向由水平顺序冷却改为垂直顺序冷却，提高了孔与基体的结合强度，同时轴瓦径向中部和两端与冷却水垂直，收缩应力方向由径向改为周向，从而提高了接头表面的粘合强度。在轴承杆合金的垂直冷却过程中，沿周向固体区域，形成凝固区和液相区。巴氏合金液态凝固时在垂直方向形成的应力大于在水平顺序方向形成的应力，有效地减少了巴氏合金与基体分离的问题，提高了巴氏合金铸件的合格率，可以提高生产效率。

第三，加强巴氏合金轴瓦质量检测。

加强巴氏合金轴瓦的质量的检查，确保正常使用，提高工作效率。对大型球磨机运行过程中生产工艺参数、下料量及结构进行充分的研究分析，加强大型球磨机接触轴的磨损分析，探讨巴氏合金轴瓦在浇铸过程中各种工艺参数对轴瓦磨损的影响，通过生产工艺参数的合理设计，提高大型球磨机的使用寿命。此外，应合理选择大型球磨机与巴氏合金轴瓦接触的润滑油，以确保接触面之间有良好的润滑。对巴氏合金轴瓦的磨损情况建立趋势表，为巴氏合金轴瓦的维修周期提供可靠的理论依据。针对在巴氏合金轴瓦浇铸过程中容易出现的质量漏洞，不仅要在浇铸过程中及时避免，更要在浇铸完成后进行检测，做到万无一失，才能有效的提高巴氏合金轴瓦的质量，才能使大型球磨机的工作质量得到提高。

5  结语

综上所述，为避免大型球磨机巴氏合金轴瓦铸造工艺中出现质量问题，大型球磨机轴瓦铸造时应严格控制注射温度、冷却速度、凝固顺序等关键环节。大型球磨机具有低速重载的特点，对轴瓦的性能要求较高，而巴氏合金是优质耐磨合金。如果大型球磨机巴氏合金轴瓦铸造工艺中出现质量问题，应及时采取相应措施，保证铸造质量。

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