變形控制技術在立井模板加工中的應用

唐興富

(江蘇省礦業工程集團有限公司建井處,江蘇徐州 221131)

變形控制技術在立井模板加工中的應用

唐興富

(江蘇省礦業工程集團有限公司建井處,江蘇徐州 221131)

通過對模板加工過程中熱變形的分析,提出解決加工變形的方法,取得了良好的使用效果。

熱變形 原因 辦法

1 模板結構形式特點

目前移動式金屬模板由本體模板塊、帶小門模板塊、收縮口、澆筑口、刃角、懸吊裝置、工作臺、導向裝置、伸縮裝置以及保護件九部分構成。模板加工變形的有效控制,直接關系到井筒成井尺寸精度,是礦井砌壁質量的基本保證。模板基本結構圖如圖1所示。

2 熱加工應力與變形產生的原因及形式

鉚焊加工件在加工面局部加熱時,僅在加熱部分的膨脹受到未加熱部分的約束,會產生應力,這種應力大于母材的σb時,就引起工件變形。特別是焊接時應力過大,可使構件在焊后使用過程中產生裂縫,甚至導致整個結構斷裂。

3 常見變形種類

(1)收縮變形。鋼板整塊切割或焊接后,產生收縮,各方面尺寸比原來大約縮短1一2mm。如外圍板及組合槽鋼外弧板的截割。切割變形后所圖2所示。

(2)角變形。主要存在于對接接頭的焊接。使兩個平面產生角度偏差。立模后上下左右在模板塊外圍板與模架十字縫的焊接會使十字連接處模板外圍板接茬平整度超限。

(3)彎曲變形。主要在于組合型槽鋼加工過程中由于不對稱或集中施工中產生的應力分布不均勻而引起的變形,如組合槽鋼焊接過程中產生的弧度變化。

(4)扭曲變形。主要存在于組合槽鋼側板及模板上下弧形連接板切割過程中的平面度超差或扭曲。

(5)波浪變形。主要存在于薄板加工過程中,滑模加工時板材無此現象。

圖1 模板基本結構

4 預防和減少加工應措施

(1)選擇合格的焊接接頭位置及焊縫位置：1)焊縫應盡量避免仰縫,減少立焊縫,保障方便,減少結構件受熱時間。2)減少焊縫數量,簡化焊接工藝,在保證結構連接硬度的前提下,采取斷續焊接,如橫板框架上外圍板的焊接。3)焊縫應盡量對稱、分散,避免密集與交叉,如組合槽鋼與外圍板斷焊點錯步,丁字板立板與外面板焊接。

(2)焊接預熱,焊后緩冷,如組合槽鋼上下連接切割,班中采用整塊大板切割,兩端預留連接點,待全部切割成型并冷卻后再分成單件,確保整理成型同時冷卻;整體模板施焊并冷卻后拆模。

(3)選擇合理的切割機按順序和方向,如倒立板采用多頭切割,同時多塊切割,整塊模板采用多人順時針同時同向采用跳焊法加固施焊。

(4)反復辦法,切割成型焊接前將焊件向變形相反的方向人為復型,以達到焊接復型的目的,如弧板切割時預先留下半徑余量,十字焊接前,外圍板大模縱連接板預先放出2mm縫隙,整體加固施焊時采用錘擊。

(5)剛性固定法。焊前將工件固定夾緊或電焊于平臺上或整體焊接到一起,采用強制手段來減少焊后變形特別是殼件焊成時,預先在變形向上打上支撐,使殼件各邊相應抑制而減少變形量,如立模焊接時的整體支撐。

5 加工變形的矯正

由于鉚焊加工時變形量較大,為確保加工件變形量及尺寸再技術要求允許范圍內,應進行矯正,常用方法有機械矯正和火焰加熱矯正。

(1)機械矯正法：采用機械壓力將受熱變形件強制恢復原尺寸,如采用壓力機對丁字板平整度,側板直線度,弧板半徑偏差的調整。

(2)火焰矯正法：利用金屬局部受熱后的冷卻收縮來抵消該部分產生的伸長變形,常用氧氣、乙炔火焰在變形處加熱,溫度一般為600-900℃,并采用不同的冷卻方式。常結合壓力機等綜合調整其變形。收縮口兩側模板塊的彎曲變形調整;十字焊接處模板平整度及組合槽鋼,導向槽鋼的調整。

6 結語

以上是模板加工過程中常用的預防和矯正變形的方法,經實踐檢驗,取得良好的效果,值得推廣使用。

圖 2 切割變形

唐興富(1963— ),男,江蘇興化,畢業于中國礦業大學機電一體化專業,江蘇省礦業工程集團有限公司建井工程處,副處長,工程師。