導(dǎo)語：超重型礦用結(jié)構(gòu)件工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1緒論

刮板輸送機(jī)成套設(shè)備在近幾年的時(shí)間里不斷向超大型、超重型的方向發(fā)展，隨著煤機(jī)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)大型結(jié)構(gòu)件的需求也不斷旺盛。近幾年，大型結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提高，也是生產(chǎn)企業(yè)堅(jiān)持不懈努力的方向。不斷追求高質(zhì)量的工藝方法是近幾年所有大型煤機(jī)制造企業(yè)面臨的主要任務(wù)，其中智能制造是主流，避免制造過程中的一些不穩(wěn)定環(huán)節(jié)，同時(shí)減少人工參與是每個(gè)企業(yè)追求的目標(biāo)。

2超重型礦用結(jié)構(gòu)件工作環(huán)境及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1超重型結(jié)構(gòu)件的工作環(huán)境分析。煤礦輸送設(shè)備中的超重型結(jié)構(gòu)件其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件比較多，噸位比較重，在生產(chǎn)制造過程中，安全保障是實(shí)施制造工藝的前提。超重型結(jié)構(gòu)件是目前超大型成套設(shè)備的主要構(gòu)成部分，大約占成套設(shè)備的60%左右，它們是整個(gè)輸送設(shè)備的骨架，其余的輔助設(shè)備及零部件都依托它們而存在。它們主要使用方式是年工作330天左右，工作制式為24小時(shí)連續(xù)工作，運(yùn)輸能力大概在4000t/h以上。使用的環(huán)境條件是煤層埋藏深度200m以上，煤層平均厚度至少6m以上，煤層的屬于可采的厚煤層，井田內(nèi)煤層的傾角不大于0.5~1.0°，屬于水平煤層，煤體的強(qiáng)度較高，普式系數(shù)不低于4.0這樣的環(huán)境下工作。2.2超重型結(jié)構(gòu)件中的典型結(jié)構(gòu)形式分析。超重型礦用結(jié)構(gòu)件主要應(yīng)用于槽寬在1250mm以上的成套設(shè)備，比如輸送機(jī)的機(jī)頭采用交叉?zhèn)刃督Y(jié)構(gòu)、機(jī)尾的伸縮結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)載機(jī)的機(jī)頭與后槽體伸縮結(jié)構(gòu)等。以交叉?zhèn)刃妒綑C(jī)頭架為例，這種結(jié)構(gòu)有利于布置兩個(gè)傳動(dòng)裝置，一個(gè)平行于煤流方向，一個(gè)垂直于煤流方向。機(jī)頭架在設(shè)計(jì)時(shí)也考慮后期的維修比如：活動(dòng)中板結(jié)構(gòu)，方便維修更換；機(jī)頭架回轉(zhuǎn)端機(jī)頭護(hù)罩設(shè)置檢查窗，方便鏈輪檢修。交叉式側(cè)卸式機(jī)頭架結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)和加工比較麻煩，從使用上來說，對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性也比端卸式機(jī)頭架差。但同時(shí)其優(yōu)勢(shì)在高產(chǎn)高效工作面上也是明顯的。

3超重型礦用結(jié)構(gòu)件工藝流程再造升級(jí)

3.1超重型礦用結(jié)構(gòu)件的工藝流程。我公司結(jié)構(gòu)件分廠可按用戶的不同要求生產(chǎn)各類刮板輸送機(jī)成套設(shè)備所需結(jié)構(gòu)件及配件。目前我公司已經(jīng)生產(chǎn)的輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)成臺(tái)套設(shè)備種類近五百余種，輸送機(jī)槽寬：460-1400mm，電機(jī)功率40kW-3×1600kW，過煤量50-2000萬噸；轉(zhuǎn)載機(jī)槽寬：630-1800mm，裝機(jī)功率單機(jī)已達(dá)到1200kW；結(jié)構(gòu)件噸位/單件最大到40噸。3.1.1生產(chǎn)類型及生產(chǎn)方式。結(jié)構(gòu)件分廠生產(chǎn)性質(zhì)為多品種、小批量生產(chǎn)。原材料常用板材厚度范圍δ20-δ60mm，板材最大厚度為130mm，常用材質(zhì)為常用普通低合金高強(qiáng)鋼和調(diào)質(zhì)類高強(qiáng)耐磨鋼。生產(chǎn)方式為多分廠協(xié)作式生產(chǎn)，下料件30000噸（板材29500t，型材500t）、鍛件2000噸分別由下料分廠、鍛件分廠提供。最重結(jié)構(gòu)件外形尺寸為4500×2600×1600（mm），重量約為26噸；最大結(jié)構(gòu)件外形尺寸為8700×2600×900（mm），重量約為15噸。最大采用40噸天車。3.1.2超重型礦用結(jié)構(gòu)件主要工藝流程。通過合理的進(jìn)行車間工藝布局，使得物流順暢簡(jiǎn)捷，有效減少零件的周轉(zhuǎn)量或次數(shù)，減少運(yùn)輸成本。加工設(shè)備根據(jù)工藝流程采用機(jī)群式布置。所有焊接主要采用富氬混合氣體保護(hù)焊，與二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊相比，可改善熔滴過渡形式，大幅減少焊接飛濺，減少合金元素的燒損，提高焊縫綜合力學(xué)性能和外觀成形。針對(duì)結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品品種多、形狀各異和重點(diǎn)結(jié)構(gòu)為高強(qiáng)板的特點(diǎn)，采用焊前火焰預(yù)熱或臺(tái)車爐整體預(yù)熱、焊后臺(tái)車爐去應(yīng)力退火的方式來焊接。3.2超重型礦用結(jié)構(gòu)件的模塊化生產(chǎn)、封閉式管理。3.2.1焊前加工模塊。所有超重型礦用結(jié)構(gòu)件的零件大部分來自于下料分廠，它們的材質(zhì)主要采用Q345B、WQ690D，中板、底板、特殊部位材料主要采用ZM400、ZM450（實(shí)際代料為JFE-EH400、JFE-EH450、Hardox400、Hardox450、Wearturf450）。焊前加工主要是矯形、銑面、銑倒角、鉆孔為主，加工過程不允許有誤差或錯(cuò)誤的情況，否則對(duì)下工序的銜接造成了很大的麻煩。3.2.2焊接模塊。焊接模塊是所有超重型結(jié)構(gòu)件的主要環(huán)節(jié)，無論從組裝、焊接到最終的檢驗(yàn)都是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是檢驗(yàn)產(chǎn)品在實(shí)際使用中的關(guān)鍵所在，焊接質(zhì)量的好壞直接影響著整套設(shè)備的運(yùn)行是否可靠。其中影響焊接性的四大因素分別是材料、設(shè)計(jì)、工藝及服役環(huán)境。3.2.3焊后加工模塊。焊后加工模塊全部采用數(shù)控鏜銑床機(jī)群和搖臂鉆床機(jī)群組成，從工藝裝備方面對(duì)大型結(jié)構(gòu)件焊后加工精度進(jìn)行全面的保證。

4超重型礦用結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)制造過程的質(zhì)量控制

4.1生產(chǎn)制造過程中的工藝保障措施。4.1.1焊接氣體的選擇。我公司全面采用Ar+CO2混合管道氣體，它也被廣泛應(yīng)用于焊接碳鋼及低合金鋼，Ar氣與CO2氣的比例，通常為（70~80）:（30~20）。這種比例既可用于噴射過渡電弧也可用于短路過渡電弧及脈沖過渡電弧。其優(yōu)良保護(hù)效果以及焊道成型美觀、焊接質(zhì)量高將其進(jìn)行全面采用，主要也是為了追求產(chǎn)品的高質(zhì)量的產(chǎn)出。4.1.2焊接材料的選擇。焊接材料選擇由焊接接頭機(jī)械性能要求而定，選擇焊材屈服強(qiáng)度時(shí)，要遵循很多原則，由超高強(qiáng)耐磨鋼的機(jī)械性能可知抗拉強(qiáng)度大于1250MPa，而大型結(jié)構(gòu)件除了中底板外的材料主要選擇WQ690D的時(shí)候比較多其抗拉強(qiáng)度要大于800MPa級(jí)，故超高強(qiáng)鋼與WQ690D焊接，焊縫強(qiáng)度介于兩者之間，根據(jù)低強(qiáng)匹配原則，選用強(qiáng)度為700MPa級(jí)的國(guó)產(chǎn)ER69-G強(qiáng)韌性焊絲。4.1.3預(yù)熱溫度的確定。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)直Y形坡口對(duì)接抗裂試驗(yàn)法，選定不同預(yù)熱溫度測(cè)定裂紋率。通過試驗(yàn)測(cè)得裂紋率，可以繪出預(yù)熱溫度與裂紋率的曲線圖。一般認(rèn)為，只要在此試驗(yàn)中，裂紋率小于20%，在實(shí)際生產(chǎn)中就不致于產(chǎn)生裂紋，所以通過曲線圖可以看出JFE-EH450與WQ690D焊接時(shí)，預(yù)熱大于100℃，接頭中就不會(huì)產(chǎn)生裂紋。根據(jù)理論計(jì)算與抗裂試驗(yàn)，我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中控制Hardox450、JFE-EH450與WQ690D焊接的預(yù)熱溫度范圍在150~200℃。4.1.4焊前整體預(yù)熱、焊后去應(yīng)力處理。焊前預(yù)熱對(duì)于大型結(jié)構(gòu)件來說，火把預(yù)熱是不建議執(zhí)行的，因?yàn)樵谡麄€(gè)預(yù)熱過程中，由于超重型結(jié)構(gòu)件噸位重、零件多的特點(diǎn)，火把預(yù)熱往往達(dá)不到理想的預(yù)熱溫度且預(yù)熱的效果不好，鑒于以上原因引進(jìn)了臺(tái)車式電阻爐，用于各種工件的去應(yīng)力退火、回火等熱處理，以改善工件的機(jī)械性能及消除工件的焊接應(yīng)力。4.2產(chǎn)品質(zhì)量保證措施。按照公司現(xiàn)行的管理制度，分廠內(nèi)部實(shí)行檢察員檢驗(yàn)制度，公司檢查人員實(shí)行抽檢制度，實(shí)行二級(jí)檢驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生產(chǎn)制造過程進(jìn)行全面控制。4.2.1焊接后的檢測(cè)。大型結(jié)構(gòu)件在焊接完成后，我公司有專業(yè)檢查人員要對(duì)各部位尺寸進(jìn)行檢查，從以下幾個(gè)方面：整體焊接變形檢查、外形尺寸檢查、內(nèi)寬尺寸檢查、焊縫焊道焊接質(zhì)量檢查、焊接表面是否有飛濺等等。各種部位檢查的過程中，檢查人員要借助相關(guān)輔助工具、自制檢具等進(jìn)行。為了保證焊縫內(nèi)部焊接質(zhì)量，不出現(xiàn)氣孔、夾渣等等焊接缺陷，我公司均要進(jìn)行全方位超聲波探傷檢測(cè)。4.2.2加工后的檢測(cè)。大型結(jié)構(gòu)件在焊接后進(jìn)行一定時(shí)間的時(shí)效處理，然后在落地鏜銑加工中心上面進(jìn)行全面尺寸加工。加工后各部位尺寸檢查是為了保證設(shè)備安裝使用性能的關(guān)鍵，主要從外形尺寸、聯(lián)接孔尺寸、位置尺寸、軸口部位尺寸等進(jìn)行檢查。其中軸口尺寸檢查使用專用內(nèi)千尺進(jìn)行檢測(cè)，專業(yè)的檢查人員經(jīng)過多年的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，確保尺寸公差的符合性。形位公差的檢測(cè)采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x進(jìn)行，嚴(yán)格保證軸口部位尺寸精度。

5技術(shù)支持保證超重型礦用結(jié)構(gòu)件安全制造

超重型礦用結(jié)構(gòu)件由于體積較大，噸位較重，在焊接過程中需要立焊時(shí)需要及其注意焊接安全，例如：輸送機(jī)的固定架體是比較龐大的結(jié)構(gòu)件，長(zhǎng)度6m多，噸位高達(dá)13噸，側(cè)面較小并且沒有平面，側(cè)立焊接時(shí)不穩(wěn)且十分的危險(xiǎn)，以前只能用天車吊著焊接，但是一旦天車脫車會(huì)給操作現(xiàn)場(chǎng)帶來不可估量的災(zāi)難性安全事故。所以專門制作了專用工裝，通過利用兩個(gè)支撐工裝分別放置在固定架兩端，讓固定架以一定角度靠在支撐工裝上，同時(shí)在固定架側(cè)面墊上支撐塊，然后用定位銷限制固定架滑動(dòng)，以此來防止固定架傾倒，同時(shí)也達(dá)到側(cè)立焊接的目的。

6結(jié)論

公司經(jīng)過工藝流程的再造升級(jí)后，工序流轉(zhuǎn)簡(jiǎn)化，工藝流程清晰、充分利用了空間、場(chǎng)地，實(shí)現(xiàn)了物流高效、快捷運(yùn)輸，節(jié)約了時(shí)間，提高了超重型礦用結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)效率。同時(shí)施行模塊化生產(chǎn)，封閉式管理，共分為焊前加工模塊、焊接模塊和焊后加工模塊，每個(gè)模塊各司其職，相互銜接，采用類似流水線模式，保證生產(chǎn)有序推進(jìn)，減少交叉往返工序，加快了產(chǎn)品生產(chǎn)流通速度。

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作者:史明立 單位:中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司