볼밀 메인 샤프트

볼밀 샤프트의 상세 소개, 제조 공정 및 검사 공정

I. 볼밀 샤프트의 기능 및 구조적 특성

• 토크 전달: 모터에서 출력된 토크를 감속기를 거쳐 실린더로 전달하여 실린더를 회전시킵니다(회전 속도: 15~30rpm).

• 하중 지지: 실린더, 분쇄 매체(강철 볼) 및 재료(대형 볼 밀의 경우 최대 수천 톤)의 총 중량을 지지합니다.

• 밀봉 연결: 공급 및 배출 포트의 밀봉 장치와 협력하여 재료 누출을 방지합니다.

• 형태: 계단형 중공 원통형(중공 구조로 무게 감소), 양쪽 끝에 저널(베어링 일치)이 있고 중앙의 원통과 플랜지 볼트로 연결됨

• 치수: 소형 및 중형 볼밀의 샤프트 직경은 일반적으로 300-800mm이고, 대형 볼밀의 경우 1500mm를 초과할 수 있습니다. 길이는 실린더와 일치합니다(2-10m).

• 재질: 높은 강도와 인성이 모두 요구됩니다. 소형 및 중형 샤프트에 사용 45# 고품질 탄소강 (저렴한 비용, 좋은 가공성) 대형 또는 중장비 모델이 채택됨 42CrMo 합금 구조강 (인장강도 ≥ 800 엠파, 충격인성 ≥ 60 J/센티미터²).

2세. 볼밀 샤프트 제조 공정 (42CrMo 소재를 예로 들어 설명)

1. 원료 전처리 및 단조

• 원자재 선정: 직경 300-1800mm의 42CrMo 원형강을 사용하고, 재료인증서(화학성분: C 0.38-0.45%, 크 0.9-1.2%, 모 0.15-0.25%)를 첨부합니다.

• 단조 공정:

• 가열: 원형강을 천연가스로에서 1100~1150℃(오스테나이트화 온도)로 가열하고 2~4시간 유지합니다(직경에 따라 조정).

• 단조: 자유단조 또는 유압프레스 금형 단조를 채택하고 단계적 업세팅과 드로잉을 통해 단조 비율(길이-직경 비율) ≤ 3.5를 보장하고 내부 기공을 제거합니다.

• 단조후 처리: 600℃까지 천천히 냉각한 후 공랭하여 과도한 온도차로 인한 균열을 방지합니다. 단조 허용오차는 15~20mm로 조절합니다.

2. 열처리(기계적 특성을 결정하는 핵심 공정)

• 정규화: 860~880℃로 가열하고 3시간 유지한 후 공랭시켜 입자를 미세화하고 단조응력을 제거하며 경도를 220~250HBW로 낮춥니다.

• 담금질 및 템퍼링:

• 담금질: 840~860℃로 가열하고 유지한 후 오일 냉각(냉각 속도 ≥ 50℃/s)하여 핵심 경화를 보장합니다.

• 고온 템퍼링: 580~620℃에서 4시간 유지한 후 공랭시켜 최종 경도 280~320 HBW를 달성하여 강도와 인성의 균형을 이룹니다.

• 결함 탐지: 담금질 및 템퍼링 후 100% 초음파 검사(유타)를 실시합니다(제이비/T 4730.3 레벨 I 준수). 균열이나 박리가 허용되지 않습니다.

3. 황삭 및 준삭

• 거친 가공:

• 선삭: 바닥 선반이나 CNC 선반에서 바깥쪽 원과 끝면을 선삭하여 8~10mm의 가공 여유를 둡니다.

• 드릴링 및 보링: 내부 응력 집중 영역을 제거하기 위해 중공 내부 구멍(직경 샤프트 직경의 1/3-1/2)을 보링합니다.

• 준결승:

• 마무리 선삭: 저널과 플랜지 끝면을 추가로 선삭하여 2~3mm의 연삭 여유를 두고 저널에 가공 테이블을 가공합니다(이후 위치 지정용).

• 밀링: 플랜지 연결 구멍을 밀링합니다(원주 방향으로 균일하게 분포, 구멍 8~32개, 직경 φ20~φ60mm).

4. 정밀 가공(조립 정확도 보장)

• 연마:

• 저널 연삭: 범용 원통 연삭기(허용 오차 IT6, 표면 거칠기 라 ≤ 0.8 μm)를 사용하여 베어링에 맞춰 저널을 연삭하고 원통도 ≤ 0.005 mm/m를 보장합니다.

• 단면 연삭: 플랜지 단면을 연삭하여(평탄도 ≤ 0.02 mm/m) 축에 대한 직각도가 ≤ 0.01 mm/100 mm가 되도록 합니다.

• 정밀 검사: 좌표 측정기를 사용하여 주요 치수(예: 저널 직경, 플랜지 두께)를 확인하고 편차는 ±0.02mm 이내로 제어합니다.

• 표면 처리: 저널 표면에 인산염 처리(녹 방지용) 및 비접합 표면에 프라이머 + 탑코트(총 두께 ≥ 80μm).

5. 최종 검사 및 시운전

• 세척: 디젤을 사용하여 표면의 오일과 철분 가루를 청소합니다.

• 시험 조립: 베어링 시트와 실린더 플랜지를 미리 조립하고 저널과 베어링 내륜의 맞춤(간섭 0.01-0.03mm) 및 플랜지 연결 구멍의 위치 정도(≤ 0.1mm)를 확인합니다.

3세. 볼밀 샤프트 검사 공정

1. 원자재 및 단조 검사

• 화학 성분 분석: 직접 판독 분광기를 사용하여 42CrMo 성분을 감지하고 크 및 모 함량이 표준 범위 내에 있는지 확인합니다.

• 단조 품질 검사:

• 거시 구조: 에칭 테스트(10% 질산 알코올 용액), 수축, 딱지 또는 균열이 허용되지 않음

• 기계적 성질: 인장 시험(인장 강도 ≥ 800 엠파, 항복 강도 ≥ 600 엠파) 및 충격 시험(-20℃ 충격 에너지 ≥ 40 J)을 위해 단조 샘플을 채취합니다.

2. 열처리 검사

• 경도 시험: 브리넬 경도 시험기를 사용하여 저널과 플랜지의 여러 지점에서 경도를 측정하여 경도가 280~320 헤비급(균일성 편차 ≤ 20 헤비급)인지 확인합니다.

• 금속조직: 네트워크 탄화물이나 자유 페라이트가 없는 담금질 및 템퍼링된 조직(템퍼링된 소르바이트, 등급 ≤ 3)을 검사합니다.

3. 가공 정밀도 검사

• 치수 정확도:

• 저널 직경: 마이크로미터로 측정(허용 오차 IT6, 예: φ500 mm 저널은 +0.03-+0.05 mm 허용);

• 내부 구멍 직경: 내부 다이얼 게이지로 측정, 허용 오차 H8(공급 파이프와의 틈새를 확보)

• 기하 공차:

• 반경방향 흔들림: 정밀 선반이나 처짐 측정 장비로 측정, 저널에서 ≤ 0.02 mm/m

• 직진도: 수평, 전체 길이 편차 ≤ 0.05 mm/m로 감지됨.

4. 최종 제품 검사

• 표면 품질: 시각적 또는 침투 테스트(물리치료)를 통해 표면에 긁힘이나 융기가 없는지 확인합니다(깊이 ≤ 0.5mm).

• 동적 균형 테스트: 회전속도 ≥ 30 rpm인 샤프트의 경우 동적 평형 테스트(불균형 ≤ 50 g·mm/킬로그램)를 실시합니다.

• 정수압 시험: 중공축 내부 구멍에 0.5MPa 정수압 시험을 실시하여 30분간 누출이 없는지 확인합니다(밀봉 성능을 보장하기 위함).

4.. 요약