化机制造工艺5-2

5.3.3等离子切割等离子弧切割是利用温度达18000-30000度(k)的等离子焰流，将工件局部熔化并冲刷掉而形成割缝。等离子弧及其产生完全电离的气体就是第四种物态等离子态机械压缩效应机械压缩效应热压缩效应热压缩效应磁压缩效应磁压缩效应n机械压缩效应：电弧通过孔形为逐渐收缩的喷嘴时受到压缩。n热压缩效应：在喷嘴中通以高速流动的冷却介质，使弧柱外层受到强烈冷却，其电离度大大降低，甚至不能电离，故电流只能从中心通过，即弧柱截面减小，电流密度增加。n磁压缩效应：带电粒子在弧柱中流动—沿着弧柱的纵向电流，将产生环形磁场。这磁场对电弧进一步压缩。n等离子弧的类型n等离子切割技术的特点1、能切割任何材料2、用于中等厚度以下的板切割速度快于普通气割3、切口精度、光洁度不如气割，切口较宽4、在使用灵活性方面不及气割5、成本高，主要用于不锈钢、铜、铝等5.3.4碳弧气刨碳弧气刨示意图1-碳棒2-刨枪3-压缩空气流4-工件5-熔渣5.3.5边缘加工边缘加工有两个目的边缘加工有两个目的：1.1.按划线要求切除余量，以消除切割时边缘按划线要求切除余量，以消除切割时边缘可能产生的冷加工硬化、裂纹、渗碳、淬可能产生的冷加工硬化、裂纹、渗碳、淬火硬化等缺陷；火硬化等缺陷；2.2.根据设备的焊接要求，加工出各种形式的坡根据设备的焊接要求，加工出各种形式的坡口。口。方法是机械切割方法是机械切割((刨削，磨削刨削，磨削))和热切削（火焰切割、和热切削（火焰切割、等离子弧切割、碳弧气刨）等离子弧切割、碳弧气刨）5.45.4弯曲弯曲模弯：使坯料在一定长度上在定型曲面模具作用下进行弯曲。滚弯：坯料在通用的工具（多为滚轮）作业下逐点连续弯曲。5.4.15.4.1筒体的弯曲筒体的弯曲冷卷和热卷：根据钢板的材质、厚度、弯曲半径，卷板机的形式和卷板能力，实际生产中筒节弯卷可分为冷卷和热卷。冷卷通常是指钢板在常温下（再结晶温度以下）弯卷，通过外力使晶格歪扭、畸变，使晶粒破碎、位错，从而使材料宏观尺寸和形状发生变化的一种变形形式。热卷是钢板在再结晶的温度以上的弯卷。钢板在再结晶的温度以上的弯卷。1.对称三辊卷板机1.对称三辊卷板机2a此段无法得到连续压弯此段无法得到连续压弯二直边消除直边的方法消除直边的方法1.截除法：1.截除法：l在两端直边附近的曲率接近要求时，割除直边，再继续卷圆。l此法可完全消除直边，但工艺麻烦，浪费材料。2a2a2a2a2.予弯法：模具、垫板等2.予弯法：模具、垫板等l液压机上l模具压弯：适于厚板l三辊卷板机上l垫板予弯：适于薄板2a2a2.2.四辊卷板机四辊卷板机三下辊可沿向心方向移动，上辊主动。三下辊可沿向心方向移动，上辊主动。予弯一端予弯另一端卷圆3.3.非对称三辊卷板机非对称三辊卷板机4.4.立式卷板机立式卷板机卷板机基本技术参数(例)：n卷板规格(厚/薄X宽)：40/3X4000mmn上辊直径：550mmn下辊直径：530mmn下辊中心距：610mmn电动机功率：80KW等。主要技术参数是根据某一材料在常温下，按一定的板厚、板宽等卷制条件设计的。卷板机可卷制的最小圆筒直径Dmin=卷板机的扩大使用卷板机的扩大使用1.1.当当材料改变材料改变时当量板厚的换算见时当量板厚的换算见公式公式55--55和和55--66；；2.2.当当改变钢板宽度改变钢板宽度时当量板厚的换算见时当量板厚的换算见公式公式55--77、、55--88和和55--99；；卷板机的扩大使用卷板机的扩大使用钢板弯卷的变形率、临界变形率：钢板弯卷的变形率、临界变形率：δRiLmLwaRmRwdd+=+=RiRwRiRm2/aRwLwaRmLm×=×=变形率DmRmRmRmRwaRmaRmaRwLmLmLwdde==-=××-×=-=5.0筒节弯卷半径越小、钢板越厚，变形率越大。临界变形率：金属材料冷弯后产生粗大再结晶晶粒的变形率。最小冷弯半径RRminmin：：金属在冷弯时可以用最小冷弯半径反映冷成形后的变形金属在冷弯时可以用最小冷弯半径反映冷成形后的变形率，筒节的弯曲半径要大于或等于最小冷弯半径率，筒节的弯曲半径要大于或等于最小冷弯半径RRminmin。。碳素钢、碳素钢、Q345RQ345R::RRminmin=16.7=16.7δδ（单向拉伸）（单向拉伸）RRminmin=10=10δδ（双向拉伸）（双向拉伸）其他低合金钢其他低合金钢::RRminmin=20=20δδ（单向拉伸）（单向拉伸）RRminmin=10=10δδ（双向拉伸）（双向拉伸）奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢::RRminmin=3.3=3.3δδ筒节弯卷的回弹估算筒节弯卷的回弹估算ll弯卷钢板在辊子压力作用下既有塑性弯曲，又弯卷钢板在辊子压力作用下既有塑性弯曲，又有弹性弯曲，故钢板有弹性弯曲，故钢板卸载卸载后，会有一定的弹性后，会有一定的弹性恢复，称为恢复，称为回弹回弹。。ll热卷时，回弹很小，可不予考虑；冷卷时要过热卷时，回弹很小，可不予考虑；冷卷时要过卷。过卷量由式卷。过卷量由式55--1212计算。计算。筒节成形工艺过程筒节成形工艺过程下料划线、标记坡口剪板机予弯检弯曲点焊检校圆检焊接检X探伤检校圆2a垫板予弯适于薄板2ah点焊RSh2ar1r2校园5.4.2锥形封头的弯曲n分片压弯组焊或压弯成形n在卷板机上加辅助工具n卷板机辊子倾斜5.4.3管子的弯曲1、受力分析及易产生的缺陷管子也有薄壁和厚壁之分，当时是薄壁，反之是厚壁。06.0mDd1、受力分析及易产生的缺陷n管子在弯矩M的作用下产生自由弯曲n中性轴处不受力，中性轴以外受拉伸，中性轴内侧受压缩。n当管子不是纯弯曲时还要受剪力。n管子外侧壁受拉应力，最外侧应力最大,而且管子弯曲时的变形度大（一般大于20%），所以外壁受到的拉伸力很大减薄严重。n管子内侧壁受压力，最内侧应力最大,同上原因管子增厚严重，当应力超过临界应力时会使管子失稳变形，产生褶皱。n从以上两点来看，外侧拉应力和内侧压应力的合力将管子压扁，从而使管子变成椭圆形。1、受力分析及易产生的缺陷管子弯曲时的相对弯曲半径（）和相对管径（）dRdd相对弯曲半径越小，相对管径越大，越容易产生各种缺陷。采取措施：（（11）设计弯曲半径时不宜过小，减少弯曲程度。）设计弯曲半径时不宜过小，减少弯曲程度。（（22）如需较小弯曲半径时采取措施，限制椭圆和）如需较小弯曲半径时采取措施，限制椭圆和褶皱。。（管内充砂，加芯棒）（管内充砂，加芯棒）2、弯管方法（1）手工弯管手工弯管可分为热弯和冷弯。管子在室温下的弯曲习惯上称作冷弯，由于冷弯效率高，质量好，操作环境好，所以直径108mm以下的管子多采用冷弯。直径大于108mm或直径60mm以上的厚壁管，弯管阻力较大，容易出现缺陷，所以一般不再使用冷弯法。手工热弯热弯时一般要以砂子作填充物。弯管前在管内装砂子的作用是阻止弯曲变形时管的截面变成椭圆形或内侧表面起皱。因为砂子的吸热性和保温性都较好，用它做热载体允许管子缓慢成形而不用重复加热，并且经济、易于操作。加热温度：低碳钢950-1000℃，普通低合金钢850-1000℃，18-8型不锈钢1100-1200℃。(2)冷弯机弯管冷弯机是弯管机械化的设备之一，用在冷态下，不用填充物弯管，可以用芯棒也可以不用。结构形式主要有两种：辊轮式和导槽式。导槽与管子接触面积大，控制管子截面变形方面比辊轮优越。a.有芯弯管b.无芯弯管（3）中频加热弯管ll拉弯式中频加热弯管拉弯式中频加热弯管易成形，可弯薄壁管；拉弯厚壁管时，外侧易成形，可弯薄壁管；拉弯厚壁管时，外侧壁减薄较大壁减薄较大ll推弯式中频加热弯管推弯式中频加热弯管可以克服以上缺点，且内壁也不易产生褶皱可以克服以上缺点，且内壁也不易产生褶皱5.5成形11、冲压成形、冲压成形(一)封头冲压工艺简述检查材料检验划线气割坡口加工（组对焊接）（加热）冲压封头余量切割封头的成形方法：冲压成形、旋压成形、爆炸成形封头的成形方法：冲压成形、旋压成形、爆炸成形11、划线、划线当封头由两块或由左右对称的三块钢板拼焊而成时，当封头由两块或由左右对称的三块钢板拼焊而成时，对称焊缝至封头中心的距离应小于对称焊缝至封头中心的距离应小于DN/4DN/4DN:DN:封头公称直径封头公称直径11、划线、划线当封头由瓣片和顶圆拼焊而成时，焊缝方向只允许是当封头由瓣片和顶圆拼焊而成时，焊缝方向只允许是径向和环向的，径向焊缝之间的最小距离应大于径向和环向的，径向焊缝之间的最小距离应大于33δδ且不小于且不小于100mm100mm，中心顶圆板直径应小于，中心顶圆板直径应小于DN/2DN/2DN:DN:封头公称直径封头公称直径22、加、加热热封头冲压加热一般是快速封头冲压加热一般是快速加热，即把炉温升到加热，即把炉温升到10501050℃℃左右装料，达始左右装料，达始锻温度以后，保温一段时锻温度以后，保温一段时间（长短和材料有关），间（长短和材料有关），一般是一般是11--1.5min/mm,1.5min/mm,碳碳钢取下限，普低钢取上限。钢取下限，普低钢取上限。常用封头材料加热规范表常用封头材料加热规范表55--2020。。3.3.冲压过程简述冲压过程简述3.3.封头的冲压封头的冲压过程过程1.1.活动横梁活动横梁2.2.压边圈压边圈3.3.上模（冲头）上模（冲头）4.4.毛坯毛坯5.5.下模（冲环）下模（冲环）6.6.脱模装置脱模装置3.封头的冲压过程n冲压过程：定位压边冲压冲压冲压冲压冲压脱模脱模压边圈下模挡块冲压加工的润滑冲压加工的润滑::n冲压时，为了降低坯料与模具之间的摩擦力，大都在下模的表面涂以润滑剂。n据经验,碳钢：40%石墨+60%机油；不锈钢:55%石墨+45%机油或滑石粉+机油+肥皂水。余量的切割余量的切割4.4.封头冲压时的应力和变形封头冲压时的应力和变形应力状态和变形应力状态和变形1.1.4.4.封头冲压时的应力和变形封头冲压时的应力和变形A处：平法兰部分4.4.封头冲压时的应力和变形封头冲压时的应力和变形B处：下模圆角处4.4.封头冲压时的应力和变形封头冲压时的应力和变形C处：冲头与下模间的空隙处4.4.封头冲压时的应力和变形封头冲压时的应力和变形DD处：处：封头底部封头底部4.4.封头冲压时的应力和变形封头冲压时的应力和变形冲压时，冲头将坯料冲压时，冲头将坯料中心部分压入下模，中心部分压入下模，中心点中心点oo附近的坯料附近的坯料处于两向拉伸应力状处于两向拉伸应力状态，切向拉应力随着态，切向拉应力随着距距oo点距离的增加而点距离的增加而减小，到某一直径为减小，到某一直径为零，然后变成压力。零，然后变成压力。4.4.封头冲压时的应力和变形封头冲压时的应力和变形由于坯料的连续性，中心部位的拉伸位由于坯料的连续性，中心部位的拉伸位移将冲头的作用力传至坯料的平法兰部分，移将冲头的作用力传至坯料的平法兰部分，使其产生足以发生拉伸变形的径向力使其产生足以发生拉伸变形的径向力σσrr，平，平法兰在法兰在σσrr的作用下向中心移动，逐渐进入冲的作用下向中心移动，逐渐进入冲头和下模的间隙，成为椭圆面和直边。头和下模的间隙，成为椭圆面和直边。由于圆环面在向中心移动时圆周方向的尺寸由于圆环面在向中心移动时圆周方向的尺寸逐渐减小，这时相邻部分的金属互相作用产逐渐减小，这时相邻部分的金属互相作用产生环向压缩力生环向压缩力σσtt。。4.4.封头冲压时的应力和变形封头冲压时的应力和变形在冲压的过程中，坯料的径向拉伸是至始直终的；而环向在冲压的过程中，坯料的径向拉伸是至始直终的；而环向的变形则随到中心的距离而变化，使得坯料厚度发生变的变形则随到中心的距离而变化，使得坯料厚度发生变化。究竟是减薄还是增厚，取决于化。究竟是减薄还是增厚，取决于σσrr和和σσtt的比例关系。的比例关系。4.4.封头冲压时的应力和变形封头冲压时的应力和变形a.a.径向应力分析径向应力分析当坯料完全包裹下模圆角当坯料完全包裹下模圆角时，时，σσrr达最大值。达最大值。()ddsldplss+++⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=rDQDDts