普通碳素钢椭圆形封头压制工艺的探讨.pdf

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余热锅炉2003,4
普通碳素钢椭圆形封头制工艺的探讨
湖州炜业锅炉容器制造有限公司龙士贵
封头是锅炉、化工设备上的重要部件,往往偏小,周长法因未考虑拉伸等因素计算
在锅炉压力容器中所见的椭圆形封头、半球结果又显得过大,建议取两者之中间值。
形封头、礫形封头和拱形盖中,以橢圆形封1.2估算法
头最为常见。封头的制造方法有很多种,但(1)Dw=1.2D+2hs+2ha
在工业生产中主要采用在液压机上冲压和在(2)Dw=Di+hB+hs
旋压机上滚压两种方法。在液压机上冲压封(3)取一只已经验证的某一规格的封头毛坯
头又分为整体冲压和分瓣冲压两种。虽然整尺寸Dw,在求另一规格封头的毛坯尺寸时
体冲压封头有封头模具结构复杂、加工费用只需按下列经验数椐推算郎可:
较高的缺点,但是它生产效率高、工件质量
板厚每增减一个S,毛坯直径相应增减
好,不需要象分瓣冲压那样装焊拼接,适用2S;
于批量生产,因此整体冲压仍然是锅炉、化
内径每增减100mm,毛坯直径相应增减
工行业封头加工的主要手段,现就其加工时120mm
的一些工艺问题,谈一些个人的看法。
笔者曾用多种计算方法计算毛坯尺寸,
并与本厂积累的实际封头毛坯尺寸数据比
毛坯尺寸的计算
较,足以证明上述推算误差很小,该推算方
毛坯尺寸可以由计算方法或估算方法求法可成为封头毛坯尺寸确定时的参考。
得,分述如下。
封头毛坯尺寸还与模具设计、板厚公差
1.1计算法
等有关,在模具设计中,上下模间隙、下模
(1)等面积法
工作长度、下模入口圆角半径及坯料加热温
Dw=v1.38ァ+4D(hs+ha
度均会影响毛坯尺寸的大小,因此必须经过
Dw一毛坯尺寸
工艺验证来最后确定。
D一中性层直径
2封头热压收缩量
hs一加工后封头直边高
ha-工艺余量
封头压制终止时,温度仍较高,待其冷
2)周长法
却至室温必定产生径向和高度方向的收缩。
为了保证封头的最终质量,必须合理选择其
Di
热压收缩量。有些资料介绍碳素钢取0.8%
Dw=1.572
作为其收缩率,是基于终压温度700℃计算
+1.5hs+2ha
而得的。实际上大直径大厚度封头冷却缓
hn一封头内抛顶高度
慢,其终压温度必定高于小直径薄壁封头
D封头内径
根据我厂经验数据,采用下列收缩率是合理
实践证明,等面积法所计算的毛坯尺寸的。
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封头规格(m)收缩率上模制造公差(m)要时应磨半姑合上模一边的加强高(另一面
两端加强高应按一般拼接封头的要求磨平)
9400~91000
0.65%
0.2
过大的错边量及过高的加强高,会严重影响
1200~91800
0.7%
薄封头压制质量。
2000~2400
0.8%
0.5
2毛坯加热温度与均匀性
≥2600
0.9%
0.5
为了保证薄壁封头的压制质量,应该将
坯料加热温度与压制温度适当提高,使材料
上述数据适用于非厚壁封头,对于板厚有较好的塑性,避免产生皱折或拉断。工艺
大于60mm的厚壁封头一般收缩率应按1%上还需注意毛坯加热的均匀性,钢板温度越
~1.4%计算。
均匀,就越不易产生皱折,所以在加热炉中
在压制工艺上,应根据模具实际加工后放置钢板时,钢板之间必须很好隔开,并应
的尺寸及毛坯的板厚情况适当调节冲压温度有足够长的保温时间使其均匀受热。
及成型封头余量的去除方法(气割或机加3.3模具设计与装配
工),以利于保证封头的正确尺す。
薄壁封头模具的设计尤其要注意如下ー
3防止壁封头的起敏、鼓包
些问题;
(1)模具间隙:对于薄壁封头应采用较小的
薄壁封头是指Dw-Di>45S的封头、S模具间隙,但是间隙过小会发生减薄量增
为封头厚度。
加,易于拉裂等现象。因此必须综合平衡钢
从应力、应变状况分析,在没有压边圈板公差、压制温度下钢板增厚、模具制造公
的情况下,如果材料较薄,材料在径向压缩差、封头减薄量等,选择合理的模具间隙。
应力作用下,可能不稳定,形成皱折与鼓模具间隙设计的合理性可由封头直段处外缘
包,影响封头的质量,严重时甚至报废。采拉伸情况来判断,如果外缘一点不受拉伸
用压边圈不但增加了材料的稳定性,而且在则间隙过大;如果外缘拉伸严重,向上形成
压边圈产生的磨擦力作用下,增加了径向应飞边形状,则间隙过小。合理的间隙应当是
力,从而使材料有较好的变形条件。所以
有轻微拉痕。
般文献介绍,为了防止薄壁封头的起皱与鼓(2)下模工作长度:为了使毛坯材料在下模
包,应采用压边圈。推荐的压边范围为:
中有较长的滯留时间,以改善封头压制质
DwーDi≥20S或Dw/S≥85
量,对于薄壁封头的下模,设计时应适当加
笔者从多年生产实践中发现,在玉制工长其工作长度。
艺及模具设计方面,尚有许多因素对防止薄
在薄壁封头压制时,上下模的装配必须
壁封头起皱、鼓包起着重要的作用。
同心,使问隙均匀,这一点比厚壁封头要重
3.1毛坯尺寸大小及毛坯拼接状况
要得多。当然在压制中尚有模具润滑、脱模
工艺上,一般对于易产生皱折或鼓包的方式等影响封头质量的因素,在此不再一一
薄壁封头,应适当加大毛坯尺す。理由是毛叙述。以上一些不成熟的经验,提出来供大
坯尺寸加大,压边圈起作用的时间增加,对家探讨。
改善封头压制质量往往能起很大的作用。对
参考文献
于薄壁封头的坯料应尽量采用整料。必须拼(1)林宗,徐通模、实用锅炉手册、化学工业出版社
接时,应严格控制错边量与焊缝加强高,必(2]章燕谋锅炉制造エと学、西安交通大学出版社