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矿用刮板机连接环(开口式连接环)锻造工艺

矿用连接环开口式连接环)是SGW系列可弯曲刮板运输机上的通用标准件,矿用连接环主要用于圆环链和刮板的链接,并且在溜槽滑滑道中其导向作用。起性能的优劣直接关系到井下采煤的生产效率。为此,MT71-91行业标准对矿用连接环静拉伸性能、疲劳寿命提出了要求。目前国内煤机厂一般均采用拍扁后直接模锻的锻造工艺,经此种工艺锻造的矿用连接环疲劳寿命很难稳定达到4万次的要求。
开口式连接环现行的拍扁模锻工艺虽然工艺操作方便,生产效率较高,但有许多不可克服的缺点:
    (1)金属纤维分布不合理,与开口式连接环受力状态不吻合。在井下作业时,刮板链承担牵引任务,在外力作用下连接环不同部位处于不同的应力状态。连接环在正常运行情况下,刮板截面承受切应力最大,应在该截面处拉长后塑断。但实际作业条件下(或破段负荷试验中),因连接螺栓伸展变形,螺母松动不能避免,致使两耳板张开,则开口式连接环受力状态由闭合圆环状变成近似开口圆环,使不仅受拉伸而且承受弯曲,增加了附加弯矩,成为了危险截面、通过对现行工艺生产的连接环流线分布观察分析、发现其纤维组织分布紊乱,与开口式连接环受力状态以及外形轮廓不吻合,在耳板以及其附近,纤维分布方向基本与外形轮廓一致。
    (2)现行工艺锻造后毛边大,尺寸厚(4-6mm)浪费金属材料,材料利用率仅为70%。模锻后切边时留下大量切痕、切痕深。开口式连接环切痕位于连拉环内外侧,且与受力方向垂直,成为开口式连接环断裂时裂纹发源地,大大降低使用寿命。现行工艺模锻时,连接环顶部有时填充不满,造成该处承载面积减小。  

刮板机连接环全纤维锻造工艺:对于受力复杂的矿用连接环应尽量使其流线分布负荷其轮廓外形,以利于提高起疲劳寿命,因此设计采用不切断纤维的滚挤—弯曲工艺,称为全纤维锻造工艺。刮板机连接环工艺流程为:下料—拔长—开式滚挤—模锻—切边—弯曲—钻孔。采用全纤维锻造工艺其优点在于:
    1、刮板机连接环锻造时不切断纤维,纤维分布与连接环轮廓一致,分布合理,有利于疲劳寿命提高。
    2、刮板机连接环由于采用弯曲成形、锻件的分模处于连接环旁侧,这样切边刀痕位于起旁侧,减少了切痕成为裂纹发源地的可能性。
    3、刮板机连接环材料利用率有较大的提高,由现行工艺的70%提高到78%,而且飞边薄、均匀、切痕小,提高了连接环表面质量。
    4、刮板机连接环由于采用长锻件最后弯曲而成连接环,可避免连接环顶部填不满的现象。
    5、刮板机连接环连接环两侧耳板为平面,而现行锻造工艺由于存在模锻斜度,使用时螺栓不容易拧紧,螺栓松动,耳板张开,增加链接环的附加弯矩。采用全纤维锻造工艺则可大大减少螺栓松动现象。
    由于刮板机连接环材料是20MnVB钢,工艺性能良好,性状简单为对称弯曲形,且大批量生产,为操作方便,简化模具制造,提高生产效率,故采用分开式摆动模具结构弯曲模。
    模具主要由冲头和张开式凹模外侧轮廓以锻件分模面为准,内侧凹槽尺寸则以刮板机连接环相应部位尺寸为准,并增加3mm间隙,凹模摆动角在30度—40度之间均合适,为此设计35度,弯曲工步分为两步:a自由弯曲;b校正弯曲。
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