過程設(shè)備制造與檢測(cè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、6. 循環(huán)氫分液灌制造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例6.1 循環(huán)氫分液灌封頭制造工藝介紹封頭的總體生產(chǎn)工藝過程（工藝流程） 封頭的強(qiáng)度計(jì)算-材料的凈化-矯形-劃線-切割及邊緣加工: 經(jīng)上述一系列工序后，得到一處理后的圓形封頭板坯板坯加熱-熱沖壓-封頭邊緣余量的切割及封頭開孔表2-3 封頭生產(chǎn)工藝過程序號(hào)工序名稱工序說(shuō)明1準(zhǔn)備原材料檢驗(yàn)、打砂凈化、超聲波探傷、標(biāo)志移植、氣割下料、刨削拼板接縫直邊2車預(yù)組合并在大型立車上夾緊，車削外圓邊緣坡度；3刨刨床上精加工拼接焊縫坡口；坡口表面100%MT，JB/T4730.4中級(jí)合格；4組對(duì)拼接組對(duì)時(shí)在特制的裝有預(yù)熱裝置的場(chǎng)地上進(jìn)行。預(yù)熱溫度200檢驗(yàn)，包括焊縫的PT、X光射

2、線探傷以及焊縫及熱影響區(qū)的硬度試驗(yàn)；打磨焊縫與母材齊平。5熱沖壓碳素鋼，低合金鋼/Do×1000.5用熱沖壓成形6檢測(cè)、加工測(cè)定成形后球殼各部位實(shí)測(cè)厚度焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)外表面MT；正火+回火（帶焊接試板），試板機(jī)械性能試驗(yàn)、精加工環(huán)向端面續(xù)表2-37車在立車上加工人孔開孔與人孔法蘭的焊接坡口，檢驗(yàn)坡口合格8組對(duì)、焊接與接管組對(duì)焊條點(diǎn)焊固定（預(yù)熱）預(yù)熱（200），焊接9加工加工環(huán)向焊接坡口。10組對(duì)上封頭與筒體組對(duì)焊接封頭制造的準(zhǔn)備 1） 鋼板的復(fù)檢 鋼板的檢測(cè)是為了檢驗(yàn)鋼材是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)技術(shù)要求，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)主要檢查以下幾個(gè)方面：鋼號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能、表面和內(nèi)部缺陷

3、等。鋼材的缺陷主要有表面和內(nèi)部缺陷兩種。檢驗(yàn)成品鋼的表面缺陷是指檢驗(yàn)其在運(yùn)輸中是否受損，出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷劃痕、沙眼、裂紋等，一般為可見的缺陷。檢查所入鋼材的內(nèi)部缺陷是指檢查內(nèi)部是否存在沙眼、氣孔、夾渣、裂紋、麻點(diǎn)、疏松等缺陷，一般用超聲波探傷。原材料復(fù)驗(yàn)：外觀檢驗(yàn)、幾何尺寸檢驗(yàn)、理化檢驗(yàn)和鋼板的超聲波探傷，有時(shí)可委托鋼廠進(jìn)行，其中超聲波探傷結(jié)果按ZBJ74003-88壓力容器用鋼板超聲波探傷規(guī)定的質(zhì)量分級(jí)，應(yīng)不低于級(jí)。2） 材料的凈化原材料在軋制以后以及運(yùn)輸和庫(kù)存期間，表面常產(chǎn)生鐵銹和氧化皮，粘上油污和泥土。經(jīng)過劃線、切割成型、焊接等工序后，工件表面會(huì)粘上鐵渣，產(chǎn)生傷痕，焊縫及近縫區(qū)會(huì)產(chǎn)生氧化膜。

4、這些污物的存在，講影響設(shè)備制造質(zhì)量，所以必須凈化。在設(shè)備制造中凈化主要有以下目的：a) 清除焊縫兩邊緣的油污和鐵銹物，以保證焊接質(zhì)量。b) 為下道工序做準(zhǔn)備，即是下道工序的工藝要求。c) 保持設(shè)備的耐腐蝕性。常用的凈化方法有：手工凈化、機(jī)械凈化、化學(xué)凈化和火焰凈化四種。封頭原坯料采用機(jī)械凈化中的噴砂機(jī)除銹。噴砂是大面積去除鐵銹和氧化膜的先進(jìn)方法。它是利用高速噴出的壓縮空氣流帶出來(lái)的高速運(yùn)動(dòng)的砂粒沖擊工件表面而打落鐵銹和氧化膜的方法。這種方法主要用于碳素鋼和低合金鋼的表面除銹。3） 矯形設(shè)備制造所用的鋼板、型鋼、鋼管等，在運(yùn)輸和存放過程中，會(huì)產(chǎn)生彎曲、波浪變形或者扭曲變形。這些變形直接影響了劃線

5、、切割、彎卷和裝配等工序的尺寸精度，從而影響了設(shè)備的制造質(zhì)量，有可能造成誤差超差而成為廢品，所以當(dāng)材料的變形超過允許范圍時(shí)必須進(jìn)行矯正處理。矯正處理的實(shí)質(zhì)是調(diào)整彎曲件“中性層”兩側(cè)的纖維長(zhǎng)度。最后使全部纖維等長(zhǎng)。調(diào)整過程中，可以中性層為準(zhǔn)，使長(zhǎng)者縮短，短者伸長(zhǎng)，最后達(dá)到與中性層等長(zhǎng)。如對(duì)彎曲的鋼板和型鋼施以適當(dāng)?shù)姆聪驈澢怪C形。另外一種方法是以長(zhǎng)者為主，把其余的纖維都拉長(zhǎng)而達(dá)到矯形目的的拉伸法矯形。主要用于斷面較小的管材和線材，如有色金屬管拉直，但要注意其延伸率。常用的矯正方法有手工矯形、機(jī)械矯形和火焰加熱矯形三種。4） 劃線劃線是在原材料或經(jīng)初加工坯料上劃出下料線、加工線、各種位置線和檢查

6、線等、劃線工序通常包括對(duì)零件的展開計(jì)算，號(hào)料和打標(biāo)記等一系列操作。a) 封頭的展開計(jì)算：因?yàn)樵撏搀w主要受內(nèi)壓作用，所以采用封頭厚度按內(nèi)壓計(jì)算公式為=pcDi/(4t-pc) （1-1）查碳素鋼和低合金鋼鋼鍛件許用應(yīng)力知t=185Map查鋼制壓力容器焊接接頭系數(shù)表，采用雙面焊對(duì)接接頭和相當(dāng)于雙面焊的對(duì)接接頭，焊接接頭系數(shù)：=1.0封頭為半球形封頭，計(jì)算公式為：=pcDi/(4t-pc) =15.2×1625.71×2/（4×185×1-15.2） =68.19mm腐蝕余量：C2=6mm設(shè)計(jì)厚度：d=+C2=68.19+6=76.19mm，小于封頭的厚度為7

7、8mm，滿足條件，根據(jù)鋼材規(guī)格，選擇封頭名義厚度為80mm。由于球形封頭屬于不可展的零件，但生產(chǎn)中沖壓加工或旋壓加工是毛坯料展開后的圖形都為圓形，所以只需要求出展開后的半徑或直徑即可,采用經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行計(jì)算。Do=KDm+2h （1-2）Do包括了加工余量的展開直徑；K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)Dm中性層直徑H封頭的直邊高經(jīng)查表，由球形封頭a：b=1，所以K取1.42，由總圖可知， Dm=2*1625.17+80=3331.42 mm, h=0 ，因此 Do=1.42*3331.42=4730.62mm。所以，內(nèi)徑1625.17*2=3250.34mm半球形封頭整體展開尺寸為直徑4730.62mm，厚度80mm，

8、還要注意考慮加工余量和減薄量。由標(biāo)準(zhǔn)鋼板的規(guī)格限制以及展開計(jì)算可以得知，需要三塊鋼板， 因此采用拼焊縫技術(shù)。右封頭過渡層堆焊完畢檢驗(yàn)合格后整體做消除應(yīng)力熱處理。b) 號(hào)料將展開圖正式畫在鋼板上的作業(yè)稱為號(hào)料，號(hào)料時(shí)應(yīng)注意以下問題： 加工余量 加工余量主要包括變形余量，機(jī)加工余量，切割余量，焊焊接工藝余量等。由于實(shí)際加工制造方法，設(shè)備，工藝過程等內(nèi)容不盡相同，因此加工余量的最后確定是比較復(fù)雜的，要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。查資料知：焊縫坡口間隙雙U型坡口，02邊緣機(jī)加工雙邊余量根據(jù)加工長(zhǎng)度，查表10切割余量鋼板切割加工，查表14焊縫收縮量對(duì)接接頭雙邊焊，34劃線公差保證產(chǎn)品符合國(guó)家制造標(biāo)準(zhǔn)，取1但由于

9、此精致反應(yīng)器的上部球形封頭最終下部切削量大，所以不考慮加工余量。最終確定毛坯外徑為4760mm。 排樣樣板或零件在鋼材上如何排列對(duì)鋼材的利用率影響很大，應(yīng)盡可能緊湊的排列，充分利用鋼板。 打標(biāo)記劃線完成后，為保證加工尺寸精度及防止下料尺寸模糊不清等，在切割線、刨邊線、開孔中心及裝配線等處均勻打上沖眼，用油漆標(biāo)明標(biāo)號(hào)、產(chǎn)品工號(hào)和材料標(biāo)記移植等，以指導(dǎo)切割，成型，組焊等后續(xù)工序的進(jìn)行。5）切割按照所劃的切割線從原材料上切割下零件毛坯，該工序稱為切割，常用方法有機(jī)械切割（鋸床、圓盤剪板機(jī)等），熱切割（氧氣切割、等離子切割等）。a) 氣割的實(shí)質(zhì)是金屬在氧氣中的燃燒過程，它利用可燃?xì)怏w和氧氣混合燃燒的火

10、焰，預(yù)熱被切割金屬表面，并使其成活化狀態(tài)，然后送進(jìn)高純度、高速度的切割氧流，使金屬在氧氣中燃燒生成金屬氧化物熔渣，并放出大量的熱量，借助這些燃燒熱和高溫熔化的熱傳導(dǎo)不斷加熱切割金屬，直至工件底部同時(shí)借助高速氧流把燃燒生成的氧化物熔渣吹除，再由被切割工件與割炬相對(duì)移動(dòng)形成切縫。b) 等離子切割技術(shù)是通過一束細(xì)長(zhǎng)、高溫且高速的流體的加熱和沖擊切割。故它不受物性限制，能切割任何材料，可切金屬也可切非金屬；利用等離子體，既有高溫(1800030000K),又有沖力的特性，來(lái)熔斷材料的技術(shù)稱等離子切割。由于等離子切割的成本是目前設(shè)備制造用到的幾種切割方法中最貴的一種，主要用于氣割無(wú)法應(yīng)用的不銹鋼、鋁、銅

11、等工件。6) 邊緣加工邊緣加工是將工件的端面或邊緣加工成符合工藝要求的形狀和尺寸的加工工藝，對(duì)下料后的主要目的是：a）消除前道工序加工所產(chǎn)生的加工硬化和熱影響區(qū)。b）根據(jù)工藝要求完成坡口加工。c）消除裝配、焊接工件邊緣或自由邊的各種缺陷，以提高結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。d）提高結(jié)構(gòu)的表面質(zhì)量，也可以為產(chǎn)品的后期制作創(chuàng)造條件。首先，按照劃線切割余量，消除切割時(shí)邊緣可能產(chǎn)生的加工硬化、裂紋、熱影響區(qū)及其他切割缺陷；其次，根據(jù)圖樣規(guī)定，加工各種形式，尺寸的坡口，通常加工方法有手工加工，機(jī)械加工，熱切割加工。7) 封頭的拼接設(shè)計(jì)由于直徑很大，材料尺寸不夠，所以必須采用拼接鋼板，然后進(jìn)行整體沖壓。壓力容器拼板縫一

12、般都是在平板狀態(tài)下完成的，焊接條件比較好，焊接坡口采用雙u型。由于厚度為80mm，封頭拼縫宜采用焊條電弧焊+埋弧自動(dòng)焊組合，拼接焊縫的位置應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，即拼縫距封頭中心不得大于1/4公稱直徑，拼接焊縫可預(yù)先經(jīng)無(wú)損檢測(cè)合格，這可避免沖壓過程中坯料從焊縫拼接處撕裂的可能，坯料余縫高如有礙成形質(zhì)量，在成形錢可打磨至與母材平齊，必要時(shí)應(yīng)做表面檢測(cè)。流程如下：a) 備料原材料檢驗(yàn)噴砂UT檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)移植氣割下料刨削拼接坡口預(yù)組合并在大型立車上夾緊車削外圓邊緣坡度在龍門刨床上精加工拼接焊縫坡口b) 拼接組對(duì)焊接（組對(duì)時(shí)在特制的裝有預(yù)熱裝置的場(chǎng)地上進(jìn)行）預(yù)熱溫度200±30檢驗(yàn)：包括焊縫的PT

13、、RT檢測(cè)以及焊縫和熱影響區(qū)的硬度試驗(yàn)加熱沖壓測(cè)定成形后各部位實(shí)際厚度焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)外表面MT整個(gè)球面進(jìn)行UT正火+回火（帶焊接試板）試板力學(xué)性能試驗(yàn)精加工環(huán)向端面球殼內(nèi)壁用砂輪打磨光滑呈金屬光澤清洗內(nèi)表面在專用的焊接變位器上夾緊、找正在球殼壁安裝遠(yuǎn)紅外電加熱及保護(hù)層通電加熱，使球殼溫度100進(jìn)行第一層（過渡層）帶極板堆焊和球底中心部位的焊條電弧堆焊打磨焊接接頭部分c) 焊接后處理堆焊層表面PT（抽查30%面積）UT檢測(cè)（也抽查30%，以烙帶搭接為主）消除應(yīng)力熱處理表面清洗，不得有油污等影響繼續(xù)堆焊質(zhì)量的雜物堆焊第二層（耐蝕層）不銹鋼（包括焊條電弧焊堆焊）d) 檢測(cè)鐵素體測(cè)定100%PT10

14、0%UT測(cè)量堆焊層厚度加工環(huán)向坡口所有坡口的碳鋼部分進(jìn)行MT清洗坡口表面組對(duì)接管球殼接管周圍適當(dāng)預(yù)熱焊接焊接鐵素體測(cè)定焊縫表面PT與筒體組對(duì)焊接 8) 焊接操作我們常用的焊接方法有：手工焊、氬弧焊、埋弧焊。a）手工自動(dòng)焊的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活、方便，適用面廣，可焊接各種焊接位置和直縫、環(huán)縫及各種曲線焊縫，尤其適用于操作不變的場(chǎng)合和短小焊縫的焊接；對(duì)焊接金屬的最大厚度沒有限制，在狹窄空間焊接的場(chǎng)合比較方便使用；與氣體保護(hù)焊相比不受到風(fēng)的 影響，在大多數(shù)天氣情況下都可以進(jìn)行。不適合焊接厚度小于1.5mm的薄板，頻繁的更換焊條也增加了缺陷的產(chǎn)生，每根焊條都不能被充分利用。b）埋弧自動(dòng)焊具有生

15、產(chǎn)率高、焊縫質(zhì)量好、勞動(dòng)條件好等特點(diǎn)；焊劑層對(duì)焊縫金屬的保護(hù)好，節(jié)約鋼材和電能。但是適應(yīng)能力差，只能在水平位置焊接長(zhǎng)直焊縫或大直徑的環(huán)焊縫。c）氣體保護(hù)焊具有保護(hù)效果好、電弧穩(wěn)定、熱量集中等特點(diǎn)。綜合考慮，由于進(jìn)行的是雙面焊接，手工電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，適應(yīng)全位置焊接的特點(diǎn)，因而內(nèi)面采用手工電弧焊。而外面為加大熔深，提高生產(chǎn)效率，采用埋弧焊。最終確定焊接方法為：手工電弧焊+埋弧焊。這里采用手工焊+動(dòng)埋弧焊組合，拼板裝配好后，先用手工電弧焊點(diǎn)焊，點(diǎn)焊長(zhǎng)25mm，間隔100mm，用5mm的J507點(diǎn)焊，直流反接，電流280A。點(diǎn)焊后采用埋弧自動(dòng)焊焊接外側(cè)，焊接材料用6mm的H08MnA，焊劑采

16、用HJ431，直流反接，采用多層焊，第一層焊時(shí)范圍要小些，以防止焊后變形，外側(cè)焊完后用碳弧氣刨清根，之后才用埋弧焊焊接內(nèi)側(cè)，焊接參數(shù)見表2-4表2-4 焊接參數(shù)表焊接位置焊接電壓（V）焊接電流（A）焊接速度（cm/min）正面30-32350-40026-28背面30-32350-40030-32封頭上的所有拼接焊縫為A類焊縫，受力最大，要求不論是單面焊還是雙面焊，應(yīng)全部焊透。焊接結(jié)束后采用100%的RT檢測(cè)，級(jí)合格。d) 焊接工藝原材料入庫(kù)原材料復(fù)驗(yàn)-外觀檢驗(yàn)、幾何尺寸檢驗(yàn)、理化檢驗(yàn)和鋼板的超聲波探傷，有時(shí)可委托鋼廠進(jìn)行，其中超聲波探傷結(jié)果按ZBJ74003-88壓力容器用鋼板超聲波探傷規(guī)定

17、的質(zhì)量分級(jí)，應(yīng)不低于級(jí)。劃線及標(biāo)記鋼印標(biāo)記、板材矯平、劃線、鋼印移植下料對(duì)于直邊用剪切；曲線邊用氣割；對(duì)于不銹鋼和有色金屬，氣割用等離子?。粚?duì)于特厚板材，若剪切困難則用氣割。邊緣加工用刨邊機(jī)加工雙U形坡口。用機(jī)加工方法進(jìn)行邊緣加工或開坡口，其中牛頭刨和龍門刨進(jìn)行直線加工, 用立車或大型普通車床進(jìn)行圓弧輪廓加工；用刨邊機(jī)刨邊和開坡口。 核對(duì)坯料的幾何尺寸拼接修平焊縫壓淺牒形熱壓成形修整并去氧化皮無(wú)損探傷邊緣加工及坡口孔加工e) 坯料的拼接采用三張板拼成一個(gè)封頭毛坯，當(dāng)封頭由兩塊或由左右對(duì)稱的三塊鋼板拼焊而成時(shí)，焊縫至封頭中心的距離 eDg/4。選擇鋼板規(guī)格：5000×1800×

18、;80,5000×2000×80具體排料如拼接圖2-1所示。經(jīng)一系列工序后，得到一處理后的圓形封頭板坯。 圖2-1 封頭拼接方式 圖2-2 封頭拼接焊接拼接坡口及焊接順序如圖2-2所示，坡口加工使用龍門刨。為了防止焊接變形，應(yīng)按圖中順序號(hào)14進(jìn)行反翻身焊接。焊接順序2時(shí)要挑焊根。預(yù)熱200，采用自動(dòng)埋弧焊，焊絲H08MnA、焊劑HJ431。按焊接工藝加工拼縫坡口形式，坡口形式如圖2-2，焊后及時(shí)消氫處理，300350,2h。100%UT、100%MT，一級(jí)合格。封頭內(nèi)表面焊縫修磨與母材平齊，外表面修磨圓滑。f) 板坯加熱和熱處理該材料最佳熱沖壓溫度為920950，溫度低于9

19、20要停止沖壓，否則容易引起材料的脆化。熱沖壓后，封頭要進(jìn)行正火回火處理，焊接試板母材試板同爐熱處理。檢查內(nèi)容：測(cè)厚75；拼接焊縫：100%RT，JB/T4730-2005級(jí)； 100%UT，JB/T4730-2005 I級(jí)； 封頭外表面及焊縫100%MT, JB/T4730-2005 I級(jí)；母材試板檢驗(yàn)（化學(xué)成分和力學(xué)性能檢驗(yàn)）；焊接試板檢查（保留一半，待整體熱處理后再檢查），按JB4744-2000進(jìn)行常溫拉伸試驗(yàn)、高溫拉伸試驗(yàn)、冷彎試驗(yàn)、熱影響區(qū)的硬度值HB240。圖2-3 熱沖壓加熱示意-1 廓加工；用刨邊機(jī)刨邊和開坡口；圖對(duì)于有缺陷的位置要進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)完成之后要再進(jìn)行X-射線檢測(cè)。

20、熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過程，有時(shí)只有加熱、冷卻兩個(gè)過程。這些過程互相銜接，不可間斷。加熱時(shí)熱處理的重要工序之一。無(wú)損檢測(cè)：封頭是主要受壓元件，應(yīng)進(jìn)行100%探傷，即100%RT，100%UT檢測(cè)。對(duì)該整體沖壓成形的半球形封頭對(duì)接焊縫可進(jìn)行局部射線或超聲檢測(cè)。 成形工藝設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算 板坯加熱1）封頭沖壓時(shí)，板坯塑性變形很大，且為厚壁高壓封頭，/Do×100=80/4370.62×100=1.690.5故用熱沖壓。選擇方法參見表3-1表3-1 沖壓方法選擇沖壓狀態(tài)碳素鋼，低合金鋼合金鋼，不銹鋼冷沖壓/Do×1000.5/Do×1000.7熱

21、沖壓/Do×1000.5/Do×1000.72）沖壓前，把板坯加熱至始鍛溫度放在壓力機(jī)上沖壓，到終鍛溫度時(shí)停止沖壓。毛坯熱沖壓的加熱溫度的選擇，從降低沖壓力和有利于鋼板變形考慮，加熱溫度可高些，但是溫度過高會(huì)使鋼材的晶粒顯著成長(zhǎng)，甚至形成過熱組織，是鋼材的塑性和韌性降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生過燒組織，毛坯沖壓可能發(fā)生碎裂，因此合理選擇加熱溫度是很有必要的按照常用封頭材料的加熱規(guī)范表可以得知,如表3-2所示表3-2 常用封頭材料的加熱規(guī)范封頭熱成形加熱裝爐溫度加熱速度/H加熱溫度均熱后保溫時(shí)間冷卻方式850200950+/-2030分鐘出爐沖壓3） 沖壓加工常用的潤(rùn)滑劑 潤(rùn)滑劑選取石

22、墨粉+水4） 沖壓過程：將封頭毛坯對(duì)中放在下模上，然后開動(dòng)水壓機(jī)使活動(dòng)橫梁空程向下，當(dāng)壓邊圈與毛坯接觸后，開動(dòng)壓邊鋼將毛坯的邊緣壓緊。接著上?？粘滔陆?，當(dāng)與毛坯接觸時(shí)，開動(dòng)主缸使上模向下沖壓，對(duì)毛坯進(jìn)行拉伸，至毛坯完全通過下模后，封頭便沖壓成形。對(duì)后開動(dòng)提升缸和回程缸，將上模和壓邊圈向上提起，與此同時(shí)用脫模裝置將包在上模上的封頭脫下，并將封頭從下模支座下取出，沖壓過程即告結(jié)束。設(shè)備選用及模具設(shè)計(jì)計(jì)算沖壓力 計(jì)算沖壓力時(shí)影響因素較多，且沖壓過程是變化的較復(fù)雜，目前計(jì)算沖壓力常用下面公式：P=CK(Do-Dw) bt （3-1）C壓邊力影響系數(shù)，無(wú)壓邊力C=1，有壓邊力C=1.2KD0封頭外徑，m

23、mDw筒節(jié)外徑，mm對(duì)于球形封頭，壓邊條件的計(jì)算：采用壓邊圈是毛坯料只能在壓邊圈與下模之間滑動(dòng)，可以防止折皺的產(chǎn)生，而且在有壓邊圈產(chǎn)生的摩擦力作用下，增加了經(jīng)向拉應(yīng)力，也有利于防止封頭鼓包的嘗試。因此，確定在什么條件下需要采用壓邊圈是關(guān)系到封頭質(zhì)量好壞的重要因素。采用壓邊圈的條件主要決定與Do，Dn，與的關(guān)系條件如下公式 DoDn（1415） （3-2） Do： 毛坯內(nèi)徑，4730.62mm； Dn： 封頭內(nèi)徑，3250.35mm ；： 鋼板厚度，80mm DoDn=4730.623250.35=1480.27（1415）*80=（11201200）mm因此需采用壓邊圈，故取C=1.2，球形封

24、頭取K=1.5,查化工設(shè)備用鋼表9-19，封頭材料SA516Cr70，厚度80mm,170時(shí)抗拉強(qiáng)度b為245MPaP=CK(Do-Dw) bt （3-3）P=1.2×1.5×3.14×4730.62-（3200+90×2）×90×165=113t，封頭的沖壓成型通常是在50-8000t水壓機(jī)或油壓機(jī)上進(jìn)行，此處選擇150t的水壓機(jī)。模具設(shè)計(jì)1）上模（沖頭）其結(jié)構(gòu)及主要設(shè)計(jì)參數(shù)模直徑Dsm根據(jù)封頭內(nèi)徑和熱沖壓的收縮率或冷沖壓的回彈率計(jì)算，主材為2.25Cr-1Mo取=0.9%。Dsm= Dn（1±）=1625.17×

25、;2×（1±0.9%）=2957.813542.87 mm選取3252mm上模曲面部分高度Hsm=hn(1+)= (1625.17-288)× (1±0.9%)=1216.821457.515mm選取1450mm上模直邊高度H0H1封頭高度修邊余量，一般為15-40mm,取H1=20 mmH2卸料板厚度，一般為40-80mm，取H2=50 mmH3保險(xiǎn)余量，一般為40-100mm，取H3=50mm所以，H= h1+ H1+ H2+ H3=0+20+50+50=120 mm上模上部分直徑Dsm、Dsm、=Dsm+(2-3) mm=2959.813544.8

26、7 mm選取3250mm上模壁厚當(dāng)水壓機(jī)噸位小于等于400 t時(shí)，=30-40 mm，取=35 mm2）下模（沖環(huán)）其結(jié)構(gòu)及主要設(shè)計(jì)參數(shù)上下模間隙a,附加值z(mì)熱沖壓時(shí)，z=（0.1-0.2）=0.18×80=14.4mm，球形封頭取較大值。a=+ z=80+14.4=94.4 mm下模內(nèi)徑DxmDxm= Dsm+2a+ Sm （3-4）Sm下模制造公差，取Sm=2 mmDxm=（2957.813542.87）+2×94.4 +2=（3148.613733.67）mm下模圓角半徑r根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，采用壓邊圈時(shí)r=(2-3) *（mm）=2×80=160 mm下模直邊高

27、度h1h1=（40-70）mm，取h1=50 mm下?？偢叨萮h=（100-250）mm，取h=200 mm下模外徑D1D1= Dxm+（200-400）mm=（3348.614133.67）mm下模座外徑D應(yīng)大于毛坯直徑D0，高度H= h+（60-100）mm，下口內(nèi)徑D2應(yīng)比與之配套的最大壁厚封頭的下模內(nèi)徑Dxm大（510）mm3） 壓邊圈結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)參數(shù)主要尺寸如下：內(nèi)徑Dn、= Dxm+（50-80）（mm）=（3198.613813.67）mm厚度、=70-120 mm，取、=80 mm，外徑Dw、=D（下模座外徑）4370.62mm封頭沖壓及其應(yīng)力分析、典型缺陷分析 應(yīng)力分析加氫反應(yīng)

28、器上部半球形封頭采用厚板在100t水壓機(jī)上整體沖壓成形，關(guān)鍵條件是有合適噸位、開檔、行程的水壓機(jī)和相應(yīng)的工裝模具，高溫加熱爐以及合理的沖壓工藝。將毛坯對(duì)中放在下模（沖環(huán)）上，然后開動(dòng)水壓機(jī)使活動(dòng)橫梁空程向下，當(dāng)壓邊圈與毛坯接觸后，開動(dòng)壓邊缸將毛坯的邊緣壓緊，接著上模（沖頭）空程下降，當(dāng)與毛坯接觸時(shí)，開動(dòng)主缸使上模向下沖壓，對(duì)毛坯進(jìn)行拉伸，至毛坯完全通過下模后，封頭便沖壓成形。最后開動(dòng)提升缸和回程缸，將上模和壓邊圈向上提起，與此同時(shí)用脫模裝置將包在上模上的封頭脫下，并將封頭從下模支座中取出，沖壓過程即告結(jié)束。封頭的沖壓過程屬于拉延過程，在沖壓過程中各部分的應(yīng)力狀態(tài)和變形情況都不同，處于壓邊圈下部

29、分的毛坯邊緣部分，由于封頭的下壓力使其經(jīng)受徑向拉伸應(yīng)力，并向中心流動(dòng)，坯料外直徑減?。贿吘壗饘傺厍邢蚴湛s，產(chǎn)生切向壓縮應(yīng)力，會(huì)使毛坯邊緣喪失穩(wěn)定而產(chǎn)生褶皺；常用壓邊圈將邊緣壓緊，則在板厚方向又產(chǎn)生壓應(yīng)力，即材料承受三向應(yīng)力狀態(tài)。處于下模圓角部分的材料，除受到徑向拉伸應(yīng)力和切向壓縮應(yīng)力外，還受到彎曲而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。在沖頭與下?？障兜牟糠纸饘俨牧?，仍受徑向拉伸應(yīng)力和切向壓縮應(yīng)力，而板厚方向不受力，處于自由狀態(tài)；封頭底部的金屬材料，徑向和切向都受到拉應(yīng)力，有較小的伸長(zhǎng)，所以壁厚略有減薄。典型缺陷封頭沖壓時(shí)常出現(xiàn)的缺陷有拉薄、褶皺和鼓包等，其影響因素很多，簡(jiǎn)要分析如下：1） 拉薄 碳鋼封頭沖壓后，其壁

30、厚會(huì)產(chǎn)生不等程度的變化球形封頭深度大，底部拉伸減薄最多。 2） 褶皺 沖壓時(shí)板坯周圍的壓縮量最大，其值為L(zhǎng)=（Dp-Dm） （3-4）式中Dp坯料直徑；Dm封頭中徑。封頭越深，毛坯直徑越大，周圍縮短量也越大，周向縮短產(chǎn)生兩個(gè)結(jié)果，一個(gè)是工件周邊區(qū)的厚度和徑向長(zhǎng)度均有所增加，另一個(gè)是過分的壓應(yīng)變使板料產(chǎn)生失穩(wěn)而褶皺。板熱加熱不均、搬運(yùn)和夾持不當(dāng)造成坯料不平，也會(huì)造成褶皺。3） 鼓包 產(chǎn)生原因與褶皺類似，但主要影響因素是拼接焊縫余量的大小以及沖壓工藝方面的原因，如加熱不均勻，壓邊力太小或不均勻、封頭與下模間隙太大以及下模圓角太大等。為了防止封頭沖壓時(shí)產(chǎn)生缺陷，必須采用下列措施：板坯加熱均勻；保持適

31、當(dāng)而均勻的壓邊力；選定合適的下模圓角半徑；降低模具（包括壓邊圈）表面的粗糙程度；合理潤(rùn)滑以及在大批量沖壓封頭時(shí)應(yīng)適當(dāng)冷卻模具。 封頭邊緣余量的切割及封頭開孔1） 用封頭切割機(jī)來(lái)切割封頭的邊緣余量，工作過程如下：封頭置于轉(zhuǎn)盤上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；機(jī)架上裝有割槍固定設(shè)備，裝有彈簧使?jié)L輪緊靠在封頭外側(cè)，以控制割嘴與封頭之間間隙不會(huì)隨封頭橢圓變化而影響切割。放置封頭時(shí)，一定要注意放正，讓轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)軸盡量和封頭的回轉(zhuǎn)軸重合，割前應(yīng)按照封頭的規(guī)格、直邊尺寸劃好切割線，并檢查保證割距在整個(gè)圓周上正沖切割線。2） 封頭開孔為了連接接管和人孔，在封頭上要開孔，這些孔可以先劃好線然后用氣割切出。首先在封頭上找孔中心，劃好

32、中心線并用色漆寫上中心線編號(hào)，按圖紙畫出接管的孔，在中心和圓周上打沖印，然后切出孔，同時(shí)切出焊接坡口。裝接管或人孔、手孔的孔中心位置的允許偏差為±10 mm。對(duì)直徑在150以下的孔，其偏差為-0.5-1.5 mm；直徑在150-300 mm之間，偏差為-0.5-2.0mm；直徑在300 mm以上，偏差為-0.5-3.0 mm，開孔可以用手工氣割或機(jī)械化氣割。設(shè)計(jì)封頭與筒體的焊接結(jié)構(gòu)，接管焊接結(jié)構(gòu) 封頭與筒體的組合焊縫如圖所示由于焊接厚度為80mm，因而需要開坡口，由于厚度比較厚，若開V形坡口的話，產(chǎn)生加大的開口，一方面會(huì)浪費(fèi)很多的焊條，而且焊接較費(fèi)時(shí)間；若開U形坡口的話，可減小開口，

33、而且U形坡口有利于焊劑的流入，同時(shí)可以減小焊接應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生。因而最終選擇U形坡口，形式如圖4-1。焊條的選擇 焊條的選擇主要是考慮焊縫的實(shí)用性和施焊的工藝性，焊條選擇的主要原則有以下幾點(diǎn)： 圖4-1 封頭與筒體焊接 圖4-2 封頭與接管焊接封頭與筒體焊接1) 根據(jù)被焊金屬材料的類型，選擇相應(yīng)的焊條種類的大類。如焊接母材是普通低合金鋼時(shí)，選用結(jié)構(gòu)鋼類型的焊條。2) 根據(jù)母材的性能，選用與其性能相同的焊條，或選擇熔敷金屬與母材化學(xué)成分相同的焊條，以保證母材性能與焊縫相同。3) 選擇焊條時(shí)還考慮工藝方面，主要是操作方便，易獲得優(yōu)良焊縫。從價(jià)格考慮，在滿足性能及施工要求的前提下，盡量選用熔敷率

34、高、價(jià)格低的焊條，從而提高效率，降低成本。4）藥芯焊絲國(guó)內(nèi)應(yīng)用尚不普遍，活性焊絲主要用于氣體保護(hù)焊，故選擇實(shí)芯焊絲。用的低合金焊絲有一下三類：低錳焊絲（如H08A）：常配合高錳焊劑，用于低碳鋼和強(qiáng)度較低的低合金鋼焊接中錳焊絲（如H08MnA）：主要用于低合金鋼焊接，并可配低錳焊劑焊接低碳鋼。高錳焊絲（如H10Mn2）: 用于低合金鋼焊接5) 焊劑的選擇：配合適當(dāng)?shù)暮附z，可焊接多種低合金鋼，可用于多層焊、雙面單道焊、多絲焊及窄間隙埋弧焊。配合H10MnSi等焊絲可焊接低碳鋼和某些低合金鋼（16Mn）結(jié)構(gòu)，故選擇焊劑SJ101，根據(jù)焊接工藝要求選擇焊條J507。 工藝要求工藝確定1) 預(yù)熱溫度的確

35、定：為保證母材的材質(zhì)不受影響而且具有很好的焊接性能，選擇預(yù)熱溫度130。2）坡口加工：為不影響焊接質(zhì)量，在施焊前應(yīng)清除坡口以及母材兩側(cè)表面20mm范圍內(nèi)的氧化物、油污、熔渣以及其他有害物。3) 層間溫度：100-250。4) 清根方法：碳弧氣爆并打磨。5) 焊后熱處理焊后熱處理的目的是：a) 松弛焊接應(yīng)力b) 穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形狀和尺寸c) 改善母材、焊接接頭和結(jié)構(gòu)件的性能。工藝順序1） 坡口清理2） 預(yù)熱：裝配點(diǎn)焊預(yù)熱：內(nèi)面焊條電弧焊預(yù)熱：外面埋弧焊3） 焊后熱處理 焊接規(guī)范1） 內(nèi)面焊接焊條電弧焊2） 確定焊條直徑：由被焊接材料選擇焊條直徑為5mm3） 焊接電流的確定：查表取200A-270A4）

36、 焊接電壓的確定：手工電弧焊，焊接電壓選擇22V-30V，其電壓主要有電弧長(zhǎng)度決定，電弧長(zhǎng)則電壓高，反之則低。電弧過長(zhǎng)則不穩(wěn)定，熔深淺，熔寬增加，易產(chǎn)生咬邊等缺陷，同時(shí)空氣易侵入，易產(chǎn)生氣孔，飛濺嚴(yán)重，浪費(fèi)焊條、電能、效率低。生產(chǎn)中盡量采用短弧焊接，電弧長(zhǎng)度一般為2-6mm。5）焊速v的確定：18cm/min6）電源種類及極性的確定：直流反接焊接特性表見表4-1表4-1 焊接特性表焊條牌號(hào)及焊絲焊劑焊絲直徑（mm）電源種類及極性焊接電流（A）焊接電壓（V）焊接速度（cm/min）J507H10MnSi+SJ1015直流反接400-120032-36>22其工藝順序是：清理坡口上的油污和水

37、跡、鐵銹等，氬弧焊封底，預(yù)熱焊條焊至30mm，預(yù)熱手工焊至44 mm，停止預(yù)熱手工焊，最后預(yù)熱埋弧自動(dòng)焊外口焊滿，具體如下：1) 清理坡口上的油污和水跡、鐵銹等2) 組對(duì)、點(diǎn)焊, 3) 氬弧焊打底順序14) 預(yù)熱100150，焊條電弧焊外口順序2至30；5) 用風(fēng)鎬敲擊焊道消除應(yīng)力；6) 重新預(yù)熱到100150，焊條電弧焊順序3至44；7) 停止預(yù)熱，內(nèi)壁焊條電弧焊順序4、5，里口焊滿8) 預(yù)熱100150，外口埋弧自動(dòng)焊焊順6焊滿封頭與接管的焊接采用圖4-2所示的“插入加強(qiáng)焊接式結(jié)構(gòu)”，單v形坡口，接管與殼體或球封頭只有一處固定，其余可以自由伸長(zhǎng)，溫度波動(dòng)引起的應(yīng)力變化不大。這種結(jié)

38、構(gòu)要求焊縫應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。焊接工作量稍大且要求較高，坡口加工較困難，但其可靠性高，已被大量采用，經(jīng)過多年的實(shí)際運(yùn)行，效果良好。 接管焊接工藝1) 清理坡口堆焊表面2) 預(yù)熱1003) 焊條電弧焊焊接坡口過渡層 44) 焊后消應(yīng)力處理(隨下封頭一起處理)5) 組對(duì)接管、點(diǎn)焊6) 焊條電弧焊打底焊，再焊其余各層，面層圓滑過渡7）焊后熱處理：a) 熱件入爐或出爐時(shí)的溫度不得超過400，但對(duì)厚度差較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸穩(wěn)定性要求較高、殘余應(yīng)力值要求較低的被加熱件，其入爐或出爐時(shí)的爐內(nèi)溫度一般不宜超過300。b) 升溫至400后，加熱升溫區(qū)溫度不得超過5000/s/h,且不得超過200 /h，最小可為50

39、/h。c) 升溫時(shí)加熱區(qū)內(nèi)最高溫度與最低溫度只差不宜超過65。d) 保溫期間應(yīng)控制加熱區(qū)氣氛，防止焊件表面過度氧化。e)焊件按第一步爐溫出爐后應(yīng)在靜止空氣中繼續(xù)冷卻 8) 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷，消除不穩(wěn)定因數(shù)，消除隱患，保證設(shè)備在運(yùn)行中的可靠性。常用的檢測(cè)方法有射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)以及磁粉檢測(cè)。缺陷的評(píng)定應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。6.2 循環(huán)氫分液灌球形封頭制造工藝介紹封頭總體生產(chǎn)工藝過程球形封頭成形工序見表2-1表2-1 球形封頭成形工序序號(hào)工序名稱工序說(shuō)明1準(zhǔn)備原材料檢驗(yàn)、打砂凈化、超聲波探傷、標(biāo)志移植、氣割下料、刨削拼板接縫直邊2車預(yù)組合并在大型立車上夾緊，車削外圓邊緣坡度；3刨刨床上精加工拼接

40、焊縫坡口；坡口表面100%MT，JB/T4730.4中級(jí)合格；4組對(duì)拼接組對(duì)時(shí)在特制的裝有預(yù)熱裝置的場(chǎng)地上進(jìn)行。預(yù)熱溫度200檢驗(yàn)，包括焊縫的PT、X光射線探傷以及焊縫及熱影響區(qū)的硬度試驗(yàn)）； 打磨焊縫與母材齊平。5熱沖壓6檢測(cè)、加工測(cè)定成形后球殼各部位實(shí)測(cè)厚度焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)外表面MT正火+回火（帶焊接試板），試板機(jī)械性能試驗(yàn)、精加工環(huán)向端面7車在立車上加工人孔開孔與人孔法蘭的焊接坡口，檢驗(yàn)坡口合格8組對(duì)、焊接與人孔法蘭鍛件組對(duì)焊條點(diǎn)焊固定（預(yù)熱）預(yù)熱（200）焊接，焊接15加工加工環(huán)向焊接坡口。16組對(duì)上封頭與筒體組對(duì)焊接 坯料準(zhǔn)備材料的選擇：本設(shè)計(jì)要求的材料為SA516Cr70(HIC)

41、，該型號(hào)為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，跟國(guó)內(nèi)的Q345R的性能很接近。根據(jù)2008年9月1日實(shí)施的GB 713-2008鍋爐和壓力容器用鋼板的新分類，16Mng和16MnR、19Mng合并為Q345R。Q345R是普通低合金鋼,是鍋爐壓力容器常用鋼材，交貨狀態(tài)分：熱軋或正火，屬低合金鋼。性能與Q345(16Mn)的（16mm鋼板的屈服強(qiáng)度大于345Mpa）性能相近，抗拉強(qiáng)度為（510-640）之間，伸長(zhǎng)率大于21%，零度V型沖擊功大于34J。Q345R工藝參考標(biāo)準(zhǔn)GB713-2008。牌號(hào)表示方法：低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用屈服強(qiáng)度值“屈”字和壓力容器“容”字的漢語(yǔ)拼音首位字母 表示。例如：Q345R。Q“屈”

42、漢語(yǔ)拼音首位字母。345屈服強(qiáng)度值。R：“容”漢語(yǔ)拼音首位字母。規(guī)格：厚度×寬度×長(zhǎng)度：（8300）×（15004020）×（500018800） 主要用途：用鍋爐容器和精密部件制造。材料的進(jìn)廠入庫(kù)檢測(cè) 封頭結(jié)構(gòu)材料SA516Cr70(HIC)，按技術(shù)要求符合GB681501998及還應(yīng)滿足1865-JT中的有關(guān)要求。鋼板進(jìn)行硬度檢測(cè)，HB225質(zhì)證齊全，標(biāo)記清楚。二次改造通知單的規(guī)定驗(yàn)收合格后，應(yīng)按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)入庫(kù)存放。材料表面的凈化鋼板的表面凈化是鋼板預(yù)處理一個(gè)步驟，運(yùn)用特定的方法或設(shè)備祛除表面的油污、鐵銹、雜質(zhì)、氧化皮等。表面凈化的方法大體分兩類：機(jī)械

43、法和化學(xué)法?；瘜W(xué)法主要有酸洗、堿洗、鹽洗等。機(jī)械法主要有砂輪打磨、噴沙、噴丸處理。本鋼板選用噴沙作為表面凈化的處理方式，除去鐵銹和氧化皮。用噴砂法做表面凈化，所得鋼板質(zhì)量好，且效率高，但是，粉塵太大，所以一般都是在密閉的噴砂室里進(jìn)行操作。需要注意的是，近年來(lái)鋼板出廠時(shí)，大都會(huì)噴一層防護(hù)漆，來(lái)避免它的腐蝕，防護(hù)漆不影響以后的加工和焊接，此時(shí)，表面凈化這一工序就可省略。此處采用GYX-3M鋼材預(yù)處理裝置。利用拋丸機(jī)械除銹的先進(jìn)大型機(jī)械設(shè)備，鋼材經(jīng)此處理，并經(jīng)噴保護(hù)底漆，烘干處理等工序后，即可保證鋼材在生產(chǎn)和使用過程中不在生銹，有不影響機(jī)械加工和焊接質(zhì)量。矯形鋼材在軋制、運(yùn)輸、裝卸和堆放過程中，由于

44、自重、支承不當(dāng)或裝卸條件不良及其他原因，可能會(huì)產(chǎn)生彎曲、扭曲、翹曲、波浪變形及表面不平等變形。當(dāng)這些變形超過一定程度時(shí)，會(huì)給尺寸的度量、劃線、剪裁及其他加工帶來(lái)困難，而且會(huì)影響到成形后零件的尺寸和幾何形狀的精度，從而又會(huì)影響到裝配、焊接和整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量。所以在劃線下料前應(yīng)予以矯形。鋼材在加工過程中，也會(huì)由于受力不均等工藝原因和其他原因而使工件產(chǎn)生變形，為不影響下道工序的加工和確保加工質(zhì)量，也需進(jìn)行矯形。另外，在裝配一焊接之后，工件也會(huì)因焊接等原因，產(chǎn)生某些變形，亦需矯形，此為成品矯形就是使鋼材或工仵在外力作用下產(chǎn)生與原來(lái)變形相反的塑性變形，以消除彎曲、扭曲、皺折、不平等現(xiàn)象，從而獲得正確形狀的

45、過程。矯形的實(shí)質(zhì)就是將被拉長(zhǎng)的纖維縮短或?qū)⒖s短的纖維拉長(zhǎng)，以恢復(fù)原狀，或是使其他部分的纖維也拉長(zhǎng)或縮短，產(chǎn)生與局部纖維相同的變形。從而達(dá)到矯形的目的。矯形的方法按操作方法的不同，可分為手工矯形、機(jī)械矯形和火焰矯形三種。本設(shè)計(jì)采用多輥矯平機(jī)進(jìn)行機(jī)械矯形。多輥矯板機(jī)矯平鋼板，是使板料通過矯板機(jī)的上下兩列輥?zhàn)又g，在輥?zhàn)訅毫Φ淖饔孟?，受到多次反?fù)彎曲，整個(gè)鋼板得到均勻的拉長(zhǎng)，使多種原始曲率逐步趨向一致變?yōu)閱我?，并不斷減小，最終得到矯平。本設(shè)計(jì)中，鋼材為SA516Cr70(HIC)，板厚為78mm。選用九輥矯正機(jī)，其參數(shù)情況見表3-1 表3-1 矯正機(jī)參數(shù)輥數(shù)輥距（mm)鋼板最小厚度（mm)輥徑 （m

46、m)最大矯正度 （m/s)主電機(jī)最大功率（kw)9 250 5 220 0.3180 劃線 劃線是在原材料或經(jīng)初加工坯料上劃出下料線、加工線、各種位置線和檢查線等、劃線工序通常包括對(duì)零件的展開計(jì)算，號(hào)料和打標(biāo)記等一系列操作。放樣，劃線與號(hào)料是決定焊接坯料形狀與尺寸公差的重要工藝，也是焊接過程中主要的質(zhì)量控制點(diǎn)之一。放樣是在制造金屬結(jié)構(gòu)之前，按照設(shè)計(jì)圖樣，在放樣平臺(tái)上用1：1的比例尺寸，劃出結(jié)構(gòu)或者零件的圖形和平面展開尺寸。號(hào)料和劃線采用劃針或者磨尖的石筆、粉線作線。三部分操作內(nèi)容和步驟：放樣，展開、制作樣桿樣板、在鋼材上進(jìn)行號(hào)料。號(hào)料尺寸公差是反映鋼板的劃線、號(hào)料劃線和號(hào)料就是根據(jù)施工圖樣及工

47、藝上的要求，正確地確定一個(gè)欲加工零件的配料尺寸和形狀，并用劃線的方法在鋼材上號(hào)料，同時(shí)標(biāo)注上必要的加工符號(hào)及其他必要內(nèi)容，用以指導(dǎo)以后各道工序的加工。它直接決定著零件的尺寸和幾何形狀的精度，而且對(duì)以后的裝配和焊接工序也有很大的影響?？傮w來(lái)看，劃線和號(hào)料大致可以分為以下整個(gè)劃線工序的最終允許公差，根據(jù)GB/T 9019-2001，壓力容器公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，長(zhǎng)×寬及其他外廓尺寸線為+lmm，超過一米的為L(zhǎng)/1000，但不超過3mm;中心線、基準(zhǔn)線為士0.5mm;正方形或長(zhǎng)方形，其對(duì)角線Ll-L2之差<2mm。應(yīng)注意的是，放樣展開最后獲得的尺寸是零件的設(shè)計(jì)尺寸或者說(shuō)是零件加工后應(yīng)得

48、的尺寸，而樣板是用來(lái)號(hào)料的，其外部尺寸應(yīng)該是零件加工前坯料尺寸，這兩者是不一樣的。零件的坯料尺寸是由零件展開尺寸、工藝余量和加工余量三部分組成的。工藝余量是零件加工過程中由于工藝條件和工藝因素的影響而造成的尺寸變化和偏差。在焊接結(jié)構(gòu)制造中，主要是焊接收縮量和成型后的修邊余量。本設(shè)計(jì)中，SA516Cr70板厚78mm。 焊縫橫向收縮余量為2.1- 2.6mm.(參照過程設(shè)備制造與檢測(cè)-表6-26）。 縱向收縮余量為0.15-0.3mm。 (參照過程設(shè)備制造與檢測(cè)-表6-27)。 加工余量加工余量主要包含切割余量，邊緣加工余量?jī)身?xiàng)。氣割時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定寬度的割縫，但是當(dāng)沿外側(cè)切割時(shí)可不考慮工藝余量。切

49、割后尚需進(jìn)行邊緣機(jī)械加工，留3 mm的加工余量，號(hào)料劃線公差圖見圖3-1。 圖3-1 號(hào)料劃線公差圖 封頭的展開計(jì)算圖3-2 封頭的截面和展開毛坯劃線前應(yīng)先確定坯料的尺寸。坯料尺寸由零件展開尺寸和各種加工余量組成。確定零件展開尺寸的方法如下：作圖法，計(jì)算法，試驗(yàn)法，綜合法，球形封頭尺寸示意圖見圖3-3。本次設(shè)計(jì)為半球形球封頭，筒體壁厚90mm，半球形封頭壁厚78mm，直徑為3200mm， 經(jīng)驗(yàn)法：Do=kDm+2h球形封頭半徑R2 =16002+2882，即R=1626mm中性層直徑Dm=2R+S=2×1626+78=3330mm, h=0球形封頭，取k=1.42 則Do=1.42&

50、#215;3330+0=4729mm展開計(jì)算得毛坯的直徑Do=4729mm. 圖3-3 球形封頭尺寸示意圖展開面積S=2××R2=2×3.14×1626×1626=16.60m2號(hào)料（放樣）號(hào)出封頭坯料的氣割線及檢查線，為了提高封頭的成型質(zhì)量，盡量選擇用一塊鋼板進(jìn)行沖壓，但由于毛坯的直徑太大，沒有合適的鋼板滿足要求，必須通過兩塊或兩塊以上進(jìn)行拼接，在合理排料要滿足的要求：（1）充分利用原材料，邊角余料，使材料利用率達(dá)到90%以上。（2）零件排料要考慮達(dá)到切割方便，可行。（3）認(rèn)真設(shè)計(jì)焊縫位置：a.封頭的拼接焊縫數(shù)量，公稱直徑Dg2200mm時(shí)，

51、拼接焊縫不多于1條。公稱直徑Dg2200mm時(shí)，拼接焊縫不多于2條。 考慮到熱沖壓時(shí)球形封頭減薄量可達(dá)12%，則鋼板厚度應(yīng)選90mm,選擇鋼板規(guī)格：5000×1800×90,4000×1300×90具體排料見圖3-4：圖3-4 封頭的排料示意圖切割及邊緣加工按照所劃的切割線從原材料上切割下零件毛坯，該工序稱為切割，常用方法有機(jī)械切割（鋸床、圓盤剪板機(jī)等），熱切割（氧氣切割、等離子切割等）。邊緣加工：首先，按照劃線切割余量，消除切割時(shí)邊緣可能產(chǎn)生的加工硬化、裂紋、熱影響區(qū)及其他切割缺陷；其次，根據(jù)圖樣規(guī)定，加工各種形式，尺寸的坡口，通常加工方法有手工加工，

52、機(jī)械加工，熱切割加工。經(jīng)上述一系列工序后，得到一處理后的圓形封頭板坯。四 封頭的具體制造工藝成型加工冷熱沖壓條件按沖壓前毛坯是否預(yù)先加熱分為冷沖和熱沖，其選擇的主要依據(jù)如下。1.1 材料的性能。對(duì)于常溫下塑性不好的材料，可以采用冷沖壓；對(duì)于塑性較好的材料，可以采用熱沖壓。1.2 根據(jù)材料毛坯的厚度和毛坯的直徑Do之比來(lái)選擇冷。熱沖壓。 對(duì)于碳素鋼，低合金鋼： /Do×1000.5，冷沖壓；/Do×1000.5，熱沖壓； 對(duì)于不銹鋼，合金鋼: /Do×1000.7，冷沖壓；/Do×1000.7，熱沖壓； 本次設(shè)計(jì)封頭的材料是SA516Cr70(HIC)，該

53、材料性能與國(guó)內(nèi)Q345R的材料性能很接近低合金碳鋼壓力容器用鋼。具有良好的塑性。/Do×100=78/4729×100=1.650.5，必須采用熱沖壓。坯板的加熱過程沖壓前，把板坯加熱至始鍛溫度放在壓力機(jī)上沖壓，到終鍛溫度時(shí)停止沖壓毛坯熱沖壓的加熱溫度的選擇：從降低沖壓力和有利于鋼板變形考慮，加熱溫度可高些，但是溫度過高會(huì)使鋼材的晶粒顯著成長(zhǎng)，甚至形成過熱組織，是鋼材的塑性和韌性降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生過燒組織，毛坯沖壓可能發(fā)生碎裂，因此合理選擇加熱溫度是很有必要的，可按照常用封頭材料的加熱規(guī)范表見表4-1。表4-1 加熱規(guī)范封頭熱成形加熱裝爐溫度加熱速度/H加熱溫度均熱后保溫時(shí)

54、間冷卻方式850200950±2030分鐘出爐沖壓 封頭沖壓時(shí)，板坯塑性變形很大，且為厚壁高壓封頭，故用熱沖壓，沖壓前，把板坯加熱至始鍛溫度，放在壓力機(jī)上沖壓，到終鍛溫度時(shí)停止沖壓，封頭毛坯加工工藝見圖4-1。 圖4-1 毛坯加工工藝如曲線 沖壓加工常用的潤(rùn)滑劑查表潤(rùn)滑劑選取 石墨粉+水沖壓的過程將封頭毛坯對(duì)中放在下模上，然后開動(dòng)水壓機(jī)使活動(dòng)橫梁空程向下，當(dāng)壓邊圈與毛坯接觸后，開動(dòng)壓邊鋼將毛坯的邊緣壓緊。接著上?？粘滔陆?，當(dāng)與毛坯接觸時(shí)，開動(dòng)主缸使上模向下沖壓，對(duì)毛坯進(jìn)行拉伸，至毛坯完全通過下模后，封頭便沖壓成形。對(duì)后開動(dòng)提升缸和回程缸，將上模和壓邊圈向上提起，與此同時(shí)用脫模裝置將包在上模上的封頭脫下，并將封頭從下模支座下取出，沖壓過程即告結(jié)束。沖壓力的計(jì)算計(jì)算沖壓力時(shí)影響因素較多，且沖壓過程是變化的較復(fù)雜，目前計(jì)算