一種濕式筒式磁選機磁軛的制作工藝研究

劉建強

摘 要：從理論和實際工業生產出發，對濕式筒式磁選機磁軛分別進行了展開下料、折彎制作、整體焊裝等工業制作的工藝研究。不僅能減少制作工藝及制作完成后的調整工序，而且為后續裝配磁極組提供了精度保障，大大降低了生產成本，減輕了勞動強度，降低了裝配磁系的生產事故，從而提高了生產效率。

關鍵詞：濕式永磁式磁筒磁選機;磁軛;折彎

中圖分類號：TD457文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）31-0033-03

Research on the Fabrication Process of NLCT Magnetic

Yoke for External Magnetic Separator

LIU Jianqiang

（BGRIMM Technology Group，Beijing 100160）

Abstract： Based on the theory and actual industrial production， the process of the magnetic yoke of Wet drum magnetic separator was studied， such as blanking， bending， integral welding， etc. It can also reduce the production process and the adjustment process after the completion of the production， provide a guarantee for the accuracy of the follow-up assembly magnetic pole group， greatly reduce the production cost， reduce the labor intensity and reduce the production accident of the assembly magnetic system， thus improving the production efficiency.

Keywords： wet drum magnetic separator;magnetic yoke;bend

眾所周知，濕式筒式磁選機是磁選法的主要使用設備[1]，作為磁選機主要部件的磁系部件，對整個分選起著至關重要的作用。隨著筒式磁選機的不斷大型化發展以及對其磁場強度和裝配精度的要求不斷提高，對磁軛的制作要求也越來越高。由此，本文主要分析濕式筒式磁選機磁軛的制作工藝。

1 原材料及設備

1.1 原材料

本次試制使用的主要原材料為鋼板，分別為Q235B和316L鋼板，其厚度分別為：[δ1]=25 mm，[δ2]=16 mm。Q235B和316L的成分及力學性能[2]見表1至表4。

上述板材經外觀檢測和物理檢測后可知，原材料表面光潔平滑，無其他板材常規缺陷，如麻點、凹坑、銹斑等，且力學性能符合要求，厚度等參數也滿足標準《碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋厚鋼板和鋼帶》（GB/T 3274—2007）。

1.2 設備

本次產品試制所投入的生產設備清單如表5所示，檢測設備主要包括超聲波探傷儀、磁粉探傷儀、卷尺、深度尺、平尺。

表5 主要生產設備清單

[序號 設備名稱 數量 購買日期 使用情況 1 CO2氣體保護焊 3 2011年5月 正常 2 數控氣割機 2 2015年 正常 3 剪板機 1 — 正常 4 折彎機 1 — 正常 ]

2 磁軛的制作工藝

2.1 磁軛的下料

整個磁軛由軛板、扇板、底部支撐組件構成，磁軛長度超過3 000 mm。板材下料前，必須把鋼材表面清理干凈，清洗油污、去除銹蝕，并檢查表面的裂紋、銹蝕等缺陷和板面的平面度。

鋼板在彎曲過程中外層受到拉應力，內層受到壓應力，從拉到壓之間有一既不受拉力又不受壓力的過渡層——中性層。因為中性層在彎曲過程中的長度和彎曲前一樣，保持不變[3-4]，所以中性層是計算彎曲展開長度的基準。圖1為折彎展開計算圖，通過公式（1）可得出展開長度。

式中，[A]為折彎后的板的一邊長度;[B]為折彎后板的第一邊長度;[R]為折彎的半徑;[T]為板的厚度;[a]為折彎角度;[λ]為中性層到板料內側的距離，其計算條件和公式為：

通過式（1）得出其磁軛展開后的長度，完成磁軛的下料。

扇形板的材質采用304級鋼板。根據磁軛的制作要求，扇形板兩面交接處倒圓角（[R]=15 mm），用數控下料，切口要良好，板邊需要平整，后拖量要求垂直。全部完成后驗查扇形板尺寸及外觀。

2.2 磁軛的制作

為了簡便地完成折彎，將合格的磁軛轉入機加工車間，然后按圖要求進行大小凹槽的加工，將整個軛板均分成[P]等分，每邊長為[E]，其中根據折彎機刀口的大小，設計大凹槽的角度為[F]，大凹槽底部邊長為[G]，板厚為[H]，小凹槽的角度為[I]，小凹槽的深度為[J]，如圖2所示，要求加工劃線時從中間開始，然后朝兩邊進行，過程中務必要保證兩邊凹槽中心連線與板面垂直。其中，軛板反面和正面的大小凹槽與折彎機刀口的大小相匹配。

完成以上工序后，根據圖紙尺寸在磁軛上加工磁極組的安裝孔，檢驗合格后傳到下道工序進行焊接。

2.3 軛板的折彎

為避免折彎后磁軛板[P]條邊不整齊，再次調形困難，工藝要求如下。

第一，在四輥卷圓機上對不平的軛板進行校平，達到平整的要求后進行下一步操作;再次清理銹蝕物以及加工后的毛刺等，最后開始折彎。此外，第一步必須校正折彎機上模刀口的平行度，保證上模刀口的每點都均勻接觸下模的刀槽。

第二，軛板的折彎從中間槽的位置開始，其方向要求寬口凹槽朝外，折彎上模具刀口壓在軛板處小凹槽處進行折彎，防止壓偏，用磁軛角度樣板檢驗每次壓邊的效果。角度樣板是按照磁軛折彎后的尺寸制作而成的，如圖3所示，樣板邊長為軛板內側四等分，每邊邊長為[A];樣板至少含3個角度為[B]，其中A、B、D按照尺寸制作。

第三，完成中間第一塊的折彎后，對一側的其他板依次進行折彎，完成后調轉軛板，再從另一側的中心板開始，往復按照之前的折彎方法進行其他板的折彎，直到整個磁軛的折彎完成。檢驗軛板完成尺寸，要求軛板兩端對角線差值≤3 mm，共[P]條邊，每條邊等長。

2.4 磁軛組焊

整個磁軛的組焊步驟如下。

第一，將裝好磁軛軸座的軸吊裝到扇形板上，按照圖紙檢查主軸軸頭鍵槽位置，用樣板調整軸的高度，保證磁軛每個磁極面磁極高都一樣為[R]，調整好軸的安裝尺寸后用焊槍進行點固焊，焊縫長度為10～15 mm，均勻分布三段，焊腳高度為5 mm，點固焊要分布在斷續焊的起點或終點，焊接位置為平焊F。完成并檢驗合格后轉下道工序。

第二，按照圖紙位置尺寸對扇形板筋板及固定角鋼（機加工先鉆孔）進行點固焊焊，焊縫長度尺寸為10～15 mm，焊腳高度為5 mm。

第三，按磁軛、磁軛軸座、扇形板的順序進行滿焊，如圖4所示。為防止焊接變形，可將工裝放置在扇板外側400 mm處，保證上模與磁軛板各極面貼緊，從磁軛中心位置開始焊接，扇板兩側對稱交錯，依次從中心位置往兩側焊接，扇形板與磁軛單邊焊接尺寸為50 mm，焊腳尺寸為8 mm;筋板與扇形板采用斷續焊3×50 mm，焊腳尺寸為8 mm;筋板與軸座、磁軛采用連續焊，焊腳尺寸為10 mm;焊接位置為平焊F。焊縫要求外觀美觀，無焊渣，焊縫咬邊深度≤0.5 mm，兩側咬邊總長度不超過焊縫有效長度的15%（100 mm），焊縫寬度誤差≤2 mm，余高≤2 mm，過渡光滑，尺寸筆直均勻，無飛濺、焊瘤等缺陷，斷續焊及連續焊焊縫彎曲的，要打磨掉重新焊。

第四，焊后保證磁軛各極面尺寸，極面均勻分布，連接孔間距相同;通過樣板、深度尺對磁軛兩側、中間位置按照圖紙尺寸進行檢查，必檢尺寸如下：磁軛極面高度和磁軛機面角度與圖紙一致，檢驗合格后轉入下道工序;部分極面若有磁極高度不滿足圖紙尺寸要求，需要通過千斤頂、氣體火焰氣割等方式進行調變形。如較多極面較多位置出現磁極超高的情況，需要轉機加工車間進行銑面;對于出現的部分磁極高度過低（通常易發生在磁軛軸向兩端）的情況，將上模、千斤頂放置在變形區域位置，從兩側往磁軛中心方向依次對折彎處進行火焰氣割，加熱至呈現暗紅色（800～850 ℃），同時通過液壓千斤頂壓磁軛工裝上?；蛘叽箦N對磁軛板進行調變形，直至該區域各極面與上模貼緊，最后對加熱處澆水速冷。對于部分極面出現磁極高度超高的情況，從兩側往磁軛中心方向依次對折彎處進行火焰氣割，加熱至呈現暗紅色，用大錘進行錘擊，同時用扳手調緊螺母，通過深度尺進行高度測量，直至尺寸合適位置。

3 結論

焊接變形的控制是磁軛制作的關鍵技術，而磁軛的焊接變形直接影響磁系的裝配精度，因此焊接過程中必須嚴格按照AWS-D1.1M-2002美國鋼結構焊接規范的要求執行。關鍵點如下：第一，磁軛折彎過程的角度變化而引起的長度變化的因素必須要在軛板展開長度計算中考慮進去;第二，為了避免磁軛扇板焊接時產生回彈變形，需要先用底座工裝固定軛板，然后再用相應的模型樣板來上下壓實軛板，最終完成磁軛的組焊;第三，必須通過制定合理的制作工藝和制作合適的輔助工裝來保證磁系的所有包角都一致。

綜上所述，此制作工藝能很好地保證磁選機磁軛的圓度、垂直度、平行度，每步的制造工序都為下道工序提供了精確的保障，減少了不必要的返工，大大降低了制作的工藝難度，縮短了制作周期，既保證了后續裝配磁極組的精度要求，又降低了生產成本、提高了生產效率。

參考文獻：

[1]陳雷，史佩偉，譚達，等.超大型永磁筒式磁選機的探索性研究[J].有色金屬，2006（5）：32-35.

[2]劉新勝.常用金屬材料手冊[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]李娜，李青，李福欣，等.鈑金件折彎工藝分析[J].農業裝備與車輛工程，2014（3）：70-73.

[4]商洪清.鈑金折彎工藝分析[J].金屬加工（熱加工），2010（1）：46-50.