垫圈厚度改薄？这个工艺可以有！
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编者按
叙述了通过线切割、平面磨削、压力校平等工序将一个厚度为1mm的厚垫圈改为两个0.2mm的薄垫圈的具体步骤，解决了材料无法及时供货的问题。
1 序言
某离心飞重转速调节器（见图1）在高速状态（5000r/min左右）工作中深沟球轴承磨损严重，深沟球轴承使用寿命仅为300h，检修时必须更换或调整轴承间隙。轴承间隙调整后，图1 中的H值也需要随之调整。在调整离心飞重转速调节器时，需要使用厚度为0.2mm的薄垫圈（见图2），库存只有厚度为1mm的调整垫圈。厚度0.2mm的硬化状态1Cr18Ni9带材暂时供货紧缺，为满足临时修理需要，特进行厚垫圈改薄的试验。
图1 离心飞重转速调节器
1—离心飞重 2—调整垫圈A 3—调整套 4—键 5—调整垫圈B
图2 调整垫圈A
2 厚度尺寸验算
厚度切割方案如图3所示。线切割割开缝隙间的宽度假设为0.22mm，每件平面磨削假设需要0.18mm余量，每件平面校平假设需要0.01mm余量，这样就满足了每个厚1mm的垫圈改制成两个厚度0.2mm厚度的垫圈要求，即0.2×2+0.22+（0.18+0.01）×2mm=1mm。
图3 厚度切割方案
3 改薄实施过程
（1）线切割加工 将夹具找正固定在线切割工作台上，调整垫圈A的装夹方法如图4所示，用压板螺钉压紧，用502胶水沿待割垫圈外周点固，沿厚度中心割开。割开后用丙酮溶剂将粘接在夹具上的垫圈分解，下转平面磨削。
线切割装夹方法分析：用502胶水辅助固定垫圈，首先可以防止切割中垫圈松动，其次可以防止线切割过程中垫圈发生翘曲变形。
图4 调整垫圈A的装夹方法
（2）平面磨削加工 线切割后，垫圈平面留有电火花烧蚀痕迹，烧蚀表面硬度降低（烧蚀变质层厚度为0.05mm），且厚度不符合要求，必须用平面磨削方法加工。垫圈平面磨削的装夹方法如图5所示，因1Cr18Ni9材料无磁性，采用装夹一半，磨削一半，然后二次装夹磨削另一半，勤翻面，两面均匀去量。厚度控制在0.18～0.21mm。
平面磨削需注意如下事项：因1Cr18Ni9材料导热性差，所以需使用砂轮外圆周进行磨削；使用薄砂轮或者工作面修窄后的厚砂轮，并选用较软硬度的砂轮，及时修正砂轮使其保持锋利；采用较小的磨削深度（吃刀量一般不要超过0.01mm），冷却液供应充分，防止磨削烧伤，保证材料不被退火，保持材料硬化状态。
图5 垫圈磨削平面装夹示意
（3）压力校平 经平面磨削后，存在二次磨削接痕，并且存在翘曲变形，为此，采用400kN冲床校平垫圈，上下模具工作面均为平板，连续冲击5次，即可校平。且厚度尺寸能够控制在0.18～0.2mm。
关于冲床选用的相关计算如下。经查冷轧不锈钢带的相关材料标准，硬化状态1Cr18Ni9带材的强度为δb=981MPa。经洛氏硬度机实测，垫圈所用的1mm带材硬度为33～36HRC，换算为布氏硬度为306～331HB。假设垫圈端面均匀受压，则需要压力F为
F=PS （1）
式中，F是压力（N）；P是压强（Pa）；S是垫圈受压面积（m2）。
垫圈受压面积S计算如下
S=π（D2－d2）/4 （2）
式中，D是垫圈外圆直径（mm）；d是垫圈内孔直径（mm）。
将D=20mm和d=15.2mm代入式（2），可得S=132.7mm2=0.000132.7m2，假设P=（3060～3310）MPa，将S=0.0001327m2代入式（1），可得F=（406065～439239）N≈（406～439）kN。因此，选用400kN冲压机床进行校平。
因垫圈平面不可能为绝对平整，校平时高点凸峰被压平，翘曲变形被矫正。且选用冲压机床的压力400kN＜（406～439）kN（理论计算变薄压力），故校平过程中不会过多变薄。
4 结束语
按照上述方法已成功改制了20件薄垫片，经实际使用证明，效果良好，达到了试验目的。这种方法可推广应用于同类场合，特别适用于小型修理厂应急使用。
本文发表于《金属加工（冷加工）》2021年第9期第74~75页，作者：邯郸市永年区海翔机械厂 高建罡、王越、梁肖，原标题：《硬态1Cr18Ni9垫圈厚度改薄工艺试验》。