溫差裝配法在設備合裝中的應用

摘 要：結合實際生產中對設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）技術的原理、特點、適用范圍、計算公式，文中所涉及的經驗公式和推薦數據都經過生產實踐的檢驗，可直接用來指導生產。

　　關鍵詞：過盈連接；溫差裝配法；冷裝配；熱裝配

一、概述 
　　在礦山設備的合裝過程中，經常會遇到托輪、齒輪、聯軸器、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，產生熱膨脹后，將被包容件裝入孔內，等冷卻后達到零件裝配的目的。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，復雜結構的零件不易加熱，特殊材料的零件不能加熱。在這種情況下，冷裝工藝應運而生，即利用制冷介質對被包容件進行冷卻，使其外形尺寸收縮，與包容件產生裝配間隙，達到裝配要求的方法。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生裝配間隙，來達到裝配的目的。我們可以將其統稱為“溫差裝配法”。本文結合實例來談一下溫差裝配法在實際中的應用。 
　　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、2#內密封環，材質為ZCuAL10Fe3，3#閥座材質為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 
　　根據裝配件的材質、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，閥座的材質為HT250，金屬的熱膨脹系數比較小，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，環境溫度過低使冷卻速度加快，不能及時進行裝配，都可能造成裝入過程中，1#外密封環未到位的情況下，孔徑產生收縮，出現抱緊卡死而進退兩難，造成零件報廢，根據以往生產經驗，鑄鐵件加溫容易產生裂紋等質量問題出現，所以這種情況我們宜采用冷裝外密封環的方法。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#件內密封環與閥座裝配就不宜采用冷裝，因為閥座的材質為HT250，含碳量高，根據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，即容易發生我們所說的冷脆性現象。這種情況我們宜采用將內密封環加熱裝配的工藝。 

▲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： 冷裝配質量高，工件定心性好，承載能力強； 熱裝配的質量不易控制，工件易變形，壓入裝配中零件與基孔結合不牢固。

3、操作性： 冷裝配操作簡單方便，經濟實用； 熱裝配工藝繁雜，需工人反復對孔徑尺寸進行檢測，壓入裝配要求孔和軸的中心線一致。