进口全自动材料试验机备件国产化的可行性
进口全自动材料试验机的部分备件在使用过程中容易发生故障,而进口备件往往价格昂贵且采购周期较长,这十分影响检测效率,因此需要探索进口全自动材料试验机的备件国产化方案。来自马鞍山钢铁股份有限公司检测中心的王曼娟、 刘琪等研究人员对试验机的各类故障维修案例进行总结,重点探讨了各型号、各阶段购入的进口全自动材料试验机备件国产化的可行性,找到替代进口备件的合理方案,以期为提高实验室设备的管理效率提供保障。
1 进口全自动材料试验机的构成
进口全自动材料试验机主要由试验主机、力值传感器、双面平推液压夹具、全自动电子式4线8点横向引伸计、高精度纵向引伸计、全自动上样系统、全自动横截面测量台、智能测试软件等构成。该试验机可以满足金属试样的全自动拉伸测试要求,以及对金属薄板n值(加工硬化指数)、r值(塑形应变比)的测试要求。
2 备件国产化替代的可行性研究
2.1 同尺寸备件的替代
进口备件的采购周期较长,往往需要几个月,其中大部分备件均可以根据外形和尺寸来找到相同的替代品。有些简单备件,如照明用灯、卡箍等可以在市场上直接购买;有些备件虽然看起来形状相似,但是换上后会影响检测精度,甚至可能在使用一段时间后引发新的问题。
某进口全自动材料试验机上的平推液压夹具同步器中,受损的齿轮外观如图1所示,在对其进行更换时,发现只要根据同步齿轮的齿数、模数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径等,就可以制作出一样的齿轮。对受损齿轮进行尺寸测绘、化学成分分析和硬度检测后,选择相应材料进行加工,在齿轮成型后进行热处理,经过性能检测和现场试用,该备件不仅完全满足了设备的运行要求,而且大大延长了试验机的使用寿命。
2.2 易损件的替代
材料试验机中存在一些易损件,根据厂家维护手册,这些易损件需要定期更换。按照此类备件替换的难易程度和频率进行统计,设计备件的替代清单。对于更换频率较高、需要拆卸的部件,可以使用更加耐磨的材料进行替代。
某全自动材料试验机的试样小车机械手夹样橡胶衬垫属于易损件,主要作用为防滑,平均每个月就会出现明显的磨损痕迹(见图2),使试样打滑移动。针对此类易损件,主要从功能性、经济性两方面考虑替代产品:一是从简易性、防滑性上考虑,如缠绕电工胶布,但胶布容易破损;二是从耐磨性、防滑性上考虑,采用2mm厚的紫铜板来替代,但可能存在脱胶和掉落的问题。经过生产应用,电工胶布的磨损频率小于7d,而紫铜片的使用效果较好,故最终确定采用背面胶黏+螺栓固定的方式来固定紫铜片(见图3)。该备件更换后至今未出现磨损、脱落、变形等现象。夹持试样也很稳定。
2.3 自主设计的替代备件
由于进口备件的材料或热处理状态很难明确,只能根据其外形尺寸在国内采购或制作,而更换后经常不能满足设备的要求。针对此类备件,在了解其功能的前提下,可以自主设计研制。
以更换液压泵站阀岛密封圈为例进行说明,进口全自动材料试验机液压泵站阀岛密封圈的使用年限较长,其变形损坏可导致阀岛漏油现象严重(见图4)。试验机厂家给出的指导意见为整体更换阀岛,而整体更换阀岛的采购成本偏高,且采购周期长达6个月。经过对阀岛进行全面拆卸(见图5),发现密封圈老化变形,仅需更换密封圈即可。由于无原厂密封圈销售渠道,因此只能用国产密封圈替代。由于无法确认密封圈的具体材料,故研究人员单位采购了数十种相同规格的国产密封圈(见图6),但安装后依旧存在漏油现象。对于此种无法在市场直接购买的备件,采用自主设计方案,在这一案例中,设计加工了耐热不易变形的紫铜密封垫(见图7),将其安装到阀岛上后,彻底解决了漏油的问题。
2.4 备件的优化设计
有些备件存在一些设计缺陷,需要根据现场的实际使用情况,对其进行性能上的优化。
以光栅尺跟踪杆的优化为例进行说明,宽度引伸计的光栅尺跟踪杆在运行时有轻微滞后的问题,产生该问题的原因为:拉伸试样在变形时脱落的细微氧化铁粉进入跟踪杆滑孔,造成跟踪杆与滑孔之间的间隙减小,阻力加大,光栅尺内部的回弹力不足。如果仅对跟踪杆滑孔进行简单定期清理,则不能从根本上解决滞后的问题,而仍需要在周期内更换光栅尺。光栅尺是保证检测结果的关键部件,其不仅价格昂贵,且无国产化的光栅尺可以替代。
针对回弹力不足的问题,在跟踪杆上增加了一根弹簧(见图8),利用弹簧能够有效地克服微小颗粒在跟踪杆与滑孔之间造成的阻力,使跟踪杆能够平稳运行,从而确保内部的光电传感器(即光栅尺)能够有效、连续、平稳地读取数据,提高了检测数据的准确性,延长了光栅尺的使用寿命。
3 结语
(1) 进口全自动材料试验机备件的国产化不仅极大地缩短了试验机的停机时间,基本由原来的3个月缩短为目前的1个月左右,而且还延长了易损备件的使用寿命,目前使用寿命平均延长了2.6倍,有效地提高了设备的使用率。
(2) 使用国产备件时,必须首先了解并掌握材料试验机的工作原理以及该备件的性能等,再用同尺寸替代法和易损件替代法等对备件进行替换。
(3) 试验机检修人员必须在了解设备的性能、材料的性能、设备的加工设计等基础上,才能使用自主设计法和优化设计法。
(4) 采用国产备件替代后,还需密切跟踪替代品的实际使用效果并进行比对试验,及时了解现场操作者对设备运行的反馈信息,确保替代品能保证设备的有效运行及检测精度。
(5) 开展对进口试验机备件国产化的可行性研究工作,是完善和提高试验室设备管理效率的重要保证。
作者:王曼娟, 刘 琪, 钱辉, 王林琳
单位:马鞍山钢铁股份有限公司 检测中心
来源:常州精密钢管博客网整理自:《理化检验-物理分册》
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