【文章內(nèi)容簡介】 割縫處被加熱到燃點的金屬發(fā)生劇烈燃燒，并吹除掉燃燒后產(chǎn)生的氧化物，從而把金屬分割開來?？扇細怏w乙炔與氧氣的混合以及切割的噴射都是依靠割炬來實現(xiàn)的。 氣割的主要特點是：設(shè)備簡單、生產(chǎn)率高、成本低。特別適用于切割厚度較大的或形狀較復(fù)雜的零件的坯料。 沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 (注：圖中虛線為選板尺寸，實線為毛坯料尺寸。 ) 圖 4 筒節(jié)展開圖 邊緣加工 邊緣加工是將工件的邊緣或端面加工成符合工藝要求 的形狀和尺寸精度的加工工序。對下料后的零件進行邊緣加工，主要是為了：① 消除前道工序加工所產(chǎn)生的加工硬化層和熱影響區(qū)； ② 消除裝配、焊接工件邊緣或 自由邊 的各類缺陷，以提高結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量； ③ 提高結(jié)構(gòu)的表面質(zhì)量，也可為產(chǎn)品的后期制作創(chuàng)造條件 [5]。常用邊緣加工的方法為刨削、銑削和車削等切削加工工藝。本設(shè)計選用 B81050A型刨邊機進行邊緣加工。 筒節(jié)的卷制 卷制成形是將鋼板放在卷板機上進行滾卷成筒節(jié)，其優(yōu)點為：成形 連續(xù)、操作簡便、快速、均勻。 筒節(jié)的彎卷過程是鋼板的彎曲塑性變形過程。在卷板過程中，鋼板產(chǎn)生的塑性變形沿鋼板厚度方向是變化的。其外圓周受拉應(yīng)力伸沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 長，內(nèi)圓周受壓應(yīng)力縮短，中間層由于不受任何力保持不變。本設(shè)計選擇 40mm4000mm對稱式 三輥彎板機。其原理如圖 5所示。 圖 5 三輥卷板機卷制鋼板 1上輥 2下輥 3鋼板 1） 預(yù)彎 ① 預(yù)彎原理 用對稱式三輥卷板機彎卷鋼板時，鋼板兩端各有一平直段長度，由于沒有接觸上輥不發(fā)生彎曲，稱為剩余直邊。工藝上把平板端部到開始彎曲 的最小的距離叫做理論剩余直邊，其大小與設(shè)備及其彎曲形式有關(guān)。為了避免板料從輥筒間脫出，所以存在剩余直邊，而實際剩余直邊常比理論值大。 由于剩余直邊在矯圓時難以完全消除，并造成較大的焊縫應(yīng)力，故一般應(yīng)對板料進行板邊預(yù)彎，在卷板前要采用一定的辦法先將其兩端彎曲成所需要的曲率，使剩余直邊接近理論值，使鋼板都能彎曲成同一曲率。 ② 預(yù)彎的方法 卷板機預(yù)彎。凡可以進行不對稱彎曲的卷板機或帶彎邊墊板的三沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 輥卷板機都具有彎邊的能力。胎板厚度一般不小于卷制鋼板厚度的兩倍，所以選取厚度為 44mm，其 曲率半徑應(yīng)略小于被彎鋼板的半徑，預(yù)彎的長度一般要大于兩下輥中心距的一半，取 200mm，如圖 6所示。 圖 6 卷板機預(yù)彎 2） 對中 預(yù)彎后將鋼板放入卷板機上、下輥之間進行滾卷，注意將鋼板放正、對中，使工件的母線與輥子軸線平行，防止產(chǎn)生扭斜。對中方法可先在鋼板上劃出中線，然后與下輥表面的線槽對正，即可對中。 3） 卷圓 鋼板對中以后，就可以調(diào)下上輥壓住鋼板并使之產(chǎn)生一定的彎曲，開動機床進行彎曲。每滾卷一次行程，便適當調(diào)整上輥一次，經(jīng)過這樣多次滾卷后就可以將鋼板彎曲成所需要的曲率。 冷卷時考慮到回彈，要有一定的過 卷量，一般為 20～ 30mm，且當曲率達到要求時還應(yīng)在此曲率下多卷幾次。熱卷時不必考慮回彈。 4） 矯圓 一般矯圓分三個步驟： ① 加載 根據(jù)經(jīng)驗或計算將輥筒調(diào)到所需的最大矯正曲率位置。 ② 滾圓 將筒節(jié)在矯正曲率下滾卷 1～ 2圈（著重滾卷近焊縫區(qū)）沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 使整圓曲率均勻一致。 ③ 卸載 逐漸卸除載荷，使工件在逐漸減少的矯正載荷下多次滾卷 [1]。 縱縫裝配焊接 根據(jù)所選板材為 22mm 厚的 Q345D 鋼板，采用雙面埋弧焊，開X 形坡口。 定位焊采用焊條電弧焊，選用焊機型號 ZXG300。然后進行焊接， 選用埋弧焊機型號 MZ1000，該焊機為變速送絲，結(jié)構(gòu)特點是焊車式。 MZ1000 的焊絲送進速度由電弧電壓反饋控制，即依靠電弧電壓反饋對送絲速度進行控制，通過依靠電弧電壓反饋對送絲速度調(diào)節(jié)以及電流自身調(diào)節(jié)的綜合作用，保證弧長及燃燒穩(wěn)定。此類焊機適用于粗焊絲，使用陡降外特性的電源較好?？捎媒涣骰蛑绷麟娫?，可焊對接、角接、環(huán)縫或縱縫等接頭形式。電弧電壓自動調(diào)節(jié)是指當焊接系統(tǒng)受到外界干擾而使焊接規(guī)范偏離給定值時，系統(tǒng)能對弧壓進行自動調(diào)節(jié)，以保持弧壓不變。此焊機技術(shù)參數(shù)如表 4 所示。 表 4 MZ— 1000 焊機的技術(shù)參數(shù) 焊接電流 (A) 焊絲直徑 (mm) 送絲速度 (cm/min) 焊接速度 (cm/min) 電流類型 400～ 1200 3～ 5 50～ 200 25～ 117 直流或交流 筒節(jié)的縱縫裝配的制造過程中，至少有一條縱縫是在卷成形后組焊的，由于縱縫的組裝沒有積累誤差，組裝質(zhì)量較易控制。但是若彎卷過程控制不好，就會產(chǎn)生偏差，從而給組裝帶來麻煩。筒節(jié)的板料預(yù)彎質(zhì)量不佳還會造成縱縫棱角度超差，這時靠組裝過程來控制是無能為力的，而只能在筒節(jié)縱縫焊后矯圓工序中予以修正。 為了焊透保證焊接質(zhì)量，因而焊接坡口采用 X 型坡口，焊接方沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 法采用雙面埋弧焊 。要求待焊邊緣必須平直，保證間隙為 2mm。焊接外側(cè)的熔深為板厚的 40%50%,內(nèi)側(cè)要控制熔深達到板厚的60%70%，以保證焊透。 1） 焊前準備： ① 焊接坡口 本筒體壁厚為 22mm，開對稱 X 形坡口，其坡口形式如圖 7 所示。焊條需在 350℃ 下烘干 12h，焊劑需在 150℃ 下烘干12h。 ② 清理 在焊接前應(yīng)清除待焊部位及其周圍的油銹和污物等雜質(zhì)?？刹捎脵C械法，如用磨光機。 圖 7 筒體縱縫坡口示意圖 2） 焊接工藝參數(shù) 焊條電弧焊的定位焊采用直流電源反接。其工藝參數(shù)如表 5 所示。 沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 表 5 定位焊工藝參數(shù) 板厚 δ （ mm） 選用焊條直徑 （ mm） 采用焊條 電流 （ A） 電源 設(shè)備 22 E5015 200~250 直流 ZXG300 埋弧自動焊工藝參數(shù)如表 6 所示。 表 6 埋弧焊焊接工藝參數(shù) 焊層 焊接材 料 焊絲直徑(mm) 干伸長度(mm) 焊接電流 (A) 電弧電壓 (V) 焊接速度(cm/min) 第一層 H08MnA+HJ431 5 40 500~550 3234 3032 第二層 550600 3436 2830 第三層 550600 3638 3032 注： 所有焊接工藝參數(shù)均需經(jīng)焊接工藝評定試驗后確定。焊接工藝評定就是按照所擬定的焊接工藝，根據(jù)有關(guān)技術(shù)標準規(guī)定焊接試板，并從焊成試板中取出拉伸、彎曲、沖擊等試樣，測試試樣是否具備所要求的性能。 3）檢驗 罐體的對接焊縫需用 100%射線探傷，須符合 GB33232022《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》 Ⅱ 級標準。 封頭的制作工藝 封頭尺寸計算 封頭在壓制成形過程中，封頭在曲率半徑最小處變薄，為了保證其最薄處與容器壁厚相同，所選的毛坯料厚度比容器壁厚度 22mm 多2mm，即 24mm 厚的毛坯料板。坯料直徑（包括工藝余量）： 1 0 02)( ???? hDKDp g ? 沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 （ 22） 其中： Dp 毛坯料直徑， mm； gD 封頭內(nèi)徑， mm； h直邊量， mm； 100二次切割余量， mm； K封頭形狀影響系數(shù)橢圓形封頭 K=，取 K=； ? 壁厚； 代入數(shù)據(jù)： pD =（ 2800+24） +250+100=（ mm） 封頭展開毛坯尺寸如圖 8 所示。 圖 8 封頭展開圖 封頭沖壓 1）坯料加熱 封頭沖壓過程中鋼板的塑性變形很大，對于厚壁或沖壓深度過深的封頭，若在冷態(tài)下沖壓，不僅需大型壓力機，而且會使成形后封頭產(chǎn)生嚴重的冷作 沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 硬化，甚至形成裂紋。為保證封頭的質(zhì)量，提高材料的變形能力，對于壁厚較大或成形過程變形量大的封頭，多采用熱沖壓，本品即為熱壓，溫度約為 950℃ 。 由于在高溫下加熱，鋼板會發(fā)生氧化，隨著加熱溫度的升高，加熱時間的延長，氧化也更加劇，鋼板表面會脫碳，對于 Q345D應(yīng)盡量減少加熱時間，可采取 ? 850℃ 裝爐，均熱后保溫時間一般 ～。此外，為減少表面氧化帶來的不良影響，板坯可預(yù)先經(jīng)表面清理后涂刷保護涂料。 2）壓延力計算 tbxmDDpekF ??? )( ?? （ 23） 其中： e壓邊力影響 系數(shù)，有壓邊時 e=； K封頭形狀影響系數(shù)，橢圓形封頭 K=； pD 坯料直徑， mm； tb? 材料的高溫抗拉強度， MPa； ? 坯料板厚， mm； xmD 下模直徑 ， mm。 代入數(shù)據(jù)： F=（ ） 24610 ＝（ N） =（噸） 沖壓設(shè)備可采用大型四立柱式水壓機或油壓機。本設(shè)計選用 1000噸四柱式油壓機來壓制封頭。 因為壓制封頭時 ? /Dp 100≤1－ （ ? 為板厚； Dp 為封頭坯料直沈陽大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 徑）所以要采用壓邊圈，壓邊圈是用來防止起皺的，應(yīng)安裝在凹模上面，與凹模表面之間，留有 － 倍板厚的間隙。 由于 gp DD ? ==，所以 6? ≤Dp Dg ≤45? 。 因此，氮氣貯罐的封頭屬于中壁封頭，中壁封頭一般是一次沖壓成形，不需要特殊措施。 二次切割 修邊余量是考慮在成形加工工藝過程不穩(wěn)定時，較難掌握其變形及準確形狀，在下料時預(yù)先加放的 100mm 余量，沖壓加工后，再按正確的尺寸二次劃線，予以割 除。封頭沖壓完，其多余的直邊要借助于焊接回轉(zhuǎn)臺切割掉，切割同時還要進行坡口加工，以備部件裝配時使用。 影響封頭成形質(zhì)量的主要因素 影響封頭壁厚變化的因素很多，歸納起來，大致有下列幾方面： ① 材料的性能