永磁筒式磁選機因其具有高效、環(huán)保、經(jīng)濟的特點(diǎn),廣泛應用于黑色及有色金屬選礦廠(chǎng)、重介質(zhì)洗煤廠(chǎng)及其他工業(yè)部門(mén),是現代化磁選廠(chǎng)和重介質(zhì)洗煤廠(chǎng)的重要設備之一。近年來(lái),隨著(zhù)磁性材料技術(shù)的迅速發(fā)展和磁選機設計專(zhuān)家的深入研究,使得永磁筒式磁選機的磁感應強度從幾十毫特斯拉到六百多毫特斯拉,設備規格向大型、超大型化方向發(fā)展。
磁選設備覆蓋面廣,從拋尾到精選,從濕式到干式,場(chǎng)強從幾十到幾百豪特斯拉,大規格、較高場(chǎng)強、大處理量的永磁磁選設備都被生產(chǎn)所用。對永磁筒式磁選機的性能也有了更高的要求,并向大型化方向發(fā)展,以滿(mǎn)足礦產(chǎn)資源綜合利用的需求。磁選設備設計是首要環(huán)節,而先進(jìn)適宜的加工工藝是確保設計思想付諸實(shí)施并實(shí)現批量化生產(chǎn)的重要環(huán)節。因此,結合多年來(lái)從事機械加工制造的經(jīng)驗,對永磁筒式磁選機筒體的加工工藝進(jìn)行探討。
1、筒體在傳動(dòng)鏈中的作用
永磁筒式磁選機的傳動(dòng)結構分為通軸式傳動(dòng)方式和半軸式傳動(dòng)方式兩種。半軸式傳動(dòng)又分為皮帶式傳動(dòng),直聯(lián)式傳動(dòng),減速機軸裝式傳動(dòng)等。不同的傳動(dòng)方式對傳動(dòng)件的要求重點(diǎn)不盡相同。通軸式傳動(dòng)方式對傳動(dòng)套、滑動(dòng)軸承部件要求嚴格,磁筒與整機裝配的技術(shù)要求高。半軸式傳動(dòng)方式中的直聯(lián)式傳動(dòng)和皮帶式傳動(dòng)因為減速機電機與半軸的連接有柔性裝置,因此對傳動(dòng)件的加工要求相對較低。減速機軸裝式傳動(dòng)就完全不一樣,它除了與以上兩種方式的傳動(dòng)件要求一樣外,對筒體的技術(shù)要求非常嚴格,因為傳動(dòng)件任何擺動(dòng)或跳動(dòng)直接帶著(zhù)裝在半軸上的減速機擺動(dòng)和跳動(dòng),沒(méi)有任何的緩沖和消減裝置,因此減速機較大幅度的擺動(dòng)和跳動(dòng)在傳動(dòng)中是要杜絕的。減速機軸裝式傳動(dòng)的結構見(jiàn)圖1。
磁選機的動(dòng)力減速機采用軸裝式對加工精度的要求很高,其他的較小件都可以用機床加工,精度保證不會(huì )出現問(wèn)題。作為傳動(dòng)鏈中的巨無(wú)霸的簡(jiǎn)體的加工提出了挑戰,筒體是磁選機運轉中的重要件核心件,磁選機的分選過(guò)程是靠它的旋轉來(lái)完成的,而它長(cháng)約3m直徑1.2m,簡(jiǎn)體兩法蘭不平行度和不垂直度即擺動(dòng)和跳動(dòng)的消除是急待解決的問(wèn)題。
2、筒體結構及分析
磁選機筒體是由兩部分組成,即兩個(gè)直徑1200mm厚40mm的不銹鋼法蘭和一個(gè)直徑1200mm長(cháng)度2960mm厚5mm不銹鋼筒皮組焊而成,筒體的結構如圖2所示。
從圖2可以看出,磁選機筒體實(shí)際是一個(gè)焊接件,且是一個(gè)薄壁超大焊接結構。如果能焊后用車(chē)床加工,筒體兩法蘭的不平行度和不垂直度能夠容易保證,但需要超大車(chē)床,且多了一道焊接后加工工序,并且簡(jiǎn)體的焊接過(guò)程也很復雜,焊接時(shí)必須保證筒皮的軸線(xiàn)與兩端法蘭同心并與兩法蘭面垂直,而兩法蘭一旦加工好后,筒皮與法蘭焊好后的相對位置關(guān)系已經(jīng)確定。對于這樣的薄壁超大焊接很難在二次加工的過(guò)程中消除筒皮與法蘭相對位置差,所以焊接時(shí)必須保證筒皮與法蘭的相對位置,從經(jīng)濟的角度考慮,法蘭的二次加工量應以能消除變形和位置偏差為宜。綜合考慮以上因素,如果能設計合理科學(xué)的工裝,減去焊后二次加工,不論從經(jīng)濟還是工期的角度都是非常必要的。批量生產(chǎn)更是如此。
筒體一經(jīng)設計好,在制造生產(chǎn)中如何保證達到設計要求是制造工藝人員的重要責任。在這一工作中,裝配質(zhì)量的好壞就起決定性作用,這一點(diǎn)對超大型磁選設備尤為重要。目前,只能靠人工結合工裝卡具來(lái)完成,只憑人力不借助輔助工裝無(wú)法實(shí)現。
3、工裝設計與裝配
經(jīng)反復研討,利用現有條件加工簡(jiǎn)體,不上大的機床,設計了一套方便可行的裝配焊接工裝,能在設備的制造過(guò)程中容易安裝,操作既安全又可靠,不僅效率提高了,而且焊接裝配質(zhì)量大為提高。工裝結構如圖3所示。
結構及加工要點(diǎn)。工藝支架中,兩端40mm厚的端板必須在一次裝夾中加工完成,鉆出16~φ14.5mm孔,且車(chē)出比法蘭外圓大2mm的看線(xiàn),兩端板內側距離比簡(jiǎn)體長(cháng)度長(cháng)40mm。4個(gè)千斤頂固定在工藝支架的端板側,這4個(gè)千斤頂可獨立調節,當架在上面的筒體、法蘭位置有誤差時(shí),可用千斤頂調節至合適位置。在工藝支架一側端板上裝著(zhù)一個(gè)可旋進(jìn)的三爪,這個(gè)可旋進(jìn)的三爪可從一端頂緊簡(jiǎn)體法蘭,旋進(jìn)距離40mm并可固定好,當筒體長(cháng)度不合適時(shí),可利用可旋進(jìn)的三爪調解或利用螺栓從兩端板處進(jìn)行調節。
使用方法。使用時(shí)先將法蘭與筒皮基本裝配到位,然后滾裝到工裝的4個(gè)千斤頂上,據實(shí)際情況調解4個(gè)千斤頂,使法蘭與大端板上的看線(xiàn)同心,旋出可旋進(jìn)的三爪,如果長(cháng)度長(cháng)了,利用三爪頂至合適位置,如果簡(jiǎn)體長(cháng)度短了,可利用螺栓與法蘭上的螺栓孔旋進(jìn)拉出,并調節兩法蘭面平行(兩法蘭與兩端貼緊了就平行了,因為兩法蘭面是在一次裝夾中加工出來(lái)的)。均調節好后,兩法蘭及筒皮的形位公差就保證了,下一步就是定位焊接了。
4、焊接工藝選擇
筒體在工裝上裝配好后,雖然位置已確定,兩法蘭平行度以及與母線(xiàn)的垂直度已經(jīng)達到了設計要求,但焊接方法、焊接工藝的科學(xué)與否直接影響筒體的質(zhì)量。
筒皮厚度為5mm,長(cháng)度1.2m,焊縫長(cháng)度約3.8m,對于這樣的薄壁超大件,焊接工藝措施的制定是一個(gè)不小的難題。怎樣選擇適當的焊接工藝,使焊縫均勻,防止和減少焊接結構變形是工藝人員需要解決的首要問(wèn)題。
經(jīng)反復研究商討分析*后確定用鎢極氬弧焊。因為氬氣保護作用好,氬弧溫度高、熱量集中,氬弧一旦引燃后,就能比較穩定燃燒,氬弧焊基本上是金屬熔化與結晶的簡(jiǎn)單過(guò)程,能獲得較為純凈的質(zhì)量良好的焊縫。氬弧焊時(shí)由于電弧受到氬氣流的壓縮與冷卻作用,焊縫的熱影響區小,因此焊接的變形和應力均較小,尤其適用于薄板焊接。焊縫的熱影響區小,焊縫強度高,耐腐蝕性好,焊件變形小,因此焊縫質(zhì)量高。氬弧焊在焊接時(shí)無(wú)熔渣,焊后無(wú)熔渣缺陷。焊接工藝順序見(jiàn)圖4。
焊接時(shí)首先是裝配,點(diǎn)焊按照A->E->C->G->D->H->B->F的順序進(jìn)行,以減小變形。固定好后從工裝上取下,用鋼架固定好再焊接,焊接時(shí)采取小電流兩遍焊,焊接順序同點(diǎn)焊,如果能兩人同時(shí)施焊效果更好。焊絲的成分與母材相同,焊接的速度應適當的快些。為防止變形,宜采用小電流并且盡量避免橫向擺動(dòng)。固定在支架上同時(shí)起散熱作用,把焊接處的熱量迅速散走,使焊縫附近的金屬受熱區域大大減少,達到減少焊接變形的目的。剛性固定法采用強制的手段來(lái)減少焊后變形,剛性固定物應在焊縫全部冷卻后拆除。變形隨焊接電流的增加而增加,焊條直徑小變形也小,變形隨焊接速度的增加而減小,變形隨焊接受熱體積的增加而增加。所以要用小電流快速的焊接方法。并將長(cháng)焊縫改為用不同方向的短焊縫的連接方法來(lái)減少焊后變形。焊后采用錘擊法,矯正焊接變形消除殘余應力。
鎢極對電弧穩定性和焊接質(zhì)量有很大影響。施焊損耗小,引弧穩弧性能好。引弧容易,焊接電流穩定,焊縫成型好。非熔化極惰性氣體保護焊具有電流穩定、焊縫成型好的特點(diǎn),具有非接觸引弧能力,不會(huì )燒傷鎢極或在焊縫上產(chǎn)生夾鎢缺陷。
5、結語(yǔ)
經(jīng)過(guò)反復試驗,裝配用工裝能保證筒體的形位公差,使用方便,省去了購買(mǎi)大型車(chē)床,經(jīng)濟實(shí)用。焊接技術(shù)已經(jīng)過(guò)關(guān),用這種方法焊接的筒體,焊接質(zhì)量不論是外觀(guān)的平整度、均勻性,還是焊縫變形量、熱裂紋,都達到了設計要求,產(chǎn)生較好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。這種工裝和焊接方法非常適合批量生產(chǎn)。用該方法制作的筒體,加工質(zhì)量好,安全,工作效率會(huì )大大的提高。
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