永磁磁選機(jī)筒體加工工藝
永磁筒式磁選機(jī)因其具有高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于黑色及有色金屬選礦廠、重介質(zhì)洗煤廠及其他工業(yè)部門，是現(xiàn)代化磁選廠和重介質(zhì)洗煤廠的重要設(shè)備之一。近年來，隨著磁性材料技術(shù)的迅速發(fā)展和磁選機(jī)設(shè)計專家的深入研究，使得永磁筒式磁選機(jī)的磁感應(yīng)強(qiáng)度從幾十毫特斯拉到六百多毫特斯拉，設(shè)備規(guī)格向大型、超大型化方向發(fā)展。
磁選設(shè)備覆蓋面廣，從拋尾到精選，從濕式到干式，場強(qiáng)從幾十到幾百豪特斯拉，大規(guī)格、較高場強(qiáng)、大處理量的永磁磁選設(shè)備都被生產(chǎn)所用。對永磁筒式磁選機(jī)的性能也有了更高的要求，并向大型化方向發(fā)展，以滿足礦產(chǎn)資源綜合利用的需求。磁選設(shè)備設(shè)計是首要環(huán)節(jié)，而先進(jìn)適宜的加工工藝是確保設(shè)計思想付諸實(shí)施并實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。因此，結(jié)合多年來從事機(jī)械加工制造的經(jīng)驗，對永磁筒式磁選機(jī)筒體的加工工藝進(jìn)行探討。
1、筒體在傳動鏈中的作用
永磁筒式磁選機(jī)的傳動結(jié)構(gòu)分為通軸式傳動方式和半軸式傳動方式兩種。半軸式傳動又分為皮帶式傳動，直聯(lián)式傳動，減速機(jī)軸裝式傳動等。不同的傳動方式對傳動件的要求重點(diǎn)不盡相同。通軸式傳動方式對傳動套、滑動軸承部件要求嚴(yán)格，磁筒與整機(jī)裝配的技術(shù)要求高。半軸式傳動方式中的直聯(lián)式傳動和皮帶式傳動因為減速機(jī)電機(jī)與半軸的連接有柔性裝置，因此對傳動件的加工要求相對較低。減速機(jī)軸裝式傳動就完全不一樣，它除了與以上兩種方式的傳動件要求一樣外，對筒體的技術(shù)要求非常嚴(yán)格，因為傳動件任何擺動或跳動直接帶著裝在半軸上的減速機(jī)擺動和跳動，沒有任何的緩沖和消減裝置，因此減速機(jī)較大幅度的擺動和跳動在傳動中是要杜絕的。減速機(jī)軸裝式傳動的結(jié)構(gòu)見圖1。
磁選機(jī)的動力減速機(jī)采用軸裝式對加工精度的要求很高，其他的較小件都可以用機(jī)床加工，精度保證不會出現(xiàn)問題。作為傳動鏈中的巨無霸的簡體的加工提出了挑戰(zhàn)，筒體是磁選機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的重要件核心件，磁選機(jī)的分選過程是靠它的旋轉(zhuǎn)來完成的，而它長約3m直徑1.2m，簡體兩法蘭不平行度和不垂直度即擺動和跳動的消除是急待解決的問題。
2、筒體結(jié)構(gòu)及分析
磁選機(jī)筒體是由兩部分組成，即兩個直徑1200mm厚40mm的不銹鋼法蘭和一個直徑1200mm長度2960mm厚5mm不銹鋼筒皮組焊而成，筒體的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
從圖2可以看出，磁選機(jī)筒體實(shí)際是一個焊接件，且是一個薄壁超大焊接結(jié)構(gòu)。如果能焊后用車床加工，筒體兩法蘭的不平行度和不垂直度能夠容易保證，但需要超大車床，且多了一道焊接后加工工序，并且簡體的焊接過程也很復(fù)雜，焊接時必須保證筒皮的軸線與兩端法蘭同心并與兩法蘭面垂直，而兩法蘭一旦加工好后，筒皮與法蘭焊好后的相對位置關(guān)系已經(jīng)確定。對于這樣的薄壁超大焊接很難在二次加工的過程中消除筒皮與法蘭相對位置差，所以焊接時必須保證筒皮與法蘭的相對位置，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，法蘭的二次加工量應(yīng)以能消除變形和位置偏差為宜。綜合考慮以上因素，如果能設(shè)計合理科學(xué)的工裝，減去焊后二次加工，不論從經(jīng)濟(jì)還是工期的角度都是非常必要的。批量生產(chǎn)更是如此。
筒體一經(jīng)設(shè)計好，在制造生產(chǎn)中如何保證達(dá)到設(shè)計要求是制造工藝人員的重要責(zé)任。在這一工作中，裝配質(zhì)量的好壞就起決定性作用，這一點(diǎn)對超大型磁選設(shè)備尤為重要。目前，只能靠人工結(jié)合工裝卡具來完成，只憑人力不借助輔助工裝無法實(shí)現(xiàn)。
3、工裝設(shè)計與裝配
經(jīng)反復(fù)研討，利用現(xiàn)有條件加工簡體，不上大的機(jī)床，設(shè)計了一套方便可行的裝配焊接工裝，能在設(shè)備的制造過程中容易安裝，操作既安全又可靠，不僅效率提高了，而且焊接裝配質(zhì)量大為提高。工裝結(jié)構(gòu)如圖3所示。
結(jié)構(gòu)及加工要點(diǎn)。工藝支架中，兩端40mm厚的端板必須在一次裝夾中加工完成，鉆出16~φ14.5mm孔，且車出比法蘭外圓大2mm的看線，兩端板內(nèi)側(cè)距離比簡體長度長40mm。4個千斤頂固定在工藝支架的端板側(cè)，這4個千斤頂可獨(dú)立調(diào)節(jié)，當(dāng)架在上面的筒體、法蘭位置有誤差時，可用千斤頂調(diào)節(jié)至合適位置。在工藝支架一側(cè)端板上裝著一個可旋進(jìn)的三爪，這個可旋進(jìn)的三爪可從一端頂緊簡體法蘭，旋進(jìn)距離40mm并可固定好，當(dāng)筒體長度不合適時，可利用可旋進(jìn)的三爪調(diào)解或利用螺栓從兩端板處進(jìn)行調(diào)節(jié)。
使用方法。使用時先將法蘭與筒皮基本裝配到位，然后滾裝到工裝的4個千斤頂上，據(jù)實(shí)際情況調(diào)解4個千斤頂，使法蘭與大端板上的看線同心，旋出可旋進(jìn)的三爪，如果長度長了，利用三爪頂至合適位置，如果簡體長度短了，可利用螺栓與法蘭上的螺栓孔旋進(jìn)拉出，并調(diào)節(jié)兩法蘭面平行（兩法蘭與兩端貼緊了就平行了，因為兩法蘭面是在一次裝夾中加工出來的）。均調(diào)節(jié)好后，兩法蘭及筒皮的形位公差就保證了，下一步就是定位焊接了。
4、焊接工藝選擇
筒體在工裝上裝配好后，雖然位置已確定，兩法蘭平行度以及與母線的垂直度已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計要求，但焊接方法、焊接工藝的科學(xué)與否直接影響筒體的質(zhì)量。
筒皮厚度為5mm，長度1.2m，焊縫長度約3.8m，對于這樣的薄壁超大件，焊接工藝措施的制定是一個不小的難題。怎樣選擇適當(dāng)?shù)暮附庸に?，使焊縫均勻，防止和減少焊接結(jié)構(gòu)變形是工藝人員需要解決的首要問題。
經(jīng)反復(fù)研究商討分析最后確定用鎢極氬弧焊。因為氬氣保護(hù)作用好，氬弧溫度高、熱量集中，氬弧一旦引燃后，就能比較穩(wěn)定燃燒，氬弧焊基本上是金屬熔化與結(jié)晶的簡單過程，能獲得較為純凈的質(zhì)量良好的焊縫。氬弧焊時由于電弧受到氬氣流的壓縮與冷卻作用，焊縫的熱影響區(qū)小，因此焊接的變形和應(yīng)力均較小，尤其適用于薄板焊接。焊縫的熱影響區(qū)小，焊縫強(qiáng)度高，耐腐蝕性好，焊件變形小，因此焊縫質(zhì)量高。氬弧焊在焊接時無熔渣，焊后無熔渣缺陷。焊接工藝順序見圖4。
焊接時首先是裝配，點(diǎn)焊按照A->E->C->G->D->H->B->F的順序進(jìn)行，以減小變形。固定好后從工裝上取下，用鋼架固定好再焊接，焊接時采取小電流兩遍焊，焊接順序同點(diǎn)焊，如果能兩人同時施焊效果更好。焊絲的成分與母材相同，焊接的速度應(yīng)適當(dāng)?shù)目煨榉乐棺冃?，宜采用小電流并且盡量避免橫向擺動。固定在支架上同時起散熱作用，把焊接處的熱量迅速散走，使焊縫附近的金屬受熱區(qū)域大大減少，達(dá)到減少焊接變形的目的。剛性固定法采用強(qiáng)制的手段來減少焊后變形，剛性固定物應(yīng)在焊縫全部冷卻后拆除。變形隨焊接電流的增加而增加，焊條直徑小變形也小，變形隨焊接速度的增加而減小，變形隨焊接受熱體積的增加而增加。所以要用小電流快速的焊接方法。并將長焊縫改為用不同方向的短焊縫的連接方法來減少焊后變形。焊后采用錘擊法，矯正焊接變形消除殘余應(yīng)力。
鎢極對電弧穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量有很大影響。施焊損耗小，引弧穩(wěn)弧性能好。引弧容易，焊接電流穩(wěn)定，焊縫成型好。非熔化極惰性氣體保護(hù)焊具有電流穩(wěn)定、焊縫成型好的特點(diǎn)，具有非接觸引弧能力，不會燒傷鎢極或在焊縫上產(chǎn)生夾鎢缺陷。
5、結(jié)語
經(jīng)過反復(fù)試驗，裝配用工裝能保證筒體的形位公差，使用方便，省去了購買大型車床，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。焊接技術(shù)已經(jīng)過關(guān)，用這種方法焊接的筒體，焊接質(zhì)量不論是外觀的平整度、均勻性，還是焊縫變形量、熱裂紋，都達(dá)到了設(shè)計要求，產(chǎn)生較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。這種工裝和焊接方法非常適合批量生產(chǎn)。用該方法制作的筒體，加工質(zhì)量好，安全，工作效率會大大的提高。
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