焊接式扇形板變形量的控制

程華

摘 要：本文主要介紹了焊接式扇形板從毛坯制作到加工至成品過程中產(chǎn)生變形量的控制，在毛坯至成品的過程中采用了相關(guān)的措施和方法，最終保證了扇形板的設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：焊前加工;焊接順序及方向;焊接工藝塊;加工扇形板內(nèi)腔;預(yù)組裝;精加工

此種焊接式扇形板是使用在國內(nèi)某鋼廠檢查站開卷機(jī)設(shè)備上的，鋁板的帶寬度在1000-2200mm之間，鋁板的厚度在02-8.0mm（最大厚度為10mm），鋁板的穿帶速度為300m/min，鋁板的屈服點(diǎn)為350N/mm，扇形板的總長(zhǎng)為3290mm，扇形寬度為395.64mm厚度為45mm根據(jù)設(shè)計(jì)要求扇形板的厚度公差只允許s≤2mm、真圓的跳動(dòng)在≤0.1mm范圍，本公司在制作的常規(guī)冷軋線上的扇形板總長(zhǎng)一般在1800mm左右，而毛坯形式一般為鍛件，對(duì)扇形板跳動(dòng)、厚度的要求沒有這么高，面對(duì)這樣的要求在從毛坯制作開始到加工結(jié)束，采用了相關(guān)的措施和方法最后滿足了產(chǎn)品的要求。

1 焊接式扇形板基本結(jié)構(gòu)和工作過程

扇形板材料為Q345D，內(nèi)腔有9擋斜面滑塊，斜面滑塊上安裝銅滑塊;頭部有一塊Φ230*145的凸臺(tái)（為主要受力部位），此凸臺(tái)主要用來固定十字頭;十字頭連接在拉桿的頭部，拉桿尾部連接旋轉(zhuǎn)油缸;通過旋轉(zhuǎn)油缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)銅滑塊與芯軸斜面之間的滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)扇形板最大圓、真圓、最小圓尺寸的變化。主要結(jié)構(gòu)見附圖：

2 毛坯制作中變形量的控制

2.1 毛坯成型過程

由于扇形板單件夾角為90°采用此特性，將t=60的鋼板加熱后圈成半圓，然后將半圓通過火焰切割一剖為二，扇形板設(shè)計(jì)厚度為45mm，采用60mm的鋼板，外圓弧留10mm余量、內(nèi)圓弧留5mm余量。由于是采用鋼板加熱后圈圓，圈圓后將會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，火焰切割后將扇形板毛坯進(jìn)行回火處理，消除圈圓過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。

2.2 焊前加工

回火后的扇形板毛坯，先進(jìn)行根據(jù)焊前加工圖對(duì)毛坯進(jìn)行劃線，保證外圓10mm、內(nèi)圓5mm的余量，將內(nèi)圓弧、Φ230、焊接滑塊的平面，按照焊前加工圖加工至要求，加工完為了消除加工過程中產(chǎn)生的加工應(yīng)力，再次對(duì)扇形板進(jìn)行熱定型進(jìn)一步消除加工后產(chǎn)生的應(yīng)力。（附圖為焊前加工示意圖）

2.3 焊接成形

扇形板中的滑塊四周角焊縫的高度為10mm，外圓還有10mm余量，為了防止在焊接滑塊過程中產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形，而產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形主要是焊件在焊接過程中經(jīng)受了不均勻的加熱及冷卻，在焊接熱過程中的作用焊接構(gòu)件中產(chǎn)生了應(yīng)力狀態(tài)及形狀、尺寸的變化。采用合理的焊接順序及方向，在焊接過程中先將扇形板平放在平臺(tái)上，先焊收縮量較大和工作時(shí)受力大的焊縫，使其盡量能夠自由收縮和內(nèi)應(yīng)力合理分布，在焊接時(shí)焊縫收縮自由。焊接完扇形板做退火處理。

3 加工過程的變形量控制

3.1 毛坯劃線和焊接工藝塊

扇形板加工前，先在外圓上焊接三擋工藝塊，這樣便于扇形板的定位與壓緊。

3.2 扇形板機(jī)械加工過程

先加工工藝塊，然后以工藝塊定位，粗加工扇形板內(nèi)腔及相關(guān)尺寸，粗加工完對(duì)扇形板做一次熱定形，重新劃線加工工藝塊再以工藝塊定位，精加工內(nèi)腔及相關(guān)尺寸，由于扇形板外圓余量為10mm，余量比較大，如果就這樣進(jìn)行預(yù)組裝后車外圓，將會(huì)產(chǎn)生很大的切削應(yīng)力從而引起扇形板的變形，先將工藝塊去除，然后將銅滑板安裝在扇形板的滑塊上，接著將四個(gè)扇形板與芯軸進(jìn)行預(yù)裝（不對(duì)銅滑塊面與芯軸斜面的進(jìn)行研配）上車床進(jìn)行粗車粗車完單邊留3mm余量，在粗車的過程中要嚴(yán)格控制好切削三要素（吃刀量、轉(zhuǎn)速、走刀量）粗車完，進(jìn)行解體重新組裝，這次組裝要對(duì)銅滑塊面與芯軸斜面采用紅丹粉進(jìn)行研配，研配完進(jìn)行組裝，在進(jìn)行粗車、精車、精磨等工序。

4 結(jié)語

經(jīng)過從毛坯成型開始就通過熱處理來處理折彎產(chǎn)生的應(yīng)力，在焊接過程中采用合理的焊接順序及方向，在加工中合理選擇切削三要素，并在精加工前增加一道熱定形工序來進(jìn)一步的消除加工應(yīng)力，在加工外圓時(shí)，考慮到外圓余量過大，通過兩次預(yù)組裝來減少在車削過程中帶來的加工應(yīng)力，經(jīng)過這些過程中控制最后使扇形板滿足了設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，2002（第四版）.

[2]王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社，2013（第三版）.

[3]徐烈烜.工程力學(xué).同濟(jì)大學(xué)出版社，2008（第二版）.

[4]王伯平.互換性與測(cè)量技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2005（第二版）.