何川
本公司自建廠開始一直生產(chǎn)“金屬波紋管補償器”,經(jīng)驗比較豐富,但城市供熱用“套筒補償器”從未接觸過,所以此次試制從設(shè)計、工藝加工、工裝等等,均屬于全新的領(lǐng)域。
一、課題的提出
(1)芯管組件的壁厚達(dá)28mm,外殼組件最大直徑1020mm,總體長度最長1008mm。因為筒體壁厚,所以對焊接質(zhì)量提出了嚴(yán)格的要求。
(2)粗糙度要求高。芯管與外殼組件的密封槽、密封面需要鍍鉻,為保證密封效果,對鍍鉻面的機加粗糙度要求較高。芯管與外殼組件長度最長達(dá)555mm,立車時夾壓不穩(wěn),機加粗糙度不易達(dá)到要求,需要特制工裝來保證產(chǎn)品質(zhì)量。
(3)安裝套合芯管組件與外殼組件需要較高的同軸度。芯管組件與外殼組件的單邊間隙是0.3mm~0.6mm,芯管組件外壁套上密封圈后,與外殼組件內(nèi)壁為過盈配合,所以安裝時必須保證芯管與外殼的同軸度,即是外殼組件中心軸要垂直于放置芯管組件的平面,同時需小心調(diào)整同軸度,保證密封面不能被對方劃傷。
(4)耐壓需要采用新方法。套筒補償器兩端均為焊道坡口,所以常規(guī)產(chǎn)品耐壓試驗所使用的夾壓方式無法適用,需重新設(shè)計制造工裝。產(chǎn)品要求試驗壓力達(dá)到3.75MPa,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出常規(guī)產(chǎn)品的最大壓力1.5MPa,對耐壓工裝的密封控制也提出了新的要求。
二、套筒補償器制造方案的研究確定
基于以上特點和難度,我們研究該種套筒補償器的制造方案如下:
(一)轉(zhuǎn)接管與外殼組件以及芯管組件環(huán)焊縫焊接方式的確定
C02焊方法具有效率高、熔敷速度快、焊接效率高等特點,但也存在易出氣孔,容易造成未焊透、成形不易控制等缺點。氬弧焊方法焊接質(zhì)量好,易操作,焊縫成形易控制,鑒于以上兩種焊接方法的特點,我們決定采用CO2焊為主,氬弧焊為輔,夾壓在焊接變位機上進(jìn)行焊接。
(二)芯管組件與外殼組件的機加方式
芯管組件與外殼組件均為筒體形式,且長度最長達(dá)555mm,分別要求機加兩端及內(nèi)壁、外壁。此種形式的產(chǎn)品使用立車機加時,穩(wěn)定性差,加工面易產(chǎn)生波紋。
芯管組件的機械加工:主要機加尺寸集中在一端,長度約140mm,粗糙度要求1.6。車間研制了加長夾爪,分別從內(nèi)和外二個方向各四點夾壓芯管組件不需機加部位,夾爪至高點接近機加面,最大限度減少顫動。
外殼組件的機械加工:外殼組件主要機加面為筒體內(nèi)壁,從上到下整個機加面粗糙度要求均為1.6。同樣使用了如芯管組件的加長夾爪,因為內(nèi)壁需要全部車削,只能從外部進(jìn)行夾壓。為彌補不足,制作圓形套環(huán)工裝,使用螺栓多點加固筒體,減少振顫。雖然最大程度減少了工件的顫動,但是由于種種不利因素導(dǎo)致車削效果不理想,最后采用砂布輪打磨的方式給予解決。手工打磨無法保證圓度,所以制作小工裝將砂輪機夾壓在立車刀架上,利用車床的勻速進(jìn)給進(jìn)行打磨,砂布輪韌性好不存在因為磨損導(dǎo)致的產(chǎn)品尺寸偏差。此法極好的解決了外殼組件內(nèi)壁的粗糙度問題。
(三)芯管組件與外殼組件的安裝套合
為保證芯管組件與外殼組件的同軸度,利用油壓機來進(jìn)行安裝。將外殼組件的法蘭夾壓在油壓機上滑塊上,芯管組件芯管部位朝下,置于工作臺上,調(diào)整位置與外殼組件同軸。點動油壓機上滑塊緩慢下落,套合在芯管組件上,隨時微調(diào)芯管位置,保證同軸度,小心磕碰劃傷。外殼組件落到極限位置后,拆卸法蘭夾塊,芯管下面、法蘭上面放置支撐,反向?qū)⑿竟芙M件頂出。
(四)耐壓試驗
芯管組件與外殼組件之間屬于滑動接觸,在做耐壓試驗時,需先將兩組件用角鋼、槽鋼等支撐物進(jìn)行固定。鑒于套筒補償器兩端均為坡口,水壓工裝不能夾壓,且各個補償器長短不一,因此最后決定使用油壓機壓緊兩端水壓蓋板以進(jìn)行水壓試驗。為方便排水、排氣,下蓋板側(cè)面進(jìn)行鉆孔安裝注水口及水壓表,上蓋板側(cè)面鉆孔安裝排氣口逆止閥。使用油壓機壓緊蓋板后(點動壓緊,注意密封圈狀態(tài),壓的過緊易造成密封圈的損壞,過松則無法實現(xiàn)密封),充水進(jìn)行耐壓試驗。
(五)法蘭的拼接
法蘭和壓蓋為Ф外1020和Ф內(nèi)882或Ф外1020和Ф內(nèi)724的圓環(huán)。外徑大,內(nèi)外差徑小,如全部采用板材整體下料,則所材料損耗過大。為降本增效,將法蘭三等分后套材下料,在最大程度上節(jié)約了原材料。
法蘭焊接時,開600K形坡口,雙面焊接。焊后使用油壓機校平。鉚裝外殼組件前,將法蘭單立車見平,未機加面鉚裝在端面,以便整體機加時一起加工。
三、套筒補償器制造過程的質(zhì)量控制
(1)筒體的成形由滾床進(jìn)行,焊后的校形十分重要,筒體的圓度必須嚴(yán)格控制在±1mm的公差范圍內(nèi),否則對鉚裝和焊接包括機加都會帶來困難,不易保證質(zhì)量并造成外觀缺陷。芯管組件環(huán)縫焊后壁厚不同,只能單節(jié)進(jìn)行校正后才可進(jìn)行環(huán)縫的組對及焊接,焊后是無法進(jìn)行滾圓校正的。無論是芯管組件還是外殼組件,在焊接后機加前都需要二次校正,控制筒體圓度在±1mm的公差范圍內(nèi),以保證機加后筒壁厚度不超差。
(2)芯管組件和外殼組件在機加夾壓時,在保證產(chǎn)品穩(wěn)固性的同時不能過緊,由其是局部位置的過緊。芯管組件的四點夾壓以及外殼組件的套環(huán)夾壓,要求在校緊螺栓時力度均等,防止筒體因夾壓變形,導(dǎo)致松夾后回彈,引起的圓度尺寸超差,嚴(yán)格控制機加后圓度在±0.5mm范圍。
四、結(jié)論與效益分析
(1)法蘭套材使法蘭材料損耗由原來所需板材32.6噸,節(jié)約至11噸。法蘭的成本減少到原來的1/3,在很大程度上提高了產(chǎn)品效益。
(2)通過上述的工藝措施保證了套筒補償器整體質(zhì)量符合技術(shù)要求,滿足客戶要求。送貨后客戶經(jīng)過比對,我公司生產(chǎn)的套筒補償器,無論是外觀質(zhì)量,還是尺寸公差均較其它廠家優(yōu)秀,對我公司生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量給予了極大的肯定。