淺談膠帶運(yùn)輸機(jī)滾筒卷制與焊接工藝控制

耿建庭

摘 要：滾筒在膠帶運(yùn)輸機(jī)中起著傳遞轉(zhuǎn)矩的主要作用。其筒體與軸的同軸度決定了其動(dòng)平衡是否在允許范圍內(nèi)，是滾筒及軸承使用壽命的主要因素。筒體的卷制與焊接兩道工序決定了筒體強(qiáng)度能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提條件。文章以？準(zhǔn)1000mm改向滾筒的筒體卷制與焊接為例，分析筒體在卷制與直縫焊接的工藝控制。

關(guān)鍵詞：筒體卷制；留邊；凹陷；焊接變形

中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）21-0064-02

改向滾筒在膠帶運(yùn)輸機(jī)中的作用為改變輸送帶的運(yùn)行方向，增大主驅(qū)動(dòng)滾筒的包角，增大摩擦力。改向滾筒在制造過程中，筒體壁厚是否均勻、焊接能否達(dá)到等強(qiáng)度要求，筒體與滾筒軸能否同心，關(guān)系到整條膠帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，避免膠帶受力是否存在周期性變化的關(guān)鍵因素。通過過程工藝管控可有效避免上述問題的產(chǎn)生。

1 滾筒主要組成

改向滾筒在膠帶運(yùn)輸機(jī)中，起增大傳動(dòng)滾筒包角，在主、副驅(qū)動(dòng)滾筒之間起著橋梁作用，通過改向滾筒把主、副驅(qū)動(dòng)滾筒繞進(jìn)傳動(dòng)系統(tǒng)中。其主要由筒皮、接盤、軸、軸承、軸承壓蓋、密封元件等組成。其中軸承與螺栓為標(biāo)準(zhǔn)件，其余為機(jī)加工件。

1.筒皮；2.接盤；3.軸承；4.軸承壓蓋；5.包膠體；6.滾筒軸

圖1 改向滾筒結(jié)構(gòu)圖

在制造滾筒筒體過程中，要考慮到所選材質(zhì)的強(qiáng)度、塑性與焊接性能。在筒體強(qiáng)度滿足要求的前提下，必須考慮其在卷制過程中塑性好，以利于更好的卷制成型；在進(jìn)行筒體焊接時(shí)，材料的焊接性能是否良好，會(huì)影響到內(nèi)應(yīng)力、變形與是否產(chǎn)生焊接裂紋。去應(yīng)力退火在焊接完成后進(jìn)行，以去除焊接后的殘余應(yīng)力，以避免在加工完成后造成兩軸安裝孔不同心。

改向滾筒加工工藝順序?yàn)椋轰摪逑铝?、筒體卷制、筒體焊接、筒體止口鏜削、接盤外圓車削、筒體與接盤對(duì)接組焊、去應(yīng)力退火、接盤軸承位鏜銑加工、筒體外圓車削、軸承壓蓋加工與筒體鉆孔攻絲、滾筒組裝、動(dòng)平衡測(cè)試加裝配重。

本文以改向筒滾在生產(chǎn)制造過程中的卷制與焊接兩道工序來分析滾筒的加工與制造工藝的控制。

2 筒體的卷制

（1）筒體參數(shù)為：外徑D=1000mm，內(nèi)徑d=950mm，筒體設(shè)計(jì)厚度25mm，長(zhǎng)度1600mm。

（2）工藝順序?yàn)椋浩桨?、鋼板下料、切割下料、初次卷制、裁直邊、再次卷制、合口點(diǎn)焊、圓度矯正。

（3）加工要點(diǎn)分析：在筒體切削加工過程中，滾筒軸承位是以外圓為基準(zhǔn)，在數(shù)控鏜銑床上進(jìn)行鏜銑加工。軸承位加工完成后，筒體外徑車削加工又以接盤內(nèi)孔軸承位為基準(zhǔn)進(jìn)行車削加工，所以加工余量合理留取是保證達(dá)到加工要求的關(guān)鍵因素。把筒體內(nèi)圓作為非加工表面，一次卷制到設(shè)計(jì)尺寸，加工余量留在外徑較為合理，從而避免了外徑有車削不到的現(xiàn)象產(chǎn)生，從而影響加工質(zhì)量。筒體卷制方向?yàn)殇摪逶品较?，避免在卷制過程中出現(xiàn)裂紋。筒體采用冷卷方式進(jìn)行卷制。

（4）筒體材料與下料計(jì)算：

a.選材：筒體材料選用Q235、δ28mm鋼板。其含炭量適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性及焊接性能較好，在卷制與焊接工序中有優(yōu)勢(shì)。

b.下料：若按成品尺寸下料，其下料尺寸為：鋼板下料長(zhǎng)度L=3062+200mm，寬度w=1010mm。由于所有三輥卷板機(jī)沒有端曲功能，故留200mm余量，卷制完成后裁掉。

考慮到留有加工過程中的余量，其下料尺寸為：鋼板下料長(zhǎng)度L=3071+200mm，寬度w=1010mm。

分析：

如按L=3062mm下料，卷制成型后，其外徑D=1003mm，內(nèi)徑d=947mm。

按L=3071mm下料，卷制成型后，其外徑D=1006mm，內(nèi)徑d=950mm。

下料對(duì)比分析：如按L=3062mm下料后，筒體外徑加工余量3mm，給后續(xù)筒體外圓車削增加了難度，會(huì)產(chǎn)生車削不到的現(xiàn)象，并會(huì)給筒體止口加工與接盤加工對(duì)接精度加大了困難。且內(nèi)徑加工余量3mm，產(chǎn)生了多余加工表面，造成加工的浪費(fèi)；按L=3071mm下料，筒體外徑加工余量6mm，后續(xù)筒體外圓車削加工余量充足，內(nèi)徑不留加工余量，不需要進(jìn)行內(nèi)圓的車削加工。通過分析可知，選用δ28mm鋼板下料時(shí)，其下料長(zhǎng)度L=3071mm，可滿足加工要求。另筒體長(zhǎng)度留10mm余量為防止在卷制過程中產(chǎn)生輕微措邊與平端面而留有的加工余量。

（5）鋼板下料工藝控制點(diǎn)：平板、裁邊找基準(zhǔn)線，順長(zhǎng)下料，卷制方向?yàn)殇摪逶品较颉Ｏ铝线^程中，調(diào)整好切割參數(shù)，防止出現(xiàn)過燒現(xiàn)象造成加工不到位而進(jìn)行補(bǔ)焊。切割要平整，不能出現(xiàn)傾斜。

（6）筒體卷制：由于卷板機(jī)沒有端曲功能，不能直接卷到位，初步卷制后要做裁直邊處理。在下料前，做平板矯正，防止板材凸凹不平造成卷制過程中的產(chǎn)生措邊與增加卷制時(shí)間。卷制時(shí)使用上輥萬能式三輥卷板機(jī)進(jìn)行卷制，在卷制過程中使用圓弧樣板進(jìn)行檢測(cè)，保持上輥兩油缸行程一致，確保不產(chǎn)生措邊現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)有措邊及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。初步卷制完成后，其外徑會(huì)達(dá)到D=1042。初步卷制后如圖2：

（7）卷制過程中出現(xiàn)的問題：筒體措邊與筒體呈喇叭口

狀。

a.筒體措邊，措邊嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成筒體平整端面后造成筒體過短，不能達(dá)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。產(chǎn)生措邊的原因?yàn)樵谶M(jìn)行第一次油缸加壓卷制筒體時(shí)，鋼板與卷板機(jī)托輥不垂直所造成的。故在第一次操作卷制時(shí)，需要用角尺測(cè)量鋼板與托輥是否垂直，發(fā)現(xiàn)不垂直重新進(jìn)行調(diào)整。且在卷制過程中，每一次加壓卷制時(shí)保證兩油缸壓力與行程相一致。

b.筒體呈喇叭狀。在卷制過程中兩下壓油缸不同步，即行程不一致所造成。所以在卷制過程中，操作人員在每一次下壓過程中要進(jìn)行油缸行程核對(duì)與測(cè)量，保證每一次下壓進(jìn)兩油缸同步。筒體成喇叭狀后，在矯正時(shí)很容易產(chǎn)生措邊現(xiàn)象。

（8）裁直邊：焊接坡口采用V型坡口。初步卷制成型后，做裁直邊處理。裁掉左右兩側(cè)各100mm，單邊切割出33°～35°坡口，以便在進(jìn)行合口卷制時(shí)，由于筒體直徑縮小時(shí)，焊縫坡口達(dá)不到60°而影響焊縫強(qiáng)度。

（9）二次合口卷制：在卷制過程中，要用圓弧樣板進(jìn)行反復(fù)測(cè)量，保證圓度誤差不超過±2mm，卷制成型后，對(duì)坡口處使用二保焊進(jìn)行點(diǎn)焊，并進(jìn)行整體矯圓。矯圓完成后在坡口處呈現(xiàn)圓弧過渡，不能出現(xiàn)直邊。若呈圓弧，直縫焊接后，在焊口處出現(xiàn)向內(nèi)凹陷，車削完成后其筒皮厚度不會(huì)小于25mm；若坡口處呈現(xiàn)直邊，在焊接完成后將出現(xiàn)向上凸起，會(huì)造成車削完成后筒皮厚度小于25mm，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。如圖3所示。

3 筒體直縫焊接

（1）加工要求：打底焊接、埋弧焊接。

（2）工藝順序：打底焊、焊接引弧板、直縫埋弧焊、圓度矯正。

（3）焊接作業(yè)

對(duì)卷制成型的筒體進(jìn)行直縫埋弧焊接前，首先使用二保焊進(jìn)行打底，焊接厚度不低于8mm，以防止埋弧焊接時(shí)造成燒穿。焊接參數(shù)為：電流130A，電壓18V，氣體流量15-20L/min，焊接速度180-200mm/min。在焊接過程中，不易電流過大，否則會(huì)造成焊口凹陷變形。焊接過程中在及時(shí)清理氧化皮，確保焊接質(zhì)量。

直縫埋弧焊使用半自動(dòng)埋弧焊機(jī)上進(jìn)行施焊。在焊接過程中，焊劑要進(jìn)行干燥與加熱處理，加熱溫度180℃，取出的焊劑在室內(nèi)放置時(shí)間不能超過4小時(shí)，否則要重新進(jìn)行加熱干燥處理，使用過的焊劑如有熔渣要篩選去除，焊劑使用重復(fù)使用6次以上不得再進(jìn)行使用。焊接用焊絲型號(hào)為 HO8Mn2A，Φ4.0焊劑型號(hào)為HJ101。焊接過中的參數(shù)選擇，按表1選取。

（4）工藝控制點(diǎn)：在焊接前要對(duì)打底焊接后的部位進(jìn)行打磨，除去氧化皮及油污。在焊接前在筒體兩側(cè)焊口處焊接引弧板，引弧板與被焊接表面平行并呈V型，引弧板長(zhǎng)度不小于80mm，寬度不小于50mm，以防止在焊縫端部產(chǎn)生焊口的塌陷。在焊接前對(duì)施焊部位進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度100℃，以防止在焊接后產(chǎn)生過大的凹陷，影響后續(xù)車削。焊接作業(yè)過程中，每層焊接厚度不能超過5mm。焊接完成后，焊縫余高≥4mm，不得出現(xiàn)咬邊與氣孔，不得有凹坑等。焊接完成后，進(jìn)行超聲波探傷。

（5）焊接后凹陷變形的控制

埋弧焊接完成后，在焊縫處會(huì)產(chǎn)生凹陷變形，使得筒體截面焊口處呈“心”型。在焊接前預(yù)熱是減少變形的措施之一，合理選擇焊接電流也可有效防止凹陷過大。經(jīng)焊接后，對(duì)筒體圓度進(jìn)行檢測(cè)。一般在焊縫處凹陷處，其塌陷變形不會(huì)超過3mm，經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)在2mm以內(nèi)，而筒體外圓單邊加工余量在3mm，所以不會(huì)影響后續(xù)車削加工。如凹陷超過3mm，要采取支頂?shù)姆绞竭M(jìn)行矯正，待冷卻后可將凹陷量控制在3mm以內(nèi)。超聲波探傷后如有內(nèi)部缺陷，進(jìn)行重新處置，直到合格。筒體焊接完成后，如圓度超差，進(jìn)行外部矯圓。使用壓力機(jī)進(jìn)行加壓矯圓，直到滿足圓度要求為止。

4 結(jié)束語

改向滾筒做為膠帶運(yùn)輸機(jī)的關(guān)鍵部件，其加工精度與制造質(zhì)量會(huì)造成滾筒的使用壽命縮短，影響物料的運(yùn)輸。尤其是其在制造初期的下料、卷制與焊接工序中，會(huì)對(duì)后續(xù)加工及整體質(zhì)量造成影響，加強(qiáng)其卷制與焊接工序的控制是非常重要的。

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