永磁磁選機(jī)筒體加工工藝

永磁筒式磁選機(jī)因其具有高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于黑色及有色金屬選礦廠、重介質(zhì)洗煤廠及其他工業(yè)部門(mén)，是現(xiàn)代化磁選廠和重介質(zhì)洗煤廠的重要設(shè)備之一。近年來(lái)，隨著磁性材料技術(shù)的迅速發(fā)展和磁選機(jī)設(shè)計(jì)專(zhuān)家的深入研究，使得永磁筒式磁選機(jī)的磁感應(yīng)強(qiáng)度從幾十毫特斯拉到六百多毫特斯拉，設(shè)備規(guī)格向大型、超大型化方向發(fā)展。

磁選設(shè)備覆蓋面廣，從拋尾到精選，從濕式到干式，場(chǎng)強(qiáng)從幾十到幾百豪特斯拉，大規(guī)格、較高場(chǎng)強(qiáng)、大處理量的永磁磁選設(shè)備都被生產(chǎn)所用。對(duì)永磁筒式磁選機(jī)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(shè)備設(shè)計(jì)是首要環(huán)節(jié)，而先進(jìn)適宜的加工工藝是確保設(shè)計(jì)思想付諸實(shí)施并實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。因此，結(jié)合多年來(lái)從事機(jī)械加工制造的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)永磁筒式磁選機(jī)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(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)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(jī)軸裝式傳動(dòng)等。不同的傳動(dòng)方式對(duì)傳動(dòng)件的要求重點(diǎn)不盡相同。通軸式傳動(dòng)方式對(duì)傳動(dòng)套、滑動(dòng)軸承部件要求嚴(yán)格，磁筒與整機(jī)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?yàn)闇p速機(jī)電機(jī)與半軸的連接有柔性裝置，因此對(duì)傳動(dòng)件的加工要求相對(duì)較低。減速機(jī)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(duì)筒體的技術(shù)要求非常嚴(yán)格，因?yàn)閭鲃?dòng)件任何擺動(dòng)或跳動(dòng)直接帶著裝在半軸上的減速機(jī)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(jī)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(jī)軸裝式傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

磁選機(jī)的動(dòng)力減速機(jī)采用軸裝式對(duì)加工精度的要求很高，其他的較小件都可以用機(jī)床加工，精度保證不會(huì)出現(xiàn)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(zhàn)，筒體是磁選機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的重要件核心件，磁選機(jī)的分選過(guò)程是靠它的旋轉(zhuǎn)來(lái)完成的，而它長(zhǎng)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(jié)構(gòu)及分析

磁選機(jī)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(zhǎng)度2960mm厚5mm不銹鋼筒皮組焊而成，筒體的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

從圖2可以看出，磁選機(jī)筒體實(shí)際是一個(gè)焊接件，且是一個(gè)薄壁超大焊接結(jié)構(gòu)。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(fù)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(duì)位置關(guān)系已經(jīng)確定。對(duì)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(duì)位置差，所以焊接時(shí)必須保證筒皮與法蘭的相對(duì)位置，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，法蘭的二次加工量應(yīng)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(shè)計(jì)合理科學(xué)的工裝，減去焊后二次加工，不論從經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)好，在制造生產(chǎn)中如何保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求是制造工藝人員的重要責(zé)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(duì)超大型磁選設(shè)備尤為重要。目前，只能靠人工結(jié)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(xiàn)。

3、工裝設(shè)計(jì)與裝配

經(jīng)反復(fù)研討，利用現(xiàn)有條件加工簡(jiǎn)體，不上大的機(jī)床，設(shè)計(jì)了一套方便可行的裝配焊接工裝，能在設(shè)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(jié)構(gòu)如圖3所示。

結(jié)構(gòu)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(nèi)側(cè)距離比簡(jiǎn)體長(zhǎng)度長(zhǎng)40mm。4個(gè)千斤頂固定在工藝支架的端板側(cè)，這4個(gè)千斤頂可獨(dú)立調(diào)節(jié)，當(dāng)架在上面的筒體、法蘭位置有誤差時(shí)，可用千斤頂調(diào)節(jié)至合適位置。在工藝支架一側(cè)端板上裝著一個(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(dāng)筒體長(zhǎng)度不合適時(shí)，可利用可旋進(jìn)的三爪調(diào)解或利用螺栓從兩端板處進(jìn)行調(diào)節(jié)。

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(jù)實(shí)際情況調(diào)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(zhǎng)度長(zhǎng)了，利用三爪頂至合適位置，如果簡(jiǎn)體長(zhǎng)度短了，可利用螺栓與法蘭上的螺栓孔旋進(jìn)拉出，并調(diào)節(jié)兩法蘭面平行（兩法蘭與兩端貼緊了就平行了，因?yàn)閮煞ㄌm面是在一次裝夾中加工出來(lái)的）。均調(diào)節(jié)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(dá)到了設(shè)計(jì)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(zhǎng)度1.2m，焊縫長(zhǎng)度約3.8m，對(duì)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(dāng)?shù)暮附庸に?，使焊縫均勻，防止和減少焊接結(jié)構(gòu)變形是工藝人員需要解決的首要問(wèn)題。

經(jīng)反復(fù)研究商討分析最后確定用鎢極氬弧焊。因?yàn)闅鍤獗Ｗo(hù)作用好，氬弧溫度高、熱量集中，氬弧一旦引燃后，就能比較穩(wěn)定燃燒，氬弧焊基本上是金屬熔化與結(jié)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(qū)小，因此焊接的變形和應(yīng)力均較小，尤其適用于薄板焊接。焊縫的熱影響區(qū)小，焊縫強(qiáng)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(yīng)適當(dāng)?shù)目煨?。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(qū)域大大減少，達(dá)到減少焊接變形的目的。剛性固定法采用強(qiáng)制的手段來(lái)減少焊后變形，剛性固定物應(yīng)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(zhǎng)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(yīng)力。

鎢極對(duì)電弧穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量有很大影響。施焊損耗小，引弧穩(wěn)弧性能好。引弧容易，焊接電流穩(wěn)定，焊縫成型好。非熔化極惰性氣體保護(hù)焊具有電流穩(wěn)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(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，裝配用工裝能保證筒體的形位公差，使用方便，省去了購(gòu)買(mǎi)大型車(chē)床，經(jīng)濟(jì)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)量不論是外觀的平整度、均勻性，還是焊縫變形量、熱裂紋，都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，產(chǎn)生較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)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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