Volan, çeneli kırıcılarda enerji depolama ve aktarmada önemli bir bileşendir ve yük dalgalanmalarını dengelemek, enerji depolamak ve dönme ataleti sayesinde kararlı çalışmayı sağlamak için eksantrik şafta monte edilir. Genellikle disk şeklindedir ve eksantrik şafta uygun bir şaft deliği ve kasnak kanallarına sahiptir. Yük gereksinimlerine bağlı olarak gri dökme demir (HT250/HT300) veya sünek demirden (QT450-10/QT500-7) yapılır.
Üretimi döküm (kalıp hazırlamalı kum dökümü, 1380–1450°C'de eritme/dökme, gerilim giderme için ısıl işlem), işleme (dış dairelerin, iç deliklerin ve kasnak oluklarının kaba/yarı ince işlenmesi, ardından H7 toleransı ve Ra ≤1,6μm yüzey pürüzlülüğü elde etmek için hassas taşlama) ve dinamik dengelemeyi (kalıcı dengesizliğin ≤10g·cm olmasını sağlamak için G6.3 sınıfı) içerir.
Kalite kontrol, malzeme muayenesini (kimyasal bileşim ve mekanik özellikler), döküm kusuru tespitini (çatlaklar/gözeneklilik için MT/UT), işleme hassasiyeti kontrollerini (boyutsal/geometrik toleranslar) ve son dinamik balans doğrulamasını içerir. Bu önlemler, kırıcı stabilitesi için kritik öneme sahip olan 8-10 yıllık hizmet ömrüyle volanın yüksek hızlı dönüşteki güvenilirliğini sağlar.
Çeneli Kırıcıların Volan Bileşenine Ayrıntılı Giriş
Volan, çeneli kırıcıların kritik bir iletim ve enerji depolama bileşenidir ve genellikle eksantrik milinin her iki ucuna monte edilir. Ekipmanı çalıştırmak için motor kasnağıyla birlikte çalışır. Temel işlevi, büyük dönme ataleti kullanarak enerji depolamak, dönüş sırasında eksantrik milin oluşturduğu periyodik yük dalgalanmalarını dengelemek, motor yükü üzerindeki etkiyi azaltmak ve kırıcının istikrarlı çalışmasını sağlamaktır (özellikle hareketli çenenin malzemeleri kırdığı d"çalışma strokud" ile dönüş sırasında d"boşta strokud" arasında enerjiyi tamponlayarak). Ayrıca, volan güç iletir ve motor torkunu kayış tahriki aracılığıyla eksantrik miline aktararak hareketli çenenin ileri geri kırma hareketini sağlar.
Volanlar genellikle disk şeklindedir ve dış kenarlarında kasnak olukları bulunur (bazı modellerde volan ve kasnak entegredir). Merkezde eksantrik şafta uygun bir şaft deliği bulunur ve her iki tarafa da (hafiflik ve sağlamlığı dengelemek için) ağırlık azaltma delikleri veya takviye kaburgaları eklenebilir. Ağırlıkları kırıcı boyutuna göre değişir: küçük makineler için 50-200 kg, büyük makineler için ise 500-2000 kg. Malzemenin, sık tork ve merkezkaç kuvvetlerine dayanabilmesi için yüksek mukavemet ve tokluk sunması gerekir.
I. Volanın Döküm İşlemi
Çeneli kırıcı volanları çoğunlukla döküm yoluyla, gri dökme demir (HT250, HT300) veya sünek demir (QT450-10, QT500-7) kullanılarak üretilir. Düşük maliyetli, iyi darbe emilimi ve işleme kolaylığı sağlayan gri dökme demir, küçük ve orta ölçekli volanlar için uygundur. Daha yüksek mukavemete (çekme dayanımı ≥450 MPa) ve mükemmel tokluğa sahip sünek demir ise büyük veya yüksek yük volanları için kullanılır. Özel döküm işlemi aşağıdaki gibidir:
Kalıp Hazırlığı
Kum döküm (reçine kumu veya sodyum silikat kumu) kullanılır. Ahşap veya metal modeller (mil delikleri, kasnak olukları ve ağırlık azaltma delikleri gibi detaylar dahil) volan çizimlerine göre yapılır ve gri dökme demirin yaklaşık %1 çekme oranı dikkate alınarak 3-5 mm işleme payı bırakılır.
Kum kalıp, dökümde kum delikleri oluşmasını önlemek için pürüzsüz bir boşluk yüzeyi sağlamak amacıyla %85 veya daha fazla yoğunluğa kadar sıkıştırılmıştır. Döküm sırasında gaz sıkışmasını ve gözenekliliği önlemek için ayırma yüzeyine havalandırma olukları eklenmiştir.
Eritme ve Dökme
Gri dökme demir eritme: Dökme demir, hurda çelik ve geri dönen hurda, 1400-1450°C'de bir kupol veya orta frekanslı fırında oranlanarak eritilir. Akışkanlık ve mukavemeti dengelemek için kimyasal bileşim kontrol edilir (C: %3,2-3,6, Si: %1,8-2,2, Mn: %0,6-0,9, S ≤%0,12, P ≤%0,15).
Sfero döküm, dökümden önce küreselleştirici maddeler (örneğin magnezyum alaşımları, seryum alaşımları) ve aşılayıcılar (ferrosilisyum) eklenmesini gerektirir. Döküm, küreselleştirmeden hemen sonra (küreselleşmenin bozulmasını önlemek için) 1380-1420°C'de yapılır.
Alttan döküm sistemi, cüruf sürüklenmesini önleyerek istikrarlı metal akışı sağlar. Büyük volanlarda, kalın kesitleri (örneğin jantlar) beslemek ve büzülme boşlukları ve gözenekliliği önlemek için yükselticiler kullanılır.
Silkeleme ve Temizleme
Döküm 200°C'nin altına soğutulduktan sonra silkelenir. Yükselticiler çıkarılır (büyük volanlar için alevle kesme, küçük olanlar için elle vurma) ve kapı izleri pürüzsüz hale getirilir.
Yüzey kumu ve çapakları temizlenir. Çatlak veya soğuk kapanmalar için görsel kontrol yapılır. Ağırlık azaltma delikleri ve şaft delikleri ön temizlikten geçirilir.
Isıl İşlem
Gri döküm volanlar: Gerilim giderme tavlaması (550–600°C'ye ısıtılır, 2–4 saat bekletilir, fırında 200°C'ye soğutulur) döküm gerilimini ortadan kaldırarak işleme sırasında deformasyonu önler.
Sfero döküm volanları: Normalizasyon (1-2 saat boyunca 850–900°C'de, hava soğutmalı) taneleri inceltir, perlit içeriğinin %80 veya daha fazla ve sertliğin 180–230 HBW olmasını sağlar.
II. Volanın Üretim Süreci
İşleme hassasiyeti, volanın dinamik dengesini ve şanzıman stabilitesini doğrudan etkiler. Çoklu işleme adımları, kritik boyutları ve geometrik toleransları garanti eder:
Kaba İşleme
Dökümün dış çemberi ve uç yüzeyi referans alınarak torna (veya CNC torna) jantın dış çemberini, iç deliği (eksantrik şafta uygun) ve her iki uç yüzeyi kaba tornalama işlemine tabi tutulur ve 2-3 mm'lik bir son işlem payı bırakılır.
Ağırlık azaltma delikleri (eğer tasarlanmışsa) delik çapı toleransı ±0,5 mm ve yüzey pürüzlülüğü Ra ≤12,5 μm olan radyal bir matkap kullanılarak delinir.
Yarı-Bitirme
İç deliğin hassas tornalanması: Kaba tornalanmış dış çember referans alınarak, üç çeneli bir ayna volanı tutar. İç delik, tasarım boyutuna yakın bir şekilde (0,5-1 mm pay) tornalanır ve bu sayede ≤0,1 mm yuvarlaklık ve eksantrik şaftla H7/js6 toleransına uygun bir uyum boşluğu sağlanır.
Kasnak oluk tornalama: Entegre volan-kasnak tasarımları için, jant üzerinde derinlik/genişlik toleransı ±0,2 mm, yüzey pürüzlülüğü Ra ≤6,3 μm ve oluk açısı sapması ≤1° olan V-oluklar işlenir.
Bitirme
Son iç delik işleme: Raybalama veya taşlama (büyük volanlar için iç taşlama makinesi) H7 toleransı, yüzey pürüzlülüğü Ra ≤1,6 μm ve eksen doğruluğu ≤0,05 mm/m elde edilir.
Uç yüzey hassas tornalama: İç deliği referans olarak kullanarak, bir kadran göstergesi volanı hizalar. Her iki uç yüzey de, iç delik eksenine diklik ≤0,05 mm/100 mm ve düzlük ≤0,1 mm/m olacak şekilde son tornalama işlemine tabi tutulur.
Ön dinamik dengeleme: Bir denge sehpası dengeyi kontrol eder. Ağır bölgeler işaretlenir ve jant kenarı frezelenerek (az miktarda metal çıkarılarak) kaba dengeleme yapılır; böylece kalan dengesizlik ≤50 g·cm ile sınırlandırılır.
Yüzey İşlem
Çapaklar giderilir. İç delik yüzeyi fosfatlanır (eksantrik şaftla uyum stabilitesi artırılır). Dış yüzey, GB/T 9286 standardına göre 1. Sınıf yapışma sağlayan 60–80 μm kalınlığında bir filmle boyanır (astar + son kat). (Çapraz kesim testlerinde soyulma olmaz).
III. Volanın Kalite Kontrol Süreci
Yüksek hızda dönen bir bileşen olarak kalite kontrol, malzemeyi, işleme hassasiyetini ve dinamik dengeyi kapsar:
Hammadde ve Döküm Kalite Kontrolü
Kimyasal bileşim denetimi: Bir spektrometre C, Si, Mn içeriğini doğrular. Numuneler üzerinde çekme testleri (sünek demir: çekme dayanımı ≥450 MPa, uzama ≥%10) yapılır.
Kusur tespiti: Kritik bölgelerde (jant, iç delik) %100 manyetik parçacık testi (MT) çatlak veya gözenekliliği kontrol eder. Ultrasonik test (UT) ≥φ3 mm'den büyük iç kusurların bulunmadığını garanti eder.
İşleme Hassasiyet Denetimi
Boyut toleransı: Kumpaslar ve mikrometreler, iç delik çapını, jant dış çemberini ve kasnak oluğu boyutlarını kontrol eder. Bir kadran göstergesi, iç delik yuvarlaklığını/silindirikliğini ölçer (hata ≤0,03 mm).
Geometrik tolerans: Bir gönye ve kalınlık ölçer, uç yüzeyin dikliğini kontrol eder. Bir lazer interferometre, eksenin düzgünlüğünü doğrular.
Dinamik Denge Denetimi
Sert yataklı bir balans makinesi, çalışma hızının %50-100'ünde (300-600 dev/dak) hassas balanslama gerçekleştirir ve G6.3 balans derecesi (ağırlığa göre kalan balanssızlık ≤10 g·cm) gerektirir.
Dengeleme işleminden sonra, montaj sırasında eksantrik şaft ile hizalama için denge işaretleri ile ağır konumlarda delikler açılır (veya denge ağırlıkları eklenir).
Montaj Öncesi Son Muayene
Görsel inceleme: Çizik yok, boya düzgün ve iç delik temiz (yağ veya kalıntı yok). Motor kasnağıyla hizalama, hata payı ≤0,5 mm olacak şekilde ip hattı üzerinden kontrol edilir.
Deneme montajı: Eksantrik mil ile soğuk montaj testi, %80'den fazla temas alanı sağlar. Volan, sıkışmadan serbestçe dönmelidir.
Bu işlemler, volanın yüksek hızlı çalışma sırasında stabilite gereksinimlerini karşılamasını ve 8-10 yıllık bir hizmet ömrüne sahip olmasını sağlar (kırıcıya uygun). Aşınma veya denge arızası, aşırı titreşimi veya yatağın aşırı ısınmasını önlemek için zamanında değiştirilmesini veya yeniden dengelenmesini gerektirir.
