अक्षीय भार समर्थन: कुचलने के दौरान उत्पन्न ऊर्ध्वाधर भार (हजारों किलोन्यूटन तक) को वहन करना और उन्हें ऊपरी फ्रेम या समायोजन रिंग में स्थानांतरित करना, यह सुनिश्चित करना कि गतिशील शंकु अपनी ऊर्ध्वाधर स्थिति बनाए रखे।
घूर्णी मार्गदर्शन: गतिशील शंकु के उत्केन्द्रीय घूर्णन के लिए धुरी बिंदु के रूप में कार्य करना, पार्श्व विस्थापन को न्यूनतम करते हुए सुचारु दोलन (आयाम 5-20 मिमी) की अनुमति देना।
घिसाव में कमी: एक कठोर, कम घर्षण वाली सतह प्रदान करना जो ऊपरी बेयरिंग या सॉकेट के साथ इंटरफेस करती है, तथा निरंतर गति के कारण होने वाले घर्षण को कम करती है।
संरेखण रखरखाव: यह सुनिश्चित करना कि गतिशील शंकु अवतल (स्थिर शंकु) के साथ संकेंद्रित बना रहे, जिससे पेराई अंतराल की सटीकता बनी रहे और दोनों घटकों पर असमान घिसाव को रोका जा सके।
गेंद सिर: एक अर्धगोलाकार या गोलाकार टिप जिसकी त्रिज्या क्रशर के आकार के आधार पर 50 मिमी से 300 मिमी तक होती है। यह उच्च-कार्बन क्रोमियम युक्त स्टील (जैसे, जीसीआर15) या मिश्र धातु स्टील (42CrMo) से बना होता है जिसकी सतह कठोर (एचआरसी 58-62) होती है।
शाफ्ट गर्दनएक बेलनाकार या पतला खंड जो बॉल हेड को गतिशील शंकु पिंड से जोड़ता है, जिसका व्यास बॉल हेड की त्रिज्या का 1.5-2 गुना होता है। संरचनात्मक अखंडता के लिए इसे अक्सर बॉल हेड के साथ एक ही टुकड़े के रूप में गढ़ा जाता है।
संक्रमण पट्टिका: बॉल हेड और शाफ्ट गर्दन के बीच एक गोल कोना (त्रिज्या 10-30 मिमी), जो चक्रीय भार के तहत तनाव एकाग्रता को कम करने और थकान दरार को रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
स्नेहन नालीबॉल हेड के आधार के पास एक परिधीय खांचा जो स्नेहक (ग्रीस या तेल) को बनाए रखता है, जिससे हेड बॉल और ऊपरी बेयरिंग के बीच एक सतत फिल्म बनी रहती है। यह खांचा 2-5 मिमी गहरा और 5-10 मिमी चौड़ा होता है।
माउंटिंग थ्रेड्स/कीवे: हेड बॉल को गतिशील शंकु पर सुरक्षित करने के लिए शाफ्ट नेक पर वैकल्पिक विशेषताएं, थ्रेड्स (क्लास 6जी) या कीवेज़ (आईएसओ 4156) के साथ टॉर्क ट्रांसमिशन की सुविधा।
कठोर परत: बॉल हेड सतह पर 2-5 मिमी गहरी केस-हार्डन परत, जो कार्बराइजिंग या इंडक्शन हार्डनिंग के माध्यम से प्राप्त की जाती है, ताकि कोर कठोरता (एचआरसी 25-35) के साथ पहनने के प्रतिरोध (सतह एचआरसी 58-62) को संतुलित किया जा सके।
सामग्री चयनउच्च-कार्बन क्रोमियम बेयरिंग स्टील (जीसीआर15) को इसके उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोध और थकान-अवधि के लिए पसंद किया जाता है। रासायनिक संरचना: C 0.95–1.05%, करोड़ 1.3–1.65%, एम.एन. ≤0.4%, सी ≤0.35%।
बिलेट तैयारीस्टील बिलेट को वजन (10-50 किग्रा) के अनुसार काटा जाता है और एक सतत भट्टी में 1100-1200 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, जिससे तापमान का समान वितरण सुनिश्चित होता है।
परेशान करने वाला और बनाने वालागर्म किए गए बिलेट को उलट-पलट कर ऊँचाई कम की जाती है और व्यास बढ़ाया जाता है, फिर बंद-डाई फोर्जिंग का उपयोग करके एक खुरदुरे गोलाकार प्रीफॉर्म में ढाला जाता है। यह प्रक्रिया दाने की संरचना को परिष्कृत करती है और धातु के प्रवाह को घटक की तनाव दिशा के साथ संरेखित करती है।
फिनिशिंग फोर्जिंगप्रीफॉर्म को 1050-1100 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है और अंतिम आकार में ढाला जाता है, जिसमें आयामी सटीकता (±1 मिमी) सुनिश्चित करने के लिए बॉल हेड और शाफ्ट नेक को एक ही ऑपरेशन में बनाया जाता है।
सामग्री चयनमिश्र धातु कास्ट स्टील (ZG42CrMo) का उपयोग किया जाता है, जिसमें तन्य शक्ति ≥600 एमपीए और प्रभाव कठोरता ≥30 J/सेमी² होती है।
धातु - स्वरूपण तकनीकजटिल ज्यामिति के लिए, सिरेमिक साँचे बनाने के लिए मोम के पैटर्न का उपयोग किया जाता है। पिघले हुए स्टील (1520-1560°C) को साँचों में डाला जाता है, जिससे न्यूनतम मशीनिंग की आवश्यकता के साथ लगभग शुद्ध आकार के घटक प्राप्त होते हैं।
रफ मशीनिंग:
फोर्ज्ड या कास्ट ब्लैंक को शाफ्ट नेक, ट्रांजिशन फिलेट और प्रारंभिक बॉल हेड आकार को मशीन करने के लिए एक सीएनसी खराद पर लगाया जाता है, जिसमें 1-2 मिमी फिनिशिंग भत्ता छोड़ दिया जाता है।
उष्मा उपचार:
ठंडा करना और गर्म करना: जीसीआर15 के लिए, ब्लैंक को 830-860°C तक गर्म किया जाता है, तेल में बुझाया जाता है, फिर कोर कठोरता एचआरसी 25-35 प्राप्त करने के लिए 150-200°C पर टेम्पर्ड किया जाता है।
सतह का सख्त होना: सतह को 850-900 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए बॉल हेड को प्रेरण-कठोर किया जाता है (आवृत्ति 10-50 किलोहर्ट्ज़), इसके बाद पानी से शमन किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एचआरसी 58-62 के साथ एक कठोर परत (2-5 मिमी गहरी) बनती है।
परिशुद्ध मशीनिंग:
बॉल हेड ग्राइंडिंग: एक सीएनसी गोलाकार ग्राइंडर बॉल हेड को रा0.1–0.4 μm की सतह खुरदरापन और गोलाकार सहिष्णुता (≤0.01 मिमी) प्राप्त करने के लिए मशीन करता है, जो ऊपरी बेयरिंग के साथ उचित फिट सुनिश्चित करता है।
शाफ्ट नेक फिनिशिंगशाफ्ट गर्दन को बेलनाकार सहिष्णुता आईटी6 तक घिसा जाता है, सतह खुरदरापन रा0.8 μm के साथ, जो चलती शंकु पर सुरक्षित माउंटिंग की सुविधा प्रदान करता है।
नाली मशीनिंगस्नेहन नाली को शाफ्ट गर्दन में सटीक गहराई और चौड़ाई के साथ घुमाया जाता है ताकि स्नेहक प्रतिधारण को अनुकूलित किया जा सके।
सतह का उपचार:
घर्षण को कम करने के लिए बॉल हेड की सतह को पॉलिश किया जाता है, तथा गैर-कठोर क्षेत्रों को जंग से बचाने के लिए जंग रोधी तेल या पेंट से लेपित किया जाता है।
सामग्री परीक्षण:
रासायनिक संरचना विश्लेषण (स्पेक्ट्रोमेट्री) जीसीआर15 या ZG42CrMo मानकों के अनुपालन की पुष्टि करता है।
धातु विज्ञान परीक्षण में कठोर परत में कण के आकार (≤6 एएसटीएम) और कार्बाइड वितरण की जांच की जाती है।
आयामी सटीकता जांच:
एक समन्वय मापक मशीन (सीएमएम) बॉल हेड की गोलाकार त्रिज्या, शाफ्ट गर्दन व्यास और संक्रमण फिलेट का निरीक्षण करती है, तथा यह सुनिश्चित करती है कि महत्वपूर्ण विशेषताओं के लिए सहनशीलता ± 0.01 मिमी के भीतर है।
एक गोलाई परीक्षक शाफ्ट गर्दन की बेलनाकारता (≤0.005 मिमी) और बॉल हेड की गोलाकारता (≤0.01 मिमी) को सत्यापित करता है।
यांत्रिक गुण परीक्षण:
कठोरता परीक्षण (रॉकवेल) सतह कठोरता (एचआरसी 58-62) और कोर कठोरता (एचआरसी 25-35) की पुष्टि करता है।
नमूनों पर संपीड़न परीक्षण से संपीड़न शक्ति ≥2000 एमपीए सुनिश्चित होती है, तथा 150% रेटेड भार के अंतर्गत कोई प्लास्टिक विरूपण नहीं होता है।
गैर-विनाशकारी परीक्षण (एनडीटी):
अल्ट्रासोनिक परीक्षण (यूटी) फोर्जिंग में आंतरिक दोषों का पता लगाता है, किसी भी दरार या समावेशन को >φ1 मिमी से खारिज कर दिया जाता है।
चुंबकीय कण परीक्षण (एमपीटी) सूक्ष्म दरारों के लिए संक्रमण पट्टिका और बॉल हेड सतह का निरीक्षण करता है, रैखिक दोष शशशश0.2 मिमी के साथ अस्वीकृति का परिणाम होता है।
प्रदर्शन सत्यापन:
पहनने का परीक्षणपिन-ऑन-डिस्क परीक्षण ऊपरी बियरिंग के साथ संपर्क का अनुकरण करता है, जिसके लिए 10⁴ चक्रों के बाद ≤0.1 मिलीग्राम वजन में कमी की आवश्यकता होती है।
थकान परीक्षण: घटक 80% उपज शक्ति पर चक्रीय लोडिंग (10⁶ चक्र) से गुजरता है, जिसमें कोई दरार या विरूपण दिखाई नहीं देता है।
