楊銀帥，范光磊，徐吉光

（兗礦集團(tuán)機(jī)電設(shè)備制造廠，山東 鄒城 273500）

0 引 言

礦用移動(dòng)干式變壓器為井下用防爆設(shè)備，井下瓦斯環(huán)境要求防爆外殼必須具有良好的隔爆性與密封性，但變壓器在工作中因自身原因?qū)е聝?nèi)部溫度上升，如散熱不好容易引起因內(nèi)外溫差過高導(dǎo)致的爆炸事故，這與隔爆要求的密封性存在矛盾沖突。故變壓器在設(shè)計(jì)的時(shí)候外殼基本都采用薄壁波紋的形式，透過波紋縱深提高箱體散熱面積以達(dá)到散熱效果。在生產(chǎn)過程中如何提高波紋快速成型成為變壓器箱體制造的關(guān)鍵。

1 四波壓模的設(shè)計(jì)

1.1 單波壓型

變壓器箱壁波紋材質(zhì)為Q235A 鋼，內(nèi)凸臺(tái)縱深較大且箱壁較薄，在壓型作業(yè)時(shí)易撕裂或產(chǎn)生裂紋。

圖1

為防止裂紋的產(chǎn)生，在生產(chǎn)過程中普遍采取單波壓型，并加潤(rùn)滑液潤(rùn)滑最后雙邊修邊的方式。此方法雖可避免壓型作業(yè)時(shí)的撕裂，但由圖2 可以看出單波生產(chǎn)方式存在以下問題。

1）單波組對(duì)由于波紋較多，相應(yīng)增大了波紋壓型、波紋焊接、波紋修邊等多道工序的工作量。

2）單波壓模在壓型時(shí)為方便起模和保證單波尺寸，所設(shè)計(jì)的模具要有足夠的修邊余量。為滿足焊接組對(duì)時(shí)箱體整體尺寸，單波在壓型完成后必須修邊才能投入下步的波紋組對(duì)環(huán)節(jié)，但修邊不但浪費(fèi)時(shí)間同時(shí)也浪費(fèi)大量的原材料。

采用單波壓型的方式弊端很多，但采用多波壓型的方式又易產(chǎn)生裂紋。對(duì)此我們研究后提出了下面的方案。

圖2

1.2 方案分析

波紋材質(zhì)為厚4 mm 的Q235A 冷軋或熱軋鋼板，壓鐵工件沖壓工藝沖壓成型。采用等截面積法計(jì)算工件展開尺寸，由于工件是對(duì)稱的，所以將其按中間理論層簡(jiǎn)化成圖3 所示模型。

將模型分成A、B、C、D 四部分，其中B、D為圓弧段，A、C 為直線段。

圖3

1）Q235A 鋼的機(jī)械性能。Q235A 鋼的抗拉強(qiáng)度σb=432～461 MPa,屈服強(qiáng)度σs=253 MPa，延伸率為21～25。延伸率較小，屈服強(qiáng)度較大，說明Q235A 鋼的拉深性能不好。

2）確定修邊余量。計(jì)算時(shí)按材料中心線厚度計(jì)算

δ＝d凸/d=60÷27=2.2，故選取修邊余量δ=2.2 mm。

①小森陽(yáng)一以《「こころ」を生成する心臓(ハート)》，成城國(guó)文學(xué)，1985年3月”為開端用文本論的研究方法，與以三好行雄為代表的傳統(tǒng)研究方法展開了持續(xù)論爭(zhēng)。后又與人合著出版了《総力討論漱石の「こころ」》，株式會(huì)社翰林書房，1994年。

3）對(duì)零件的沖壓工藝分析。毛坯的相對(duì)厚度100（t/D0）=4.18，材料厚度t=4 mm；毛坯直徑D0=95.6 mm。材料的一次拉深系數(shù)m1=0.48～0.50，二次拉深系數(shù)m2=0.75～0.80，拉深相對(duì)高度h/d=0.42～0.51。

從數(shù)據(jù)可以看出，m1=36.4÷95.6=0.38，波紋一次不可能壓型成功，故采用兩次拉深成型的方法。

4）方案的確定。由沖壓工藝分析可知需經(jīng)兩道沖壓工序，由修邊余量δ=2.2 mm 知，波紋尺寸滿足多波沖壓條件。同時(shí)多波拉深進(jìn)行時(shí)工件內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也是相反的，應(yīng)力相互抵消后能增加材料的拉深變形，故依據(jù)一、二次拉深系數(shù)設(shè)計(jì)兩套落模胎具。終模如圖4。

圖4 合型效果圖

雖然增加了1 次落料模的制作，但是生產(chǎn)工序由以前的單波變成了現(xiàn)在的4 波，不但總體上節(jié)省了勞動(dòng)時(shí)間，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也省去單波雙邊修邊時(shí)材料的浪費(fèi)。

2 模具修復(fù)

2.1 存在問題

1）模具使用過程中容易發(fā)生沖芯各側(cè)位置的磨損量不同、模具表面不夠清潔易存在硬物等，都易使板材撕裂，撕裂的金屬微?；蛟乙赘皆诠ぷ鞑课坏谋砻?，在高壓下對(duì)沖芯磨損嚴(yán)重，產(chǎn)生較大劃痕。

2）沖模由于受沖擊振動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)，緊固件松動(dòng)使沖模各安裝位置發(fā)生相對(duì)變化從而影響對(duì)中性。

3）拉深件凸緣在拉深過程中起皺。壓力使用不當(dāng)，凸緣部位壓邊力太小，無法抵制過大的切向壓應(yīng)力，而引起切向變形，因而失去穩(wěn)定后形成皺紋。材料較薄也較易形成皺紋。

4）尺寸的超差。主要原因是模具的磨損、定位導(dǎo)向不良和沖件產(chǎn)生變形。模具在工作過程中刃口長(zhǎng)期高壓磨損，易產(chǎn)生毛刺或外形平面度超差及外形尺寸發(fā)生變化。同時(shí)導(dǎo)向不良及定位塊磨損、導(dǎo)料間隙大等原因也可造成尺寸的超差。

2.2 注意事項(xiàng)

1）磨具在每次安裝前要認(rèn)真檢查，用毛刷等工具清除外表面依附的雜物、贓物，同時(shí)要檢查模具的導(dǎo)向是否潤(rùn)滑良好。

2）模具每次使用前凹凸模工作面建議刷涂一遍潤(rùn)滑油，不但可以清除雜物，同時(shí)也可以起到潤(rùn)滑的作用。

3）長(zhǎng)期使用的模具要經(jīng)常檢查其緊固件是否存在松動(dòng)現(xiàn)象，每次工作前可合模一次檢查工作面是否有縫隙。長(zhǎng)期使用的模具可定期更換易拆卸且變形的緊固件。

4）長(zhǎng)期不用的模具刷涂防銹液后可用膠布等防水薄膜將其覆蓋放置，防止生銹。

5）模具使用過程中如發(fā)現(xiàn)尺寸超差現(xiàn)象一定要及時(shí)停止作業(yè)及時(shí)刃磨，防止模具刃口的磨損加速、偏差加大，從而降低模具使用壽命且無法保證產(chǎn)品質(zhì)量。

6）模具工作時(shí)要控制壓力輸出，大型壓力機(jī)建議使用鎖壓裝置，不要因?yàn)閴毫^大而導(dǎo)致模具變形。

7）模具拆卸運(yùn)送過程中要注意對(duì)刃磨口及導(dǎo)向裝置的保護(hù)，不得隨意擺放野蠻丟棄模具。

2.3 模具修復(fù)

1）刃磨。沖壓生產(chǎn)中對(duì)模具進(jìn)行合理的刃磨。當(dāng)發(fā)現(xiàn)刃口變鈍、毛刺加厚且分布不均、工件尺寸超差等一系列問題時(shí)要考慮對(duì)模具進(jìn)行刃磨。刃磨必須根據(jù)刃口端面和側(cè)面實(shí)際磨損情況而定。刃磨時(shí)要注意實(shí)測(cè)沖件尺寸，防止因此刃磨引起的尺寸超差。

2）焊補(bǔ)。激光沉積焊接是與許多傳統(tǒng)的模具修復(fù)方法不同的一種新的有效方法。磨損區(qū)域可以用激光沉積焊接來填充，所用焊絲的直徑為0.4 mm。修復(fù)之后，模具和插件的使用壽命至少與全新的部件大致相當(dāng)。焊接沉積物的高度大約為0.5 mm，硬度為52 HR。

普通焊補(bǔ)技術(shù)要注意焊熔性，模具一般采用高硬材質(zhì)的材料，采用的焊絲也要求為高強(qiáng)焊絲，為防止模具生銹，不銹鋼焊絲在模具焊補(bǔ)中應(yīng)用亦比較廣泛。

3）激光熔覆技術(shù)在模具焊補(bǔ)中的應(yīng)用。激光熔覆是指在被熔覆的基體表面放置特定的涂層材料，通過高能激光束照射加熱，使之與基體表面融化并快速凝固，形成稀釋度極低與基體材料呈冶金結(jié)合的表面涂層，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化性能的工藝方法。

模具表面磨損嚴(yán)重時(shí)使用激光熔覆技術(shù)可以在模具表層形成一層致密的保護(hù)層，耐磨、抗氧化性能突出。是模具修復(fù)的一種新思維。同樣激光熔覆成本較高，且熔覆完畢后還要有后期的磨削加工，低成本模具不建議使用。

3 結(jié) 語(yǔ)

4 波壓模的設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的測(cè)試中不但大大提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)提高了材料的利用率，降低人工成本，對(duì)變壓器箱體后續(xù)的水壓試驗(yàn)也是一項(xiàng)重要的結(jié)構(gòu)保障。新的模具修復(fù)技術(shù)的討論亦希望對(duì)以后模具的修復(fù)提供幫助。

［1］ 全國(guó)防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB3836.1-2010 爆炸性環(huán)境第一部分：設(shè)備通用要求［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［2］ 全國(guó)防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB3836.2-2010 爆炸性環(huán)境 第二部分：由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［3］ 全國(guó)防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB3836.3-2010 爆炸性環(huán)境 第3 部分：由增安型“e”保護(hù)的設(shè)備［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［4］ 張顯力.防爆電氣概論［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［5］ 中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)防爆電器分會(huì).防爆電器產(chǎn)品手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［6］ 楊學(xué)東.箱式變電站設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題［J］.電氣制造，2008（9）：52-53.

［7］ 陳劍鶴.模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［8］ 李亞江.激光焊接/切割/熔覆技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.