H1735型振动筛是永平铜矿选矿厂矿石筛选的重要设备, 其核心组成部件是筛框, 筛框是典型的“凹槽”形框架式金属结构件。其尺寸精度要求高, 加工制作难度大, 该种结构形式属异形上下不对称结构, 焊缝不对称, 如果装焊工艺不好, 就会使筛框产生变形, 影响振动筛的尺寸精度及其质量。如图1。
1 结构特点
振动筛筛框高、宽2米, 长近4米, 重达2t, 外形尺寸大, 呈“凹槽”形结构, 材质为Q235, 主要材料侧板厚δ=8mm, 其余板厚为δ=10、12mm, 结构单薄, 刚性较差。而其振动频率高, 工作时始终处于被矿石撞击、振荡状态, 故该产品技术加工和质量要求高, 否则, 焊缝易开裂, 结构易变形, 造成两边侧板中心轴孔不同心, 影响传动轴运转, 使用周期将大大缩短。
2 问题分析
该产品过去主要存在如下问题: (1) 两侧板的Ф490+0.60孔同心度误差太大; (2) 装焊时没有使用专用组装胎具, 而使相关尺寸精度未达到要求; (3) 侧板焊接施工不合理, 侧板变形严重, 未采取控制变形的措施; (4) 焊接质量差、咬边、未焊透等缺陷影响其疲劳强度, 满足不了高负荷的使用要求。
针对这些问题, 技术人员总结多年对铆焊结构件的制作经验, 查阅有关技术资料, 认为制定了合理可行的组装焊接及防止变形的工艺, 可以取得了理想的效果。经研究分析, 决定主要利用胎具、工装来保证装配精度, 利用焊接顺序等工艺来控制焊接变形。
3 制作过程
3.1 前期准备
为保证加工质量, 施工人员应熟悉图纸和技术资料, 选配好加工设备, 做好焊接工艺评定, 编制好工艺卡片。
该工件属Q235材料, 焊接性能很好。由于其外形尺寸大, 属开放型框架结构, 刚性不足, 所以要考虑采用何种工艺措施, 来减小焊接变形。侧板与筋板的焊接只在单面外侧 (即一个面) , 这种情况侧板易产生变形, 焊后也难以矫正变形。手工电弧焊施焊很难保证产品要求, 经试验, CO2焊的优势是输入热比手工电弧焊小, 焊完不经矫正能控制在公差范围内, 而CO2气体保护焊接效率高, 工件焊接变形小, 焊缝影响区和应力小, 电弧加热集中。决定采用CO2气体保护焊机作为焊接电源。
3.2 制作工艺
3.2.1 备料
对采购的钢材要求有质量保证书, 保证原材料的平面度要求, 侧板平面度≤0.5 m m。
3.2.2 下料
采用精度较高的半自动切割机进行下料, 尺寸公差控制在±1mm内, 各板材之间的装配间隙一般要求在2mm以下。对下料后的工件进行平整矫正, 除锈, 消除待焊部位及两侧的油污、铁渣等杂质。
3.2.3 侧板装配
(1) 组装点焊侧板前, 先将扁钢 (即筋板) 压弯做成反变形, 变形时根据不同位置制订不同的变形量, 周边横向扁钢反变形量为5 m m~6 m m, 纵向及中间扁钢反变形量为3 m m~4 m m。
(2) 用火焰切割好侧板上490mm孔 (须放加工余量) , 把两法兰点焊在侧板上。
(3) 为保证装配质量, 必需控制装配间隙在规定的范围内, 尽量保证各零件之间贴合状态良好。
(4) 装配顺序, 先将边缘扁钢与侧板点固, 紧接着点固两边扁钢, 再点固中间扁钢, 最后点固法兰。
(5) 侧板和全部扁钢点焊固定好后, 用压板将侧板刚性固定在较厚的钢板或组装平台上待焊, 压板数量有10件即可。
3.2.4 侧板焊接
(1) 严格控制焊接参数及焊接热输入, 能有效控制焊接变形, 为此在焊接侧板时, 采用小电流, 低电压、高焊速。选用φ1.2mmHo8Mn2SiA焊丝, 焊接工艺参数为焊接电压22V~26V, 焊接电流120A~130A, 焊接速度0.3~0.4m/min。
(2) 焊接顺序, 选择合理的焊接顺序是控制和减小焊接变形的有效措施之一。侧板焊接采用分段对称焊接, 从中间向两边焊接, 交替进行施工, 连续一次性焊完。对于长焊缝, 为减小变形, 应采用分段退焊或分段跳焊法焊接, 以减小热量的集中输入。
(3) 焊后待工件完全冷却到室温后, 清除焊渣等, 24小时后, 松开压板, 检查侧板的平面度, 满足平面度≤1.5mm的要求, 用同样的焊接方法组焊另一面侧板, 然后转加工车间加工φ490孔等孔和法兰面。
3.2.5 筛框整体装配
在形位尺寸要求较高的焊接件加工中, 焊接加工一般作为中间工序, 焊后通过机床加工来保证设计尺寸要求。由于筛框外形尺寸大, 受结构和加工设备条件限制, 焊接就只能被作为最后一道工序来保证设计尺寸要求, 因而只有通过设计工装胎具来保证筛框尺寸精度要求。
(1) 为确保装配精度, 保证筛框中心孔的同心度, 必须制作一套组装定位胎具, 胎具的尺寸按振动筛中心轴壳体的尺寸为依据, 简化不相关尺寸, 两端尺寸按原备件加工, 保证法兰面的平行度和与孔的垂直度要求, 保证加工精度。
(2) 装配时先将两侧板, 按装配尺寸固定在装配平台上, 将定位胎具与两侧板的φ490孔对接, 用M20螺栓联接在一起, 调整好筛框的宽度尺寸及侧板垂直度和平行度。
(3) 6组底部横梁与侧板装配时, 保证横梁的上平面在同一水平上, 点好定位焊后, 需另加二组钢管进行支撑定位, 来增强筛框的整体刚性, 因为增加结构件的刚性是减小和控制焊接变形的有效措施之一, 确保筛框整体精度和防止施焊时发生变形。
3.2.6 筛框的整体焊接
(1) 其焊接参数与侧板焊接参数相同, 要利用吊车的翻转功能, 尽量使筛框焊缝处于平焊位置, 避开仰焊、立焊, 焊接顺序采用对称, 错位焊, 保证焊缝平整、光滑, 防止缺陷的产生。
(2) 筛框的整体焊接完成后, 清除焊渣等, 检查全部焊缝是否有焊接缺陷, 焊后24小时拆除定位胎具和定位支撑管, 检查各部尺寸, 均符合要求后, 打磨修理割、焊缝, 清除铁渣, 刷防锈漆, 验收入库。
4 结语
实践证明, 筛框的制造工艺是正确严谨的、规范的。筛框经过永平铜矿选矿厂使用, 完全达到了各项技术性能要求。
摘要：本文介绍H1735型振动筛框的制造过程, 应用合理的装焊工艺, 有效地控制了异形结构件焊接变形的问题, 保证了筛框装配的精度要求。
关键词：筛框,装焊工艺,变形控制