引言

換熱器管板加工是換熱器制造的核心工序之 一,包括管板堆焊變形控制?管板深孔加工?堆焊 面機(jī)械加T:及倒角等關(guān)鍵工序,其加工質(zhì)量將直 接影響后續(xù)穿管及焊接質(zhì)量1:,特別需要控制管 板孔橋?管孔尺寸?管孔的光潔度和垂直度等尺寸精度符合圖紙要求?

1、管板堆焊變形控制

換熱器管板一般采用合金鋼+ 堆焊結(jié)構(gòu),管 板堆焊時(shí)容易產(chǎn)生焊接變形,特別是對(duì)于大直徑 壁薄管板,在堆焊及熱處理后其平面度容易超差, 所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可采取將兩塊管板的非堆焊?jìng)?cè)對(duì)扣 疊裝防變形2]?管板的待堆焊面預(yù)留反變形余 量131?堆焊厚度預(yù)留余量?合適的焊接參數(shù)?相應(yīng) 的熱處理制度消除焊接應(yīng)力及穩(wěn)定尺寸等綜合措施,對(duì)管板堆焊變形進(jìn)行控制?

2、管板孔加工

在熱交換器管板管孔加工時(shí),首先根據(jù)管 板加工精度?材料力學(xué)特性等選擇合適的加工設(shè)備和刀具,可采用普通搖臂鉆床?數(shù)控鏜銑床?數(shù)控龍門(mén)鉆銑床?三軸數(shù)控深孔鉆床等設(shè) 備,然后通過(guò)試驗(yàn)確定合理的加工方案和加工 切削參數(shù)?

2.1 三軸數(shù)控深孔鉆

以我公司高加產(chǎn)品為例,其管板孔數(shù)多,加工 精度要求較高(詳見(jiàn)表1), 一般采取三軸數(shù)控深 孔鉆進(jìn)行鉆孔,雖然間距塊?導(dǎo)向套?密封銅套?加 長(zhǎng)鉆桿?BTA鉆頭等工裝費(fèi)用高一些,但對(duì)于厚度較厚?孔數(shù)眾多的管板,不僅可以保證加工質(zhì) 量,而且可大大提升生產(chǎn)效率[4 針對(duì)孔數(shù)不多 的而且管板直徑不大的管板,三軸利用效率并不高,一般可使用單軸進(jìn)行打孔,不僅降低了費(fèi)用, 減少裝卸工裝的時(shí)間,而且效率損失不大?三軸 數(shù)控深孔鉆加工過(guò)程如下: 

2.1.1 對(duì)工具?工裝?設(shè)備的要求

1) 刀具外觀無(wú)損傷及裂紋,與鉆桿螺孔連接 穩(wěn)固,刀具精度等級(jí)一般選取h6 等級(jí)?

2) 鉆桿內(nèi)外表面粗糙度不低于Ral.6um 線度小于lmm/m,鉆桿外圓圓跳動(dòng)小于0.05mm, 與刀具螺孔連接后配合良好?

3 ) 鉆孔開(kāi)始前,要對(duì)鉆孔設(shè)備進(jìn)行精度檢 測(cè),核對(duì)設(shè)備鉆孔最大厚度和孔徑極限尺寸,以及 配套彎板高度需要滿足要求?

2.1.3 程序檢驗(yàn)

產(chǎn)品鉆孔開(kāi)始前,重新檢查管板找正?對(duì)中情 況,然后運(yùn)行CNC程序,從中心位置到邊緣,將所 有孔用導(dǎo)向套打印,最終按管板圖紙逐項(xiàng)檢查全 部孔數(shù)?孔位和孔間距等無(wú)誤后再進(jìn)行正式鉆 孔[6]?

2.1.4 管板深孔加工

鉆孔過(guò)程中,操作者應(yīng)使用通棒檢查直線度, 更換鉆頭和導(dǎo)套后,操作者使用芯棒來(lái)檢查鉆的第一個(gè)孔,同時(shí)檢查孔徑?位置度?垂直度?

2.1.5 加工過(guò)程的注意事項(xiàng)

1) 管板應(yīng)盡量校平:管板平面度差,不僅會(huì) 使導(dǎo)向套封不住冷卻液,從而間接影響冷卻功效? 排屑?鉆頭壽命,還會(huì)使鉆頭加工外側(cè)環(huán)形孔區(qū) (起鉆面為堆焊面)時(shí)壽命明顯降低,嚴(yán)重時(shí)直接 崩刃?

2) 采用分區(qū)域鉆孔:當(dāng)管板平面度不高,而 且堆焊硬度很高的Inc〇nne1625時(shí),可采用外側(cè)環(huán) 形孔區(qū)與中心圓形孔區(qū)分別編程,設(shè)置各自的鉆 孔參數(shù),鉆頭壽命會(huì)更加理想?

3) 嚴(yán)格控制導(dǎo)向套尺寸:若導(dǎo)向套尺寸檢定 不合格,一方面對(duì)管孔成形尺寸有不同程度的影 響;另一方面會(huì)導(dǎo)致鉆頭起鉆定位時(shí)容易晃動(dòng),使 得鉆頭導(dǎo)向條磨損加劇,影響鉆頭壽命的同時(shí)還 會(huì)影響管孔成形尺寸和粗糙度?

4) 不斷調(diào)試優(yōu)化深孔鉆加工參數(shù):如觀察機(jī) 床是否出現(xiàn)報(bào)警?鉆頭受力曲線變化各段是否過(guò) 渡平滑?機(jī)床功率值(峰值大小?各段變化是否平 穩(wěn))?機(jī)床工作振動(dòng)?報(bào)廢鉆頭損壞情況等,必要 時(shí)采取多段變參數(shù)鉆孔的加工方法?

2.2 數(shù)控龍門(mén)鉆?鏜銑床

對(duì)于薄壁管板,根據(jù)管孔精度要求可采用數(shù) 控龍門(mén)鉆或數(shù)控鏜銑床鉆孔,一般采用數(shù)控內(nèi)冷 刀具一次或二次加工成形,另外若機(jī)床無(wú)內(nèi)冷功 能,離終鉆面越近溫度越高,產(chǎn)生高溫使刀具壽命 減少且孔的成形質(zhì)量較差,所以需采用多次進(jìn)刀?

2.3 搖臂鉆床加工

普通搖臂鉆床設(shè)備加工精度低,對(duì)操作人員 技能要求高,加工的管孔質(zhì)量不穩(wěn)定?對(duì)于精度 要求高的產(chǎn)品,可采用鉆孔加鉸孔的組合加工方 法?以加工厚度150mm?管孔直徑12.25mm的管 板為例,由于管孔較深,刀具加工排屑和退刀困 難,鐵屑容易將加工后管孔內(nèi)壁劃傷,呈現(xiàn)螺旋狀 紋[7],嚴(yán)重時(shí)整個(gè)管孔孔徑不滿足公差要求,所 以需通過(guò)前期試驗(yàn)確定合理的鉸削余量(預(yù)留單 邊0. 15mm)和加工參數(shù)?

3、管板堆焊面車(chē)加工及管孔倒角加工

3.1 管板堆焊面車(chē)加工

管板堆焊后需要進(jìn)行車(chē)加工堆焊表面,普通 不銹鋼堆焊層通過(guò)降低轉(zhuǎn)速等措施可以滿足產(chǎn)品 加工產(chǎn)品,但對(duì)于大直徑鎳基堆焊面的車(chē)加工難 度較大,某產(chǎn)品堆焊區(qū)域?yàn)棣?000mm,表面堆焊的是鎳基合金Inconnel625,堆焊層厚度為8mm? 一方面由于管板堆焊及熱處理過(guò)程中存在變形, 實(shí)際需要堆焊不低于11mm才能保證變形的管板 車(chē)加工后能滿足圖紙要求的堆焊層厚度及平面 度,故局部區(qū)域需要車(chē)加工掉3mm厚的堆焊層, 車(chē)加工堆焊量較大;另一方面Inconne1625其硬度 極其高,經(jīng)檢測(cè)局部里氏硬度最高達(dá)370左右,且 由于是帶極堆焊焊帶間存在交疊,硬質(zhì)合金刀片 遇到凸起極易崩刃?因此車(chē)加工堆焊層極其困 難,刀片磨損嚴(yán)重,而且壽命及其低?通過(guò)試驗(yàn)泰 克洛?日易暉?瓦爾特?特固克等廠商多種硬質(zhì)合 金刀片,優(yōu)化調(diào)節(jié)切削進(jìn)給?轉(zhuǎn)速?吃刀深度,統(tǒng)計(jì) 連續(xù)切削面積及時(shí)長(zhǎng),并通過(guò)觀察刀片磨損程度, 來(lái)判斷各刀片耐用程度,最終通過(guò)技術(shù)攻關(guān)滿足 了最終產(chǎn)品加工要求?

在車(chē)加工過(guò)程中發(fā)現(xiàn),通過(guò)水冷可以提高刀 片壽命?當(dāng)立式車(chē)床加工一般堆焊材料的管板 時(shí),車(chē)刀承受的溫度不高?磨損不算嚴(yán)重,且能 保證一定的刀片壽命?但當(dāng)管板堆焊材料為鎳 基合金Inconnel6 2 5 時(shí),由于鍵基合金硬度極其 高,車(chē)加工時(shí)刀片磨損及承受溫度都特別大,刀 片壽命大大降低,操作者還需不時(shí)的更換刀片? 由于立車(chē)無(wú)冷卻裝置,通過(guò)在管板外周設(shè)置兩 瓣筒形圍擋,并在圍擋與管板外壁間填塞膠皮 用于密封冷卻液,之后再將機(jī)床用冷卻液倒入 圍擋中(見(jiàn)圖1 ) ,用于刀片車(chē)削冷卻,刀片壽命 顯著提高?

3.2 管板管孔坡口倒角或J 型坡口加工

管板管孔的坡口一般為倒直角結(jié)構(gòu),可采用 搖臂鉆進(jìn)行倒角,但某些產(chǎn)品管板坡口特殊,使用 常規(guī)方法無(wú)法達(dá)到圖紙要求?例如某產(chǎn)品的管板 表面堆焊InC〇k)y625,采用J 型坡口,但是該坡口 結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜?精度要求高,且管端焊縫需要進(jìn)行 100% RT檢測(cè)(見(jiàn)圖2 )?為保證管孔公差及粗糙度要求,采用三軸數(shù)控深孔鉆加工孔群管孔+ 數(shù) 控鏜銑床加工J 型坡口的組合方法?在數(shù)控鏜銑 床加工坡口時(shí),首先使用百分表(裝卡找正)?三 維測(cè)頭(孔區(qū)找正)進(jìn)行二次精加工找正,選取圓 角R1.5mm并帶有Ti- A l- N 鍍層的專(zhuān)用機(jī)卡硬 質(zhì)合金刀片,以管板中心為坐標(biāo)原點(diǎn),按行依次加 工,同時(shí)便于分區(qū)補(bǔ)償增加極軸偏移指令,使機(jī)床 極軸與管板極軸重合,補(bǔ)償管板四中心線找正偏 差,最終使用專(zhuān)用數(shù)控刀片的自身圓角Rl. 5mm 加工]型坡口,并且需要進(jìn)行數(shù)控插補(bǔ),產(chǎn)品加工 坡口尺寸一致性好,均符合圖紙精度要求?

4、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)換熱器管板加工技術(shù)研究,有效解決了管板焊接變形控制?管孔加工精度?管板堆焊面 機(jī)加工及管孔倒角等技術(shù)問(wèn)題,同時(shí)也為后續(xù)加 工類(lèi)似產(chǎn)品積累了經(jīng)驗(yàn)?

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