董雪，張學(xué)亮

（沈陽漢德科技有限公司，遼寧 沈陽 110031）

真空壓力浸漬爐是為了適應(yīng)纖維增強(qiáng)和顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的生產(chǎn)而研制的一種專用設(shè)備，用于金屬基復(fù)合材料的研究和生產(chǎn)。本文對(duì)其中一種類型的真空爐進(jìn)行制造方面的闡述，目的是為了本廠及其他企業(yè)制造相關(guān)的大型設(shè)備提供一些參考。

1 設(shè)計(jì)

1.1 工藝參數(shù)

容器內(nèi)：設(shè)計(jì)壓力為9.8 MPa/FV，工作壓力為8 MPa，設(shè)計(jì)溫度為200 ℃，工作溫度為180 ℃，介質(zhì)為惰性氣體。

夾套和水套板：設(shè)計(jì)壓力為0.5 MPa，工作壓力為0.15～0.3 MPa，設(shè)計(jì)溫度為85 ℃，工作溫度為28、70 ℃

介質(zhì)：冷卻水。

1.2 材料

內(nèi)筒體采用 Q345R 鋼板，應(yīng)符合 GB/T 713—2014的規(guī)定，并進(jìn)行100%UT檢測(cè)，按NB/T47013.3—2015中的 II級(jí)合格。

夾套采用 Q235B鋼板，應(yīng)符合 GB/T 150.2—2011附錄D及GB/T 3274—2007的規(guī)定，且鋼中的S≤0.020%，P≤0.030%。

16Mn鍛件應(yīng)符合 NB/T47008—2017標(biāo)準(zhǔn)的Ⅲ級(jí)的規(guī)定。

2 制造過程及要點(diǎn)

真空壓力浸漬爐主要由上爐蓋、上下卡箍、爐體、下爐蓋、水套板及夾套水冷系統(tǒng)組成，上下爐蓋與爐體采用快開式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.1 上爐蓋及水套板

由爐蓋、水套板及O型圈組成，水套板通過螺栓把接在爐蓋下端面。通過雙道O型圈密封。里外O型圈所包圍的間隙為冷卻水流通的通道，降低爐蓋熱量。

水套板安裝在爐蓋下端面，這就要求兩件之間有很多孔需要配鉆，增加了加工難度，如果分開加工，稍有偏差，孔與孔之間就對(duì)應(yīng)不上。與爐蓋接觸一面的水套板平面上加工有8個(gè)環(huán)形槽，槽與槽之間開有縱向槽，這樣就形成了圓周環(huán)形的水循環(huán)通道。

上爐蓋采用16MnⅢ鍛件，理論上應(yīng)采購成品件，齒都加工好回廠?？紤]到經(jīng)濟(jì)及采購時(shí)間，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)圓周齒回廠后自行加工，加工方法為利用水焊仿形切割機(jī)按已畫好的齒形進(jìn)行切割，實(shí)際切割要比圖紙尺寸各個(gè)方向小2 mm，，剩下2 mm的余量通過砂輪修磨至圖紙要求的尺寸，并增加在齒表面進(jìn)行100%MT檢測(cè)，按NB/T47013.4—2015中I級(jí)合格，檢查修磨后的表面是否有裂紋等影響強(qiáng)度的缺陷。按二次加工圖進(jìn)行加工，其中9-M12螺紋孔需要與水槽板上9-?13孔配鉆。在爐蓋上的水套板冷卻水進(jìn)出口的定位尺寸偏差±0.2 mm，一定滿足圖紙要求。

2.2 水套板的水壓試驗(yàn)

水套板與上爐蓋通過密封圈及螺栓把接，形成一個(gè)封閉的環(huán)形水腔。此腔的作用是為了帶走容器內(nèi)產(chǎn)生的熱量。為了檢查其密封性，需要單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行水壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)壓力為0.64 MPa。試驗(yàn)合格后需要拆下水套板，將其殘留的水漬清理干凈，保證在到達(dá)用戶現(xiàn)場(chǎng)使用前其環(huán)形水腔內(nèi)是干凈無銹蝕的。

2.3 上下卡箍

此卡箍與以往的卡箍結(jié)構(gòu)略有區(qū)別，因工藝原因，卡箍只在靠近爐蓋一側(cè)有均布齒，靠近法蘭側(cè)無齒。為了使卡箍能安裝在法蘭上，只能將卡箍一分為二，安入法蘭后在通過連接板連接，使之成為一體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)爐蓋的開啟與關(guān)閉。該件的加工工藝過程與爐蓋大體相一致，采購回一次加工件，一側(cè)的齒也是采用水焊仿形切割，后續(xù)與2.1同，不再贅述。

卡箍分瓣是一制造難點(diǎn)，圖紙要求切割后的間隙不大于3 mm，以保證卡箍連接后的圓度在圖紙要求的尺寸范圍內(nèi)。如果間隙過大，連接后就有可能會(huì)出現(xiàn)橢圓，安裝不進(jìn)去。通過加工工藝對(duì)比分析，采用線切割加工能滿足圖紙要求且理論上間隙只有0.2 mm。為了防止卡箍被切割后從床子上掉下來，需要做一工裝，在待切割兩側(cè)卡箍圓周方向各焊接一鋼板，并伸出卡箍厚度方向，兩鋼板通過一橫向鋼板焊接，組成一矩形框架，這樣線切割分瓣后卡箍仍為一整體。

從加工床上卸下來，將事先壓制好的連接板焊接于分瓣處，配鉆螺紋孔。

在組裝卡箍及連接板后，測(cè)量其間隙為0.2 mm，滿足了圖紙的要求。

平蓋、下封頭堆焊制造，待堆焊面進(jìn)行100%MT檢測(cè)；堆焊前均勻預(yù)熱，預(yù)熱溫度≥80 ℃；采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊堆焊；在預(yù)熱溫度下堆焊過渡層，堆焊過程采用連續(xù)堆焊，一直保持預(yù)熱溫度；堆焊過渡層后表面進(jìn)行100%PT檢測(cè)；在室溫下堆焊面層，層間溫度控制在≤150 ℃，堆焊層厚度應(yīng)均勻，焊道間搭接應(yīng)平整，不平度≤1.5 mm，不得有缺口和咬肉，面層厚度不小于3 mm，堆焊面層表面進(jìn)行100%UT和100%PT；堆焊層化學(xué)成分測(cè)定，采用與平蓋下封頭相同規(guī)范、相同焊工的堆焊方法堆釘，測(cè)定堆焊面層以下3 mm處的化學(xué)成分，要求與焊絲化學(xué)成分一致。

2.4 爐體

爐體由上法蘭、筒體、下法蘭組焊而成。上下法蘭為一次加工件，回廠后與筒體組焊，組焊后其環(huán)向焊接接頭應(yīng)進(jìn)行100%RT檢測(cè)，按NB/T 47013.2—2015的Ⅱ級(jí)合格，技術(shù)等級(jí)AB級(jí)。

無損檢測(cè)合格后對(duì)兩道環(huán)焊縫采用履帶式陶瓷電加熱器進(jìn)行局部熱處理，并出具熱處理曲線報(bào)告。

以加工好的法蘭內(nèi)徑中心線為基準(zhǔn)加工法蘭端面、O型圈密封面及背面。保證三面的垂直度允差≤0.12 mm。

與密封圈接觸的表面加工精度必須滿足圖紙要求，加工后的表面不得存在環(huán)向刀花。

2.5 下爐蓋

下爐蓋與上爐蓋相比，圓周方向沒有齒，但中心孔的加工尺寸、位置公差及粗糙度要嚴(yán)格得多。且中心孔處的3個(gè)環(huán)向密封槽加工后的尺寸無法測(cè)量，故采用數(shù)控車床進(jìn)行加工，滿足圖紙要求。加工后對(duì)密封槽進(jìn)行清理。

2.6 設(shè)備密封圈的安裝

保持安裝環(huán)境清潔，防止灰塵進(jìn)入密封槽部位。對(duì)O型圈的表面進(jìn)行清潔，同時(shí)對(duì)密封槽部位尤其是接觸密封面部分進(jìn)行徹底清潔。如果有硬質(zhì)顆粒進(jìn)入，很可能在安裝及運(yùn)行過程中對(duì)O型圈表面造成嚴(yán)重的損傷，從而降低產(chǎn)品的整體使用壽命。

2.7 內(nèi)筒體水壓試驗(yàn)

上下爐蓋在下到爐體過程中，應(yīng)均勻下放，在爐蓋下到爐體邊緣時(shí)，應(yīng)用水平儀測(cè)量爐蓋水平度，如有傾斜，應(yīng)隨時(shí)調(diào)整，保證平蓋四周均勻受力，不得使用蠻力及鐵質(zhì)工具，應(yīng)通過爐蓋的自重自由下降，在爐蓋完全下降后測(cè)量其爐蓋與爐體法蘭面之間的間隙來確定爐蓋是否完全進(jìn)入爐體內(nèi)，以免安裝卡箍時(shí)出現(xiàn)安裝不進(jìn)去的現(xiàn)象。

分瓣的卡箍單獨(dú)安裝在法蘭外圓后用連接板通過螺栓把接為一整體，并用錐形銷進(jìn)行定位，防止連接板松動(dòng)，旋轉(zhuǎn)卡箍是否有卡阻現(xiàn)象。

3個(gè)組件組裝完畢后進(jìn)行水壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)壓力為13.33 MPa。試驗(yàn)合格后應(yīng)打開爐蓋，將筒體內(nèi)的水漬清除干凈并用壓縮空氣吹干，防止產(chǎn)生銹蝕。

2.8 夾套水壓試驗(yàn)

鑒于該設(shè)備上下端均有法蘭，夾套卷制成形后無法從一端套入，故夾套采用分瓣包扎形式。夾套滾制成形后將縱縫粘點(diǎn)后再校圓。校圓后從縱縫處切割為兩瓣。

將分瓣夾套包扎于內(nèi)筒體外側(cè)，焊接后對(duì)其焊縫進(jìn)行100%MT檢測(cè)，夾套水壓試驗(yàn)壓力為0.64 MPa。試驗(yàn)合格后將夾套內(nèi)的水漬清除干凈并用壓縮空氣吹干。按工藝要求外協(xié)噴砂除銹，回廠后按涂漆工藝進(jìn)行噴漆，包裝后發(fā)貨。

3 結(jié)束語

該種試驗(yàn)用真空爐類型，在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)制造上都沒有可參考的經(jīng)驗(yàn)，且試驗(yàn)設(shè)備的技術(shù)質(zhì)量要求極為嚴(yán)格，我廠仔細(xì)研究圖紙并隨時(shí)與用戶溝通，了解用戶需求，把在實(shí)際制造過程中出現(xiàn)的問題及時(shí)匯總、總結(jié)并消化，最終完成了預(yù)期目標(biāo)。它的順利完成，為后續(xù)制造大容積的真空爐提供了技術(shù)資料和制造方面的寶貴經(jīng)驗(yàn)，結(jié)束了以往高精尖的真空爐依賴進(jìn)口的尷尬局面，降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。。