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(guò)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(guò)過(guò)程工藝管控可有效避免上述問(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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)椋轰摪逑铝稀⑼搀w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(guò)程中的卷制與焊接兩道工序來(lái)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)椋浩桨濉摪逑铝稀⑶懈钕铝稀⒊醮尉碇啤⒉弥边叀⒃俅尉碇啤⒑峡邳c(diǎn)焊、圓度矯正。

（3）加工要點(diǎn)分析：在筒體切削加工過(guò)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品较颍苊庠诰碇七^(guò)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(méi)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(guò)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(guò)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(guò)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^(guò)程中，調(diào)整好切割參數(shù)，防止出現(xiàn)過(guò)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(méi)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(guò)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(wàn)能式三輥卷板機(jī)進(jìn)行卷制，在卷制過(guò)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(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中，操作人員在每一次下壓過(guò)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(guò)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(guò)±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(guò)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(guò)程中，不易電流過(guò)大，否則會(huì)造成焊口凹陷變形。焊接過(guò)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(guò)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(guò)4小時(shí)，否則要重新進(jìn)行加熱干燥處理，使用過(guò)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(guò)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(guò)大的凹陷，影響后續(xù)車削。焊接作業(yè)過(guò)程中，每層焊接厚度不能超過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(yǔ)

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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