過程裝備制造與檢測-4裝備制造

1、第二篇過程裝備制造工藝第六章第六章 受壓殼體制造準(zhǔn)備受壓殼體制造準(zhǔn)備第一節(jié)第一節(jié) 原材料的準(zhǔn)備原材料的準(zhǔn)備 對(duì)化工設(shè)備制造來說，原材料主要包括工件材料(各種鋼材、鍛件、鑄件等)和焊接材料(焊條、焊絲、焊劑等)。第二篇過程裝備制造工藝一、原材料的驗(yàn)收與管理一、原材料的驗(yàn)收與管理 原材料的實(shí)際質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)是保證設(shè)備制造質(zhì)量的基礎(chǔ)，故必須嚴(yán)格驗(yàn)收才能投產(chǎn)。所有原材料的尺寸、外觀質(zhì)量、力學(xué)性能、化學(xué)成分、耐蝕性能等均須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件，對(duì)進(jìn)廠的板材、管材、鍛件、鑄件、外協(xié)件應(yīng)先在待檢區(qū)存放，由材料工程師、檢驗(yàn)人員逐件核對(duì)材料標(biāo)記和材質(zhì)證書，按標(biāo)準(zhǔn)和本單位的質(zhì)量保證手冊(cè)的規(guī)定作必要的復(fù)檢或抽檢

2、，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果將其分別存放在合格區(qū)和不合格區(qū)。不合格的材料應(yīng)馬上退貨，庫房中合格區(qū)的材料應(yīng)登記建帳，然后發(fā)放使用。第二篇過程裝備制造工藝（1）工件材料的準(zhǔn)備 包括表面的凈化處理、板材、型材的矯型和涂保護(hù)漆。（2）焊材的準(zhǔn)備 焊材應(yīng)按照牌號(hào)和規(guī)格分別存放在相對(duì)濕度為60以下的庫房內(nèi)，架子應(yīng)高出地面300mm以上，離墻300mm以上，以防潮濕。保管、發(fā)放、領(lǐng)用及回收均應(yīng)有嚴(yán)格的可跟蹤手續(xù)，以防止混用或錯(cuò)用。焊條、焊劑應(yīng)在使用前按規(guī)定烘干并恒溫存放，領(lǐng)用時(shí)應(yīng)放在保溫防潮的焊條筒內(nèi)，一般領(lǐng)出使用時(shí)間不超過4h，超時(shí)的焊條應(yīng)退回重新烘干。第二篇過程裝備制造工藝二、鋼材的凈化處理二、鋼材的凈化處理 凈化處

3、理主要是對(duì)鋼板、管子和型鋼在劃線、切割、焊接加工之前和鋼材經(jīng)過切割、坡口加工、成形、焊接之后清除其表面的銹、氧化皮、油污和熔渣等。 （一）作用（一）作用 鋼材表面的清潔程度對(duì)設(shè)備制造質(zhì)量有影響，它會(huì)直接影響到鋼材的腐蝕速度。 去除氧化皮5時(shí)的腐蝕速率為1.140mm/年，去除氧化皮100時(shí)的腐蝕速率為0.125mm/年，相差將近十倍。 第二篇過程裝備制造工藝 此外，鋁、不銹鋼制造的零件應(yīng)先進(jìn)行酸洗再進(jìn)行鈍化處理，以形成均勻的金屬保護(hù)膜，提高其耐腐蝕性能。 對(duì)焊接接頭處尤其是坡口處進(jìn)行凈化處理，清除銹、氧化物、油污等，可以保證焊接質(zhì)量。 可以提高下道工序的配合質(zhì)量。 第二篇過程裝備制造工藝（二）

4、方法（二）方法(1)手工凈化手工凈化 工具有鋼刷，銼、刮刀、砂紙等，常用于焊口的局部凈化，以去除銹垢和氧化膜。此法靈活方便，但生產(chǎn)效率低。(2)機(jī)械凈化機(jī)械凈化 機(jī)械凈化的設(shè)備有手提式電動(dòng)鋼刷、電動(dòng)砂輪、噴砂機(jī)、拋丸機(jī)等。其中噴砂法是目前國內(nèi)常用的一種機(jī)械凈化方法，主要用于型材和設(shè)備大表面的凈化處理，可去除銹及氧化皮等，使之形成均勻有一定粗糙度的表面。效率高，但粉塵大，對(duì)人體有害。砂粒通常為均勻的石英砂。 第二篇過程裝備制造工藝 由于噴砂法的危害，目前已逐步被拋丸法取代，其特點(diǎn)是改善勞動(dòng)條件，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，被處理材料表面質(zhì)量控制方便。 拋丸機(jī)的拋丸量為200600kg/min，鋼丸的粒度0.8

5、 1.2mm，此外還有一套鋼丸回收除塵系統(tǒng)。第二篇過程裝備制造工藝 (3)化學(xué)凈化化學(xué)凈化 化學(xué)凈化是利用酸、堿或其他溶劑來溶解銹、油和氧化膜的高效方法。 除銹通常用酸，例如一般鋼材多用鹽酸。 表面除油多用有機(jī)溶劑。（油與有機(jī)溶劑能發(fā)生皂化反應(yīng)）常用溶劑有汽油、石油溶劑、松節(jié)油、酒精等，要求溶劑具有溶解力強(qiáng)、不易著火、毒性小、揮發(fā)慢等特點(diǎn)。次外還有堿液除油和乳化除油等方法。第二篇過程裝備制造工藝 (4)金屬表面的氧化、磷化和鈍化金屬表面的氧化、磷化和鈍化 就是將清潔后的金屬表面經(jīng)化學(xué)作用，形成保護(hù)性薄膜以提高防腐能力和增加金屬與漆膜的的附著力的方法。氧化處理： 金屬表面氧或者氧化劑作用，形成保

6、護(hù)性氧化膜，以防止金屬被進(jìn)一步腐蝕。 黑色金屬氧化處理主要有酸性氧化法和堿性氧化法。 第二篇過程裝備制造工藝磷化處理： 就是用錳、鋅、鎘的正磷酸鹽溶液處理金屬，使表面生成一層不溶性磷酸鹽保護(hù)膜的過程稱金屬的磷化處理。它可以提高金屬的耐腐蝕性和絕緣性，并能作為油漆的良好底層。鈍化處理： 金屬與鉻酸鹽作用，生成三價(jià)或六價(jià)鉻化層，使之具有一定的耐腐蝕性。 這些方法也可以用于對(duì)設(shè)備作清洗。第二篇過程裝備制造工藝三、鋼材的矯形三、鋼材的矯形 鋼材由于軋制中不均勻的加熱冷卻，運(yùn)輸中的沖撞，儲(chǔ)存時(shí)的不正確堆放，總存在這種或那種變形。其中最主要的是彎曲變形，對(duì)于小斷面的型鋼有時(shí)還存在扭轉(zhuǎn)變形。 變形的可能性隨

7、鋼材的剛性(主要是斷面形狀和尺寸)增加而減少。如果不矯形，會(huì)影響坡口加工、切割、裝配等一系列工序的精度，從而降低設(shè)備質(zhì)量。 除原材料的變形外，制造過程中也會(huì)產(chǎn)生某些不需要的變形，如剪切或熱切下來的窄板，以及作為半成品或成品的焊接件也常有超過要求的變形，這些都要矯正。第二篇過程裝備制造工藝 矯形（俗稱矯正）就是使鋼材在外力作矯形（俗稱矯正）就是使鋼材在外力作用下產(chǎn)生塑性變形（即永久變形），以消除彎用下產(chǎn)生塑性變形（即永久變形），以消除彎卷和皺折不平等現(xiàn)象，從而獲得正確形狀的過卷和皺折不平等現(xiàn)象，從而獲得正確形狀的過程。程。 矯正彎曲變形的實(shí)質(zhì)是調(diào)整彎曲件“中性層”兩側(cè)的“纖維長度”，最后使纖維等

8、長。因?yàn)殇摪宓膹澢约捌渌魏巫冃危际怯捎谄渲幸徊糠掷w維被拉長而另一部分纖維被壓縮的緣故。因此，矯形就是將長纖維縮短或?qū)⒍汤w維拉長的過程。在實(shí)際矯形中，因壓縮纖維更為困難，故皆采用拉長纖維的方法。第二篇過程裝備制造工藝 矯形可分為冷矯形和熱矯形冷矯形和熱矯形兩種。 通常采用冷矯形。 熱矯形僅在強(qiáng)力彎曲或缺乏設(shè)備及不能采用冷矯形的情況下進(jìn)行。熱矯形的溫度范圍視鋼材的含碳量及其合金成分而定。對(duì)于一般低碳鋼（C0.3%），熱矯形的溫度限制在800950之間，若溫度過高，可能會(huì)引起金屬晶粒變粗和過燒；但若在低于800的情況下進(jìn)行矯形，鋼材又會(huì)因硬化變脆而發(fā)生裂紋。 第二篇過程裝備制造工藝熱矯形一般又

9、分整體矯形和局部矯形。 整體矯形需在爐內(nèi)加熱；局部矯形只需火焰噴嘴進(jìn)行加熱就可以了。 這里還需指出：對(duì)于不銹鋼類鋼材，一般不宜采用熱矯形，倘若一定要用熱矯形，則需采取相應(yīng)的熱處理措施才行。第二篇過程裝備制造工藝 按操作方法的不同，矯形也可分為手工矯形、機(jī)械矯形和火焰矯形三種，下面將分別介紹 ：（1）手工矯形）手工矯形： 通常是將鋼板放在平臺(tái)（平板）上用大錘錘擊或者用專用工具進(jìn)行矯形。手工矯形的工具有大錘、手錘及用于型鋼的各種型錘。但應(yīng)盡量避免擊傷表面，如采用材料比工件軟的錘，或墊薄板。第二篇過程裝備制造工藝 隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，手工矯形正逐漸被機(jī)械矯形所代替，但在無法采用機(jī)械矯形的場合，手工矯

10、形卻有其獨(dú)特的優(yōu)越性，因此至今仍有較為廣泛的應(yīng)用。例如大型塔器或已完成組裝的設(shè)備零部件等，當(dāng)因某種原因而引起局部變形、癟塌時(shí)，若采用機(jī)械矯形就不恰當(dāng)，而采用手工矯形卻簡單易行得多。第二篇過程裝備制造工藝（2）機(jī)械矯形 機(jī)械矯形就是將鋼板或型鋼放在專用矯形機(jī)上進(jìn)行的矯形。機(jī)械矯形的原理與手工矯形一樣，也是通過反向彎曲來達(dá)到矯形的目的。矯形機(jī)分壓彎式和滾彎式壓彎式和滾彎式兩種。壓彎式工作是間斷地進(jìn)行，一般都在通用壓力機(jī)上完成，如油壓機(jī)、水壓機(jī)、螺旋壓力機(jī)等。工件的擺放及壓下量的控制全憑工人操作，故矯形質(zhì)量及效率依操作水平而異。第二篇過程裝備制造工藝 滾彎式矯形機(jī)則是專用設(shè)備，它有多根輥軸，排列如圖

11、62。第二篇過程裝備制造工藝 鋼板矯形機(jī)的輥軸是圓柱形，長度與鋼板寬度適應(yīng)。滾彎式矯形機(jī)調(diào)整好后，將鋼材送入并經(jīng)輥軸一一滾壓，反復(fù)彎曲，出機(jī)時(shí)就被矯平，不僅操作簡單，生產(chǎn)率也高。 鋼板被矯平的程度，除與板料在輥?zhàn)娱g移動(dòng)的次數(shù)有關(guān)外，還與鋼板的厚度有關(guān)。鋼板愈厚愈易矯平，反之就難，因此制造廠常將薄鋼板重迭起來矯形，有時(shí)也將薄板放在厚板上一齊矯形。 第二篇過程裝備制造工藝 型鋼矯形機(jī)的工作情況與鋼板矯形機(jī)（即矯板機(jī)）是一樣的。唯一的區(qū)別就是輥?zhàn)拥耐庑斡兴煌?。型鋼矯形機(jī)的輥軸斷面則與所矯型鋼斷面相對(duì)應(yīng)。為了適應(yīng)矯形工件的形狀，型鋼矯形機(jī)的軋輥應(yīng)為滾輪形式，而且可根據(jù)矯形型鋼的不同而隨時(shí)更換。P16

12、2頁表6-15所示分別為角鋼、槽鋼和工字鋼的矯形滾輪。 拉伸法矯形主要用于斷面較小的管材和線材，操作簡單、勞動(dòng)強(qiáng)度大、質(zhì)量不高，適用于設(shè)備無法矯正的場合。第二篇過程裝備制造工藝（3）火焰矯形）火焰矯形 機(jī)械矯形僅適用于設(shè)備制造的準(zhǔn)備工序。在設(shè)備制造中，盡管材料已矯正，但有時(shí)還會(huì)因制造時(shí)的應(yīng)力（如受熱不勻、焊接變形、強(qiáng)力組裝或吊裝運(yùn)輸?shù)呐鲎驳龋┒a(chǎn)生新的彎曲變形，這種變形往往無法采用機(jī)械矯形。有的甚至連手工矯形也難于施展（如已密封的容器等），此時(shí)可采用火焰矯形。 第二篇過程裝備制造工藝 金屬一般都具有熱脹冷縮的特點(diǎn)，因此當(dāng)對(duì)鋼板的翹曲部分進(jìn)行局部加熱時(shí)，受熱處就要膨脹，又因未加熱的四周溫度低于受

13、熱區(qū)，而使膨脹受到限制，即加熱部位的金屬實(shí)際上受到了來正四周的壓縮力的作用。當(dāng)這種壓縮力超過受熱金屬的屈服極限時(shí)，翹曲部分便受到擠壓（為增大其擠壓力，通常還對(duì)加熱金屬的四周噴灑冷水）。另外金屬加熱部分在冷卻時(shí)還會(huì)產(chǎn)生巨大收縮力，在熱應(yīng)力的作用下使鋼板得到矯正?；鹧娉C形正是利用這一原理來矯正鋼材的。第二篇過程裝備制造工藝 火焰矯形是在變形工件上纖維較長的局部加熱，如圖6-4所示，冷卻后受熱區(qū)縮短就可收到矯形效果，故加熱法矯形時(shí)調(diào)整纖維長度是以短邊為準(zhǔn)。生產(chǎn)中加熱方式多為各種火 焰，如氧乙炔火焰，煤氣火焰，故又稱火焰矯形。第二篇過程裝備制造工藝第二節(jié)第二節(jié) 劃劃 線線 劃線作業(yè)就是將設(shè)備零件的空間

14、圖形，在鋼材上展成平面圖形的一整套工藝過程。劃線將直接決定零件成型后的尺寸和幾何形狀精度，并影響到以后的組對(duì)焊接工序；對(duì)節(jié)約原材料也有重要意義。 一，展圖一，展圖 把零件坯料的空間曲面(筒體、封頭等)展成平面稱為展圖。 (一一)展圖依據(jù)展圖依據(jù) 1、可展面與不可展面、可展面與不可展面 凡是由曲線構(gòu)成的曲面(如球面、橢圓封頭)是不可展的，在由直線構(gòu)成的曲面中若相鄰兩素線不在同一平面內(nèi)者(如螺旋面)也是不可展的，只有相鄰兩素線可構(gòu)成一平面者(如柱面、錐面)才是可展的。可展面能精確確定展開后的圖形和尺寸，不可展面則只能用近似方法展開。第二篇過程裝備制造工藝 2中性尺寸中性尺寸 板材彎曲時(shí)尺寸不變的稱

15、中性尺寸，即平均厚度上的尺寸。展圖時(shí)按中性尺寸計(jì)算; 但對(duì)不可展面，尤其是厚板，按中性尺寸計(jì)算的結(jié)果有誤差，要適當(dāng)修正。 3近似展圖近似展圖 近似展圖的主要根據(jù)有兩條。一條是數(shù)學(xué)上的近似作圖法，即用切線或割線構(gòu)成的折線可代替曲線，用切面或割面構(gòu)成的折面可代替曲面。另一條是利用某些塑性變形的假定作為展圖的依據(jù)。例如，假定變形過程中某弧長不變稱為等弧長法等弧長法，面積不變稱等面積法等面積法，體積不變稱等體積法等體積法。 鍛件毛坯尺寸的計(jì)算普遍采用等體積法，這是由于材料在鍛造過程中密度不變(鍛造鑄錠時(shí)密度有些增加)，精度較好。設(shè)備制造中是平板變成曲板，密度變化很小，厚度有些變化但一般也較小，特別是平

16、均厚度變化更小，因而用等面積法展圖就足夠精確。工程上用等弧長法展開后的尺寸都偏大，成型后有一定富余，工件厚時(shí)剩余量更多，但計(jì)算作圖較簡單。 第二篇過程裝備制造工藝 4經(jīng)驗(yàn)展圖經(jīng)驗(yàn)展圖 不少生產(chǎn)單位在實(shí)踐基礎(chǔ)上總結(jié)出某些零件的經(jīng)驗(yàn)展法，具有簡單易行的優(yōu)點(diǎn)。仔細(xì)分析它們，總可以發(fā)現(xiàn)它們是基于某種近似展法之上發(fā)展出來的。(二二)展圖方法展圖方法 1計(jì)算法計(jì)算法 正圓柱面和正圓錐面可以精確計(jì)算出來，正圓柱面展開后為一矩形，L B=(Dg+S)H，正圓錐面展開為一扇形，扇形半徑為錐之斜高，扇形角為，參見圖 66. 這些可展面的計(jì)算結(jié)果都基于曲面上某一特殊曲線長與展開后對(duì)應(yīng)曲線(包括直線)長相等。第二篇過

17、程裝備制造工藝 2作圖法作圖法 可展面相貫時(shí)用作圖法比較簡單。在展開作圖中，主要是求空間曲線或直線的真實(shí)長度，相貫體展圖要首先準(zhǔn)確求取相貫線并為此擇優(yōu)選用輔助面。目前，計(jì)算機(jī)展圖已取得很大進(jìn)展。將計(jì)算機(jī)與自動(dòng)氧氣切割機(jī)聯(lián)機(jī)運(yùn)行，將完全改變傳統(tǒng)的劃線與切割作業(yè)的面貌。3作圖近似法作圖近似法 圖611是以球面的切面折面為近似曲面展開的作圖法，球面的切面(割面同樣)是正圓錐面，易于展開。所取近似曲面是底頂相接的若干正圓錐臺(tái)，相接處均取圓錐之底。這種作法只適用于大型球體某個(gè)球片的展開，至于小球面整體展開則采用變形近似法。 第二篇過程裝備制造工藝4變形近似法變形近似法 (1)等弧長法。等弧長法。以碟形封

18、頭為例。碟形封頭是一個(gè)點(diǎn)對(duì)稱的零件，展平后亦是一個(gè)點(diǎn)對(duì)稱圖形，即是個(gè)圓。等弧長法認(rèn)為展開的圓其直徑Da1和碟形封頭過中心的平面上的弧長相等，依圖6-12上的尺寸應(yīng)有： (2)等面積法。等面積法。以設(shè)備封頭為例。等面積法認(rèn)為封頭的曲面面積和展平后的圓面積相等。按此假定碟形封頭展開后圓的直徑Das為 若長徑為短徑兩倍的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的中性直徑(平均直徑)為Dm，直邊高為h，則按等面積展開后其圓直徑Das應(yīng)為第二篇過程裝備制造工藝 5經(jīng)驗(yàn)展圖法經(jīng)驗(yàn)展圖法 Do=KDm+2h 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，可采用下面的簡單計(jì)算式： Do=1.19Dm+2h二、號(hào)料二、號(hào)料 工程上把零件展開圖正式畫在鋼材上的作業(yè)稱為號(hào)料

19、。號(hào)料時(shí)要注意以下幾個(gè)問題：(一)余量 展圖得到的尺寸稱展開尺寸(A展)，它沒有考慮以后加工過程中還會(huì)出觀的各種問題，因而正式劃線到鋼材上的尺寸(A劃）要改為： A劃A展+加收間l式中收焊縫收縮余量，與材料的膨脹系數(shù)有關(guān)，還與焊接方法、焊接工藝、工件厚度等有關(guān)，第二篇過程裝備制造工藝 加邊緣加工余量，主要考慮內(nèi)容為機(jī)加工（切削加工）余量和熱切割加工余量。具體見表62224。 間焊接坡口余量。焊接坡口余量主要是考慮坡口間隙b。坡口間隙的大小主要由坡口形式、焊接工藝、焊接方法等因素來確定。見表6-25。例如自動(dòng)焊與手工焊就有差別。同樣V形坡口，帶墊板與不帶墊板差別很大。l筒節(jié)卷制伸長量。與被卷制直

20、徑大小、板厚、材質(zhì)、卷制次數(shù)、加熱條件等條件有關(guān)。鋼板冷卷伸長量較小，約78mm。鋼板熱卷伸長量較大，用經(jīng)驗(yàn)公式可估算伸長量l 總之，余量的確定比較復(fù)雜，難于硬性規(guī)定，生產(chǎn)時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定。展圖方法不同得到的展開尺寸不同，無疑會(huì)影響余量的確定。 凡需加熱成型的工件，取材時(shí)要根據(jù)加熱方法和加熱次數(shù)在厚度上留12mm的燒損余量。 第二篇過程裝備制造工藝 (二二)直接劃線與樣板劃線直接劃線與樣板劃線 除了最簡單的零件是在鋼材上直接劃線外，大部分都是先用紙板或薄鐵皮制成樣板，再 用樣板在鋼材上作圖。這樣可以保證劃線作業(yè)的質(zhì)量，還可以提高生產(chǎn)率，尤其是對(duì)批量生 產(chǎn)的零件和標(biāo)準(zhǔn)化零件。 當(dāng)樣板用于在已成型好的曲面上號(hào)料時(shí)，樣板的展開尺寸不是按中性尺寸計(jì)算的，而是按樣板貼覆面尺寸計(jì)算。 第二篇過程裝備制造工藝 (三三)排樣排樣(排料）排料） 充分利用原材料、邊角余料，使材料利用率達(dá)到90以上。 零件排料要考慮切割方便、可行。盡可能使排樣能多利用剪切法下料。 筒體要使其卷制方向與鋼板軋制方向（軋制纖維）一致。 認(rèn)真設(shè)計(jì)焊縫位置。在劃線下料的同時(shí)，基本上也就確定了焊縫的位置，下面結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)予以介紹： I 焊縫不僅是承壓和耐腐蝕的薄弱區(qū)域，而且焊縫過多、過長還會(huì)增加制造成本和檢驗(yàn)工時(shí)等。因此，應(yīng)盡量從整體和局部全面考慮減少焊縫數(shù)量