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        起伏成形技術在鍋爐制造業(yè)中的應用

        2014-11-24 08:22:26浙江特富鍋爐有限公司海寧314422白鶴峰葉元華鄧龍強盛大松葉畢彬
        金屬加工(熱加工) 2014年3期
        關鍵詞:加強筋美觀蓋板

        浙江特富鍋爐有限公司(海寧 314422)白鶴峰 葉元華 鄧龍強 盛大松 葉畢彬 鄧 亮 劉 洋

        1.起伏成形技術概念

        起伏成形是指金屬板材在力的作用下,使用模具使金屬板材的表面積增大,形成局部的凸凹,從而實現(xiàn)提高零件剛度、減少使用材料厚度,實現(xiàn)定位、裝飾等設計需求的一種材料成形工藝方法。

        起伏成形是在金屬板材上進行局部脹形的一種金屬加工過程,一般常用于零件定位、局部藝術裝飾、浮雕形壓制,或增強金屬板材剛度。據(jù)有關資料介紹,使用起伏成形的方法,在金屬板材上壓出合適起伏成形的凹坑、凸起或加強筋時,可使材料厚度減少1/2而不影響零件剛度。從而達到既提高產品美觀程度,又減少材料消耗,降低生產成本的積極效果。

        2.起伏成形技術在鍋爐業(yè)中的具體應用

        目前,國內在鍋爐上使用起伏成形加工的零件,主要是鍋爐的包裝板。如一般我們使用的瓦楞板。上海工業(yè)鍋爐廠等企業(yè)使用包裝成形板,起到了較好的使用效果。在20世紀70~80年代鍋爐行業(yè),一些企業(yè)采用起伏成形技術制作了燃煤鍋爐的前煙箱門蓋板(見圖1)和灰斗的上蓋板(見圖2),取得比較好的效果。制作的前煙箱門蓋板,厚度減少1/3以上,成形美觀,密封效果不錯。隨著國有企業(yè)改制,人員和設備變化,國內前煙箱門基本又回到平板設計的樣式?;叶飞仙w板也采用增加鋼板厚度或采用角鋼補強的方法制作。在這里,重新向各鍋爐企業(yè)推薦起伏成形工藝,就是希望在鍋爐行業(yè)推廣這項工藝技術,以減少材料使用量,降低生產成本,提高產品質量和鍋爐的美觀程度。

        根據(jù)我們初步估算,按我國目前鍋爐產量按1萬~1.2萬臺/a,6萬~7萬蒸噸計算。按每臺鍋爐節(jié)約鋼材50kg計算,一年可節(jié)約鋼材500~600t,價值約200萬元。

        國外鍋爐產品的美觀程度,遠高于國內產品,一方面是他們注重工業(yè)產品美術設計、色彩搭配,另一方面是采用了起伏工藝制作的包裝板與成形件,所以取得較好的視覺效果。

        圖1

        圖2

        起伏成形具體尺寸,根據(jù)相關資料介紹和工作經驗,在表1中給出了在我們鍋爐制造行業(yè)可能用到的起伏基本形狀、尺寸,供參考。起伏深度和寬度可參照表1并根據(jù)工件情況進行調整,以滿足工件補強要求為原則。特別是起伏深度,如果過淺達不到補強要求;如果過深可能會造成材料撕裂。進行設計時可根據(jù)式(2)進行估算或試壓后決定為宜。

        如果起伏形狀為封閉曲線,在相交處應采用圓角過渡,圓角尺寸選擇數(shù)值時應偏大一點為宜。如果在工件兩端終止,可按表2制作終止端。

        表1 起伏基本形式和尺寸

        起伏成形力,一般是按下式進行計算:

        式中 F——成形力(N);

        L——加強筋周長(mm);

        t——材料厚度(mm);

        Rm——材料抗拉強度(MPa);

        K——系數(shù),根據(jù)加強筋的寬度及深度來取。一般K值為0.7~1.0,當加強筋窄而深時取大值,寬而淺時取小值。

        表2 平面加強筋的基本形式和尺寸

        根據(jù)材料性能(見表3)和零件復雜程度,起伏成形可采用一次成形,或分幾次成形的方法成形。在分次成形的過程中,一般采用退火方法來恢復金屬材料的塑性指標。材料在每一次成形時能夠達到的極限伸長率。

        式中 L1——成形后沿截面材料長度(mm);

        L——成形前材料原始長度(mm);

        A——材料的伸長率(%)。

        表3 常用材料的力學性能

        我們常用金屬材料在沖壓起伏制作的過程中,金屬材料產生塑性變形,由于材料冷變形引起的硬化效應,材料力學性能發(fā)生變化,材料強度指標隨金屬材料變形程度的加大而增加,這種適度冷變形硬化,對我們的機械產品起伏制作,提高零件強度會起到積極的作用。

        3.起伏成形工藝應用特點

        起伏成形使用的機械設備;一般小形零件,只要計算壓力滿足要求,一般壓力機、摩擦壓力機都可以用于起伏成形。平板帶狀補強起伏(見圖2),使用普通折邊機也可以制作,但應該購買專用模具。大型零件應使用大型壓力機制作起伏?,F(xiàn)在一些企業(yè)的大型卷板機,在配有專用模具的情況下,也可以進行起伏制作??傊?,起伏制作設備,只要滿足計算壓力要求,可根據(jù)自己企業(yè)的情況靈活決定。產品設計時,設計人員和工藝人員應密切配合,根據(jù)產品技術要求,進行起伏設計,達到提高產品性能、節(jié)約材料,提高產品美觀程度的積極作用。

        起伏成形的模具,基本上均采用金屬模。對于薄板,也可采用橡膠模、聚氨酯橡膠模。小型零件和高速沖壓零件,模具應按照常規(guī)進行設計。在折邊機上制作起伏時,可以訂購專用模具。大型鍋爐附件使用油壓機成形時,由于成形精度要求低,制作模具時可采用相對簡單易行的方法制作。如圖3所示的煙箱門壓模,因為當時加工條件,此模具的制作就采用了簡單易行的方法,周邊采用圓鋼充當上模,字母采用氣割以后進行修磨的方法制作。制作材料使用耐磨性能較好16Mn,成功制作出合格的產品。

        圖3

        在工業(yè)鍋爐領域,此工藝可以使用在鍋爐底座、煙箱面板、灰門門板、一些蓋板及鍋爐外包裝的外包裝板等。鍋爐的煙風道,一般均采用大塊薄板制作,一些大型鍋爐由于使用鋼板較大,在鍋爐運行時,發(fā)生共振,產生很大噪聲。不得不采用加厚鋼板的方法或在外部焊接扁鋼、角鋼作為加強筋補強。如果采用制作起伏的方法進行補強,在不需要增加鋼板厚度的情況下,就可以起到補強效果。

        4.結語

        綜上所述,起伏工藝是一種投入不多,可提高鍋爐產品美觀程度,提高產品質量,減少材料消耗,降低生產成本,同時又行之有效的工藝方法。此工藝在鍋爐行業(yè)推廣,能夠為企業(yè)帶來良好的經濟效益,也可以創(chuàng)造良好的社會效益,具有很好的推廣前景。

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