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1、薄壁大直径不锈钢筒体焊接工艺的改进1 引言永磁筒式磁选机是一种广泛应用于重 介质选煤工艺中的磁介质回收设备。 其结构 由筒体、槽体、机架三个主要部分组成。在 工作过程中， 筒体部分由于受矿流中物料颗 粒与磁铁矿粉的双重摩擦冲蚀作用， 易发生 磨损甚至磨穿，为主要易损件。该筒体为一 薄壁不锈钢组焊件，由两块尺寸相同、 厚度 为 4mm 的矩形不锈钢钢板分别卷制成筒型后， 再整体成型 为直径 为 1050mm 或1200mm 的大直径筒体。天地科技股份有限公司为解决国内选煤行业对高端磁选机的需求，应对国际先进产品抢占国内市场的挑战，于2005 年成功研制了具有国际先进水平的TDC 系列新型高效磁选
2、机。 为提高筒体的外观质量及大幅 度地提高其抗磨损能力， 使其使用寿命达到 国际先进水平，在详细技术分析的基础上， 我们对该部件的工艺流程进行了优化。 实践 证明，再造的新工艺流程达到了预期的目的， 保证了新产品的成功研制及推广。2 原有焊接工艺及存在的问题 目前国内大多数的磁选机生产企业在筒 体焊接工艺及参数选择方面， 大多采用手工 焊条电弧焊；直流普通焊机，正接法，电流 大小 180-200A ；牌号 A102 不锈钢焊条， 焊 条直径 3.2mm ;焊接速度 350-450 mm/min。存在问题 :（1）焊接电流大，焊缝成型差，热影响区 宽达 30-40mm，径向收缩量达 15-20m
3、m。 由于装配时圆筒内部为一长 3000mm 的扇 型磁系，其与圆筒内壁间隙为3mm，所以圆筒焊后需严格调圆。 后续调圆为铆工用手 锤手工操作， 焊后变形极大地增大了后续工 序的工作难度和工作时间； 大面积的调圆导 致筒表坑洼不平，外观质量差。（ 2）焊接时无保护气体， 材料烧蚀氧化严 重，焊缝成灰黑色。 抗腐蚀性及耐磨性下降， 较其他部分更易锈蚀和磨穿。（ 3）焊接速度偏快，容易产生咬边，降低 速度后溶池大，容易溶穿。（ 4）采用焊条焊接，清渣困难，容易产生 夹渣现象，降低了使用寿命。3 改进方案 为改进传统焊接工艺的不足，进一步提 高其外观质量及使用性能， 我们对该工艺过 程进行了流程改进
4、。经过多次试验对比，确 定焊接工艺参数如下：（1） 采用钨极氩弧焊 ,直流钨极氩弧焊机， 正 接法，1.2不锈钢焊丝 此方法有以下几个优点：钨极为阴极， 热电子发射能力强，电弧稳定集中，较小电 流下仍可稳定燃烧； 氩气能有效隔绝周围空 气，电弧还有自动清楚工件表面氧化的作用； 焊丝填充不通过电弧， 不易产生飞溅， 焊缝 成型美观。由于本工程不锈钢板厚为 4mm， 焊接溶池浅， 要求焊后变形小，焊缝成型平 整光洁， 表面无氧化。故选择此种焊法较合 适。(2) 钨极直径与焊接电流钨极直径需根据板厚选择，板厚越后则 所需直径越大， 直径过小超过钨极可承受的 极限电流，可能引起钨极发热，甚至熔化蒸 发
5、，造成引弧不稳，本工程采用直径为2.4mm 的钨极。此时，电流小于 90A ，焊接 熔融深度太浅， 焊缝强度低。 电流大于 120A 时，易使溶池过烧， 材料中的合金元素烧蚀 严重，焊缝颜色发黑，抗氧化能力差。为保 证焊缝强度与成型美观， 电流选择 100-120A 比较合适。(3) 保护气体参数的选择根据资料分析，当喷嘴直径与氩气流量 达到较好匹配范围， 氩气保护效果才能体现 出来。当喷嘴直径一定时，氩气流量太低， 气体挺度不够，不能完全排开周围空气。氩 气流量过大时，容易形成紊流，使外界空气 卷入溶池，降低保护效果。经试验确定，喷 嘴直径 10mm ，气体流量 8-10L/min ，钨极
6、伸出5-7mm，喷嘴到工件距离为 7-10mm时， 焊缝窄，表面成型好。(4) 焊接速度在焊接电流一定的前提下，焊接速度与 焊接热输入成反比。当焊接速度过大时，焊 接热输入小，易产生未焊透、咬边等缺陷， 影响结构强度。当焊接速度过小时，焊接热 输入大 ,会造成焊接熔池过烧， 甚至烧穿， 焊 后变形大。因此，焊接速度必须有一个合适 的范围。试验得知，当焊接电流为 100-120A， 焊接速度 200-250mm/min 效果最好。(5) 下料、工装及操作规程 由于轴向及圆周方向焊缝长度都长达3000mm，为控制焊后变形，采取以下措施： 下料时按板材收缩率0.15%0.20%留出收缩间隙， 下料精
7、度保证在沿对角线误差不 超过 1mm； 为减少热裂纹， 起弧及收弧时使用引弧板， 将电弧引出工件， 减少弧坑裂纹的产生；减 小起弧和收弧电流，减慢电流提升速度，防 止咬边、熔蚀等缺陷； 严格保证全部焊接过程在厂房内进行， 并 控制周围环境风速至允许范围； 连续焊之前先沿直径方向断续焊 50mm 长 8-10 处，使焊缝区域具有一定刚度后再 连续焊； 制作了沿圆周及轴长方向的带槽支撑工装，开槽宽度 5mm，并衬以紫铜板，以导 走焊接热量，防止产生过大变形。4 实施效果采取以上措施后，焊缝成型平整美观， 颜色呈蓝色， 无氧化现象；热影响区减小为 10-13mm，径向收缩量减至 1-3mm，大大减 少了后续调圆工序的工作难度与劳动强度， 提高了生产效率；无咬边、裂纹、夹渣等外 观缺陷，有利保证了新产品外观质量要求； 提高了易损件使用寿命及设备稳定性。为 TDC 新型磁选机研制和推广工作提供了有利保障，达到了预期效果。
