關于套筒補償器的試制加工

何川

本公司自建廠開始一直生產“金屬波紋管補償器”，經驗比較豐富，但城市供熱用“套筒補償器”從未接觸過，所以此次試制從設計、工藝加工、工裝等等，均屬于全新的領域。

一、課題的提出

（1）芯管組件的壁厚達28mm，外殼組件最大直徑1020mm，總體長度最長1008mm。因為筒體壁厚，所以對焊接質量提出了嚴格的要求。

（2）粗糙度要求高。芯管與外殼組件的密封槽、密封面需要鍍鉻，為保證密封效果，對鍍鉻面的機加粗糙度要求較高。芯管與外殼組件長度最長達555mm，立車時夾壓不穩，機加粗糙度不易達到要求，需要特制工裝來保證產品質量。

（3）安裝套合芯管組件與外殼組件需要較高的同軸度。芯管組件與外殼組件的單邊間隙是0.3mm～0.6mm，芯管組件外壁套上密封圈后，與外殼組件內壁為過盈配合，所以安裝時必須保證芯管與外殼的同軸度，即是外殼組件中心軸要垂直于放置芯管組件的平面，同時需小心調整同軸度，保證密封面不能被對方劃傷。

（4）耐壓需要采用新方法。套筒補償器兩端均為焊道坡口，所以常規產品耐壓試驗所使用的夾壓方式無法適用，需重新設計制造工裝。產品要求試驗壓力達到3.75MPa，遠遠超出常規產品的最大壓力1.5MPa，對耐壓工裝的密封控制也提出了新的要求。

二、套筒補償器制造方案的研究確定

基于以上特點和難度，我們研究該種套筒補償器的制造方案如下：

（一）轉接管與外殼組件以及芯管組件環焊縫焊接方式的確定

C02焊方法具有效率高、熔敷速度快、焊接效率高等特點，但也存在易出氣孔，容易造成未焊透、成形不易控制等缺點。氬弧焊方法焊接質量好，易操作，焊縫成形易控制，鑒于以上兩種焊接方法的特點，我們決定采用CO2焊為主，氬弧焊為輔，夾壓在焊接變位機上進行焊接。

（二）芯管組件與外殼組件的機加方式

芯管組件與外殼組件均為筒體形式，且長度最長達555mm，分別要求機加兩端及內壁、外壁。此種形式的產品使用立車機加時，穩定性差，加工面易產生波紋。

芯管組件的機械加工：主要機加尺寸集中在一端，長度約140mm，粗糙度要求1.6。車間研制了加長夾爪，分別從內和外二個方向各四點夾壓芯管組件不需機加部位，夾爪至高點接近機加面，最大限度減少顫動。

外殼組件的機械加工：外殼組件主要機加面為筒體內壁，從上到下整個機加面粗糙度要求均為1.6。同樣使用了如芯管組件的加長夾爪，因為內壁需要全部車削，只能從外部進行夾壓。為彌補不足，制作圓形套環工裝，使用螺栓多點加固筒體，減少振顫。雖然最大程度減少了工件的顫動，但是由于種種不利因素導致車削效果不理想，最后采用砂布輪打磨的方式給予解決。手工打磨無法保證圓度，所以制作小工裝將砂輪機夾壓在立車刀架上，利用車床的勻速進給進行打磨，砂布輪韌性好不存在因為磨損導致的產品尺寸偏差。此法極好的解決了外殼組件內壁的粗糙度問題。

（三）芯管組件與外殼組件的安裝套合

為保證芯管組件與外殼組件的同軸度，利用油壓機來進行安裝。將外殼組件的法蘭夾壓在油壓機上滑塊上，芯管組件芯管部位朝下，置于工作臺上，調整位置與外殼組件同軸。點動油壓機上滑塊緩慢下落，套合在芯管組件上，隨時微調芯管位置，保證同軸度，小心磕碰劃傷。外殼組件落到極限位置后，拆卸法蘭夾塊，芯管下面、法蘭上面放置支撐，反向將芯管組件頂出。

（四）耐壓試驗

芯管組件與外殼組件之間屬于滑動接觸，在做耐壓試驗時，需先將兩組件用角鋼、槽鋼等支撐物進行固定。鑒于套筒補償器兩端均為坡口，水壓工裝不能夾壓，且各個補償器長短不一，因此最后決定使用油壓機壓緊兩端水壓蓋板以進行水壓試驗。為方便排水、排氣，下蓋板側面進行鉆孔安裝注水口及水壓表，上蓋板側面鉆孔安裝排氣口逆止閥。使用油壓機壓緊蓋板后（點動壓緊，注意密封圈狀態，壓的過緊易造成密封圈的損壞，過松則無法實現密封），充水進行耐壓試驗。

（五）法蘭的拼接

法蘭和壓蓋為Ф外1020和Ф內882或Ф外1020和Ф內724的圓環。外徑大，內外差徑小，如全部采用板材整體下料，則所材料損耗過大。為降本增效，將法蘭三等分后套材下料，在最大程度上節約了原材料。

法蘭焊接時，開600K形坡口，雙面焊接。焊后使用油壓機校平。鉚裝外殼組件前，將法蘭單立車見平，未機加面鉚裝在端面，以便整體機加時一起加工。

三、套筒補償器制造過程的質量控制

（1）筒體的成形由滾床進行，焊后的校形十分重要，筒體的圓度必須嚴格控制在±1mm的公差范圍內，否則對鉚裝和焊接包括機加都會帶來困難，不易保證質量并造成外觀缺陷。芯管組件環縫焊后壁厚不同，只能單節進行校正后才可進行環縫的組對及焊接，焊后是無法進行滾圓校正的。無論是芯管組件還是外殼組件，在焊接后機加前都需要二次校正，控制筒體圓度在±1mm的公差范圍內，以保證機加后筒壁厚度不超差。

（2）芯管組件和外殼組件在機加夾壓時，在保證產品穩固性的同時不能過緊，由其是局部位置的過緊。芯管組件的四點夾壓以及外殼組件的套環夾壓，要求在校緊螺栓時力度均等，防止筒體因夾壓變形，導致松夾后回彈，引起的圓度尺寸超差，嚴格控制機加后圓度在±0.5mm范圍。

四、結論與效益分析

（1）法蘭套材使法蘭材料損耗由原來所需板材32.6噸，節約至11噸。法蘭的成本減少到原來的1/3，在很大程度上提高了產品效益。

（2）通過上述的工藝措施保證了套筒補償器整體質量符合技術要求，滿足客戶要求。送貨后客戶經過比對，我公司生產的套筒補償器，無論是外觀質量，還是尺寸公差均較其它廠家優秀，對我公司生產的產品質量給予了極大的肯定。