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1、锥形封头的展开计算a. 已知筒体直径=2400mm、小端内径d=300mm、锥顶角0 =60、折边中 性层半径rm=510+60三2=540mm、直边高度h=50mm、壁厚6 =60mm,计算时以中性 层为基准。b. 分析确定零件展开后图形的形状及所求的几何参数，锥形封头示意图见图 5-1,展开为扇形见图5-2所示。图5-1锥形封头示意图图5-2锥形封头展开示意图所求的几何参数展开后展开后的圆心角a，锥形封头小端半径r和大端半 径R。计算得：大端中性层直径Dm=2400+2X60三2=2460mm小端中性层直径dm=300+2三60三2=360mma =360 sinp 三2=180r7 =
2、(dmF2)Fsin30 =dm=360mm利用等弧长法求展开后大端展开半径R,展开后中性层处半径等于展开前中 性层弧长R=oc+ce+h二Dm-0.433rm+0.524rm+h=2599.142600mm号料按锥体封头展开尺寸分四等分，并在扇形直边和高度方向各留50mm单边余 量。平分的四瓣片冲压后，再组焊成形。工程上把零件展开图画在板料上的过程，该过程中主要注意两个方面的问 题：全面考虑各道工序的加工余量；考虑划线的技术要求。a.加工余量加工余量主要包括变形余量，机加工余量，切割余量，焊焊接工艺余量等。 由于实际加工制造方法，设备，工艺过程等内容不尽相同，因此加工余量的最后 确定是比较复
3、杂的，要根据实际情况来确定。边缘加工余量包括焊接坡口余量，主要考虑内容为机加工(切屑加工)余量 和热加工切割余量。焊接坡口余量主要考虑坡口间隙，坡口间隙的大小主要有破 口形式，焊接工艺，焊接方法等因素来确定。焊缝的收缩量，弯曲变形量等受多 种因素影响，在划线时若能准确的考虑由于焊接变形所产生的各种焊接余量是十 分困难的，因此查表取近似值。焊接坡口余量选取焊缝收缩量对接接头双边焊，34 mm焊缝坡口间隙单U型坡口，23 mm边缘机加工双边余量根据加工长度，查表10 mm切割余量钢板切割加工，查表14 mm划线公差保证产品符合国家制造标准，取1 mm展开尺寸2600 mmb.划线技术要求实际用料线
4、尺寸二展开尺寸+焊缝收缩量-焊缝坡口间隙+边缘加工余量=2600+3-3+50=2650 mm切割下料线尺寸=实际用料尺寸+切割余量+划线公差=2650+14+1=2665 mm。c. 合理排料(1) 充分利用原材料，边角余料，使材料利用率达到90%以上。(2) 零件排料要考虑到切割方便、可行。例如，剪板机下料必须是贯通的直 线等。(3) 筒节下料时注意保证筒节的卷制方向应与钢板的轧制方向一致(4) 排料必须符合国家标准规定，充分利用原材料。d. 考虑到锥形圭寸头的展开尺寸及钢板规格选择钢板厚为60mm、长3400mm、 宽2000mm的钢板划线见图5-3所示。图5-3封头排料示意图e. 打标
5、记划线完成后，为保证加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清等，在切割线、 刨边线、开孔中心及装配线等处均匀打上冲眼，用油漆标明标号、产品工号和材 料标记移植等，以指导切割，成型，组焊等后续工序的进行。下料下料的加工方法分析及选用。常用的切割方法有机械切割、氧气切割和等离子切割。机械切割操作简单，成本低，但其生产效率低，切口精度差，而且不适合用 于切割太厚、形状较复杂的钢板，它只适用于切割矩形或棒料。等离子切割机的特点是切割速度快、切缝狭窄、切口平整、热影响区小、工 件变形度低、操作简单，并且具有显著的节能效果。它是用于任何材料的切割， 但是它的成本太高。气割是用可燃气体与氧气混合燃烧的预热火焰，将
6、金属加热到燃烧点，并在 氧气射流中剧烈燃烧而将金属分开的加工方法。可燃气体与氧气的混合及切割氧 的喷射是利用割炬来完成的。气割所用的可燃气体主要是乙炔、液化石油气和氢 气等。氧炔焰气割过程是：预热一燃烧一吹渣。并不是所有金属都能被气割，只 有符合下列条件的金属才能被气割：(1) 金属能同氧剧烈反应，并放出足够的热量。(2 )金属导热性不应太高。(3) 金属燃烧点要低于它的熔点。(4) 金属氧化物的熔点要低于金属本身的熔点。(5) 生成的氧化物应该易于流动。与机械切割相比较，气割的最大优点是设备简单操作灵活、方便，适应性强， 它可以在任意位置，任何方向切割任意形状和任意厚度的工件，生产效率高、
7、切口质量也相当好，有些焊接坡口可一次直接用切割方法切割出来，切割后直接 进行焊接。气体火焰切割的精度和效率大幅度提高，依据以上分析，椎体封头采 用气割下料，预热$200C，切割后进行边缘加工，去除毛刺及硬化层等。焊缝焊接方法 手工电弧焊，手工电弧焊适合于各种不规则形状，各种焊接位置的焊接。 手弧焊是主要根据焊件厚度，破口形式，焊缝位置等选择焊接工艺参数。在保证 焊接质量的前提下，应尽可能采用大直径焊条和大电流焊接，以提高生产效率。 16Mn自动焊方法是埋弧自动焊，电渣焊，CO2气体保护焊等。埋弧自动焊 由于具有熔敷率高，大溶深以及机械自动化操作的优点，适合于大型焊接结构的 制造，广泛应用，多用
8、于平焊和平角焊位置，电渣焊焊缝及热影响区过热，晶粒 粗化，焊后要进行热处理。焊接基本金属为低合金钢16MnR，筒体规格03400X90 mm，所要求的焊工 资格代号SAW-lG(K)-07/09,焊接方法为埋弧自动焊，焊接姿势为平焊，焊丝直 径为4.0mm，焊接电流：正：700720，反：720740，焊接电压：36-38V；焊接 速度：0.6cm/s；焊接顺序：先正焊，在反焊；焊接材料为E50(点焊)，焊丝牌 号H08MnA，焊剂SJ507.(查表3.19 16Mn钢对接埋弧焊工艺参数坡口形式(1) 首选机械加工坡口。(2) 采用热切割坡口，切割前后将割口边缘100mm预热150摄氏度以上，
9、 热切割后边缘应进行机械或砂轮打磨，而后进行磁粉探伤检测，合格后转下道工 序。(3) 考虑到椎体封头的加工方法，焊接坡口形式见图5-4。图5-4锥形封头焊缝示意图锥形封头成型工艺钢板加热和热处理热冲压加热图见图6-1图6-1热冲压加热示意图该材料最佳热冲压温度为920950,温度低于920C要停止冲压，否则 容易引起材料的脆化。热压形在压力机上胎具压形，并用径向弧向样板检查。压制时采用平面样板检验上 下口尺寸以及轮廓处的R,保证样板与单片锥体间的间隙在1 mm左右，压制成型 后，用1： 1的立体样板进行实际测量，根据测量情况，用水压机对不符合尺寸要 求的部为进行校正，然后根据立体样板的尺寸划出
10、余量线，气割取出余量线后，再用立体样板进行精整型直至达到设计要求。热处理热压形后，封头要进行正火+回火处理，焊接试板、母材试板同炉热处理。 检查内容是：测厚560；母材试板检验（化学成分和力学性能检验）；焊接试板检查（保留一半，待整体热处理后再检查），按JB4744-2000进行 常温拉伸试验、高温拉伸试验、冷弯试验、热影响区的硬度值HB2240。对于有缺陷的位置要进行修复，修复完成之后要再进行X-射线检测。焊前准备及过程压形合格后，两直边进行二次加工并加工拼接焊缝坡口。坡口见图6-2所示。图6-2下锥体封头拼缝示意图组对时，把准备好的三块瓣片在胎具上放置到位，再应用固定夹焊在两块瓣片间固定尺
11、寸。焊前准备（1）焊接前清理焊道两侧20mm范围内油，锈等污物。先焊内侧焊缝，然后 从外侧清根后再焊外侧焊缝。（2）焊前采用履带式电热带对整条焊缝进行预热，预热宽度为坡口两侧各 不小于200mm范围。履带放置在外侧焊缝处，内侧用岩棉进行保温。预热过程随 时用远红外测温仪测温，保证预热温度的均匀性，温度升至200摄氏度后断电进 行焊接。（3）采用埋弧焊，焊接参数严格执行焊接工艺评定结果，并严格控制焊接 热输入，每条焊缝要一次焊完，中间不得停留，并严格控制道间温度不低于200 摄氏度，否则应重新进行加热。内侧焊缝焊完后，从外侧采用碳弧气刨进行清根，清根前焊缝温度要求不低于200摄氏度，否则要进行预
12、热处理。（4）每条焊缝焊完后立即进行（250-300）摄氏度X2h的消氢处理，以降低 扩散氢含量，并促使焊缝晶界的有害杂质进一步弥散，减少因S，P杂质偏析而 导致的裂纹，同时降低焊接接头硬度，提高焊接接头的冲击韧度，避免延迟裂纹 的产生。（5）每条焊缝焊接完毕，待48h后进行射线探伤。焊接工艺焊接工艺见表6-1。注意，焊接完成后再拆除固定夹。锥体封头的焊接工艺焊接过程1 清理坡口及坡口检查在平台上划线、组对、预热并点焊垫板（与锥体2同材质）2 SMAW焊垫板角焊缝3 SAW焊满，焊缝余高00.5mm,4 消氢处理 300350C/2h；或消应力60014C/2h检验要求100%MT JB/T4
13、730-2005 I级目测目检7去垫板，打磨平。内壁堆焊面焊缝打磨平。100%RTJB/T4730-2005 II 级100%UT JB/T4730-2005 I级100%MT JB/T4730-2005 I级8整体焊后热处理100%UT JB/T4730-2005 I级100%MT JB/T4730-2005 I级9测硬度（母材、焊缝、热影响区各一组）處接方法焊材牌号规格mm电流（A）电压（V）速度(cm/min)烘烤温度C保温时间hSMAWCMA-96MB(P 520023023263502SAWUS-511NQ 45006003034PF-2003502HV10W240预热温度2200C
14、。校圆组焊后在卷圆机上校圆，校圆温度150200C。焊后热处理对于低合金钢16MnR来说，焊后热处理的目的不仅是消除焊接应力， 而且更重要的是改善金属组织，降低焊缝及热影响区硬度，提高接头的高温蠕变 强度和组织稳定性，达到提高接头的综合力学性能的目的。由于低合金钢在 370-565摄氏度温度区间长期运行过程具有回火脆性，因此在热处理工艺时一定 要避免在此温度区间长期停留。热处理和最终热处理均采用台车式煤气热处理加热炉。炉内空间大，对热电 偶的布置、煤气的燃烧等都比较熟悉，对炉内的温度控制也有成熟的方法。使用 的是分辨式燃油局部热处理加热炉。炉内有若干个喷火嘴,炉壁衬耐火材料作为 保温层。由于炉
15、内空间小，为防止热量散失，保证焊缝全厚度方向受热均匀,在反 应器内部焊缝加热部位也铺设了耐火材料，以形成保温墙。根据热电偶表温度曲 线的变化，通过调节风阀、油嘴的闭合，来控制炉内的升温速度和恒温温度，从而 保证了焊缝内外表面温度均匀一致。对接焊缝焊接完成后，需立即进行中间消应力热处理（ISR），其热处理规范 为620 -640CX2 ho出炉后经100 %MT、UT、TOFD探伤。探伤合格后进行焊接 接头的最终热处理（PWHT），其热处理规范为640 -680 CX2 h。堆焊锥体封头内壁堆焊耐蚀层示意图见图7-1所示，堆焊工艺见表7-1所示。锥体堆焊耐蚀层示意图下锥体封头内壁堆焊工艺焊接过程检验要求1清理坡口及坡口检查，并对不锈钢侧涂保护涂料100%MT JB/T4730-2005 I 级2组对、预热，预热温度三200C、点焊外
