立捣卧挤炭素压机挤压室的制造工艺_杨支超.pdf

第 3 期0引言随着冶金行业电炉取代中频炉，石墨电极的需求量急速增加，各炭素厂家急需上新的石墨电极生产线扩大产能，占领市场。为此，公司积极开发卧捣卧挤炭素挤压机和立捣卧挤炭素挤压机产品，快速响应石墨电极的市场需求。立捣卧挤炭素压机是我公司重点产品，其工作原理为挤压室在垂直 90方向时，与加料室和延伸料室相连，以对炭素糊料进行预压和捣固；预压和捣固完成后，挤压室旋转 90到水平位置，通过主挤压杆和挤压头对炭素糊料进行挤压，并通过型嘴挤出挤压制品。挤压室与型嘴由卡环固定夹紧，当需要更换型嘴时，把固定的两半卡环螺栓拆开，通过卡环连接的油缸使两半卡环分开，以更换型嘴。1挤压室结构挤压室由旋转套和内衬组成，旋转套是承受在捣固、挤压和预压过程中炭素糊料向外的涨力。旋转套 1549 外圆前部 6斜度环形槽通过卡环与型嘴相连，后部是内衬凸出旋转套端面，与延伸料室相连，在两侧分别凸出 700 的轴肩，与机架相连进行旋转。在旋转套外圆有导热油孔和热电偶测温孔，旋转套具体结构如图 1 所示。内衬外圆与旋转套内孔采用过盈配合，1230 外圆有深矩形双头螺旋槽，用于挤压室的煤油循环加热；其内孔用于承载炭素糊料，实现炭素糊料预压、捣固及挤压，并最终通过挤压杆挤出挤压制品，内衬具体结构如图 2 所示。其挤压室具体结构如图 3 所示。通过控制挤压室制造工艺过程，确保挤压室加收稿日期：2022-12-20；修订日期：2023-01-19基金项目：天津市智能制造专项资金 炭素压机基金项目作者简介：杨支超（1986），男，高级工程师，从事机械设计及自动化研发。E-mail：yang-立捣卧挤炭素压机挤压室的制造工艺杨支超，王春伟，王军田，翟江涛，聂海雄（太重（天津）滨海重型机械有限公司，天津 300450）摘要：通过对挤压室的粗加工、半精加工、热装、焊接及精加工等制造工序分析，并在各工序中对加工参数、热处理参数及焊接参数进行控制，保证挤压室在各工序中尺寸和精度达到图纸及工艺要求，并最终保证挤压室满足装配使用性能要求，保证产品质量。关键词：挤压室；制造工序；尺寸和精度；工艺要求中图分类号：TG315.5文献标识码：BDOI：10.16316/j.issn.1672-0121.2023.03.015文章编号：1672-0121（2023）03-0063-04第 58 卷 第 3 期Vol.58 No.3CHINA METALFORMING EQUIPMENT&MANUFACTURING TECHNOLOGY2023 年 6 月Jun.2023图 1旋转套结构示意图图 2 内衬结构示意图63-第 58 卷图 3 挤压室结构示意图内衬旋转套工后满足图纸要求，顺利完成挤压室装配，提高工作效率，保证产品质量。2挤压室制造工艺过程挤压室由旋转套和内衬组合而成，在制造过程中经粗加工、半精加工、热装、焊接及精加工等工序，最终完成挤压室的加工制造。2.1粗加工和半精加工工序2.1.1旋转套加工工艺（1）立式车床粗加工和半精加工旋转套外圆及两端面，直径方向留余量 4mm，端面单边留余量5mm，并在工件两端孔口加工 1530坡口，保证该坡口尺寸。（2）立式车床粗加工和半精加工旋转套内孔至图，如图 4 所示，并记录其内孔实测尺寸，在内孔上应沿轴线方向测量三处径向实际值，每处两点，并且将实际值标于工件相应处，供配加工内衬外径达到过盈量要求。（3）数控镗铣床分别在旋转套两侧轴肩端部加工顶尖孔，并做各轴肩长度基准，同时加工内孔及端面处油孔至图（油孔处的螺纹孔暂不加工，待热装后加工）。（4）卧式车床粗加工和半精加工旋转套两侧各轴肩，直径方向留余量 6mm，如图 5 所示。2.1.2内衬加工工艺（1）立式车床粗加工和半精加工内衬内孔、外圆及两端面，直径方向留余量 10mm，端面单边留余量5mm，并在工件两端外圆加工 1530坡口，保证该坡口尺寸。（2）数控镗铣床分别在内衬两端孔口加工100mm 深止口，用以配工装闷头，并在一端面加工两个起吊孔。（3）卧式车床顶起内衬两端工装闷头，按旋转套内孔尺寸加工内衬外圆至图，并保证图纸过盈量要求，同时加工外圆环形槽、双头螺纹槽及定位尺寸至图，如图 6 所示，要求环形槽、双头螺纹槽无毛刺，圆滑过渡。2.2热装工序（1）热处理前检查设备工作是否正常，进行仪表校对，并更换仪表记录纸，检查热电偶等测温装置分布是否合理，工作是否正常。（2）装炉前必须确保装配焊接及工件表面质量已检查合格，工件标识清晰完整。（3）将旋转套吊放在热处理炉里，旋转套必须垫图 4立式车床加工旋转套图 5卧式车床加工旋转套图 6卧式车床加工内衬外圆64-第 3 期表 1挤压室焊接参数焊接层次电源极性电流/A电压/V焊接速度/（cm min-1）打底直流反接12016020221215填充、盖面直流反接24028027302838杨支超，等：立捣卧挤炭素压机挤压室的制造工艺平、放稳，合理使用支撑等工装，防止热处理变形，并确保工件与炉壁距离500mm，如图 7 所示。（4）按热处理工艺曲线对旋转套进行加热升温（速度 V升=30/h（从 200升至 400），并在40010温度下进行保温 600min，要保证炉温均匀，禁止火焰直喷工件。（5）旋转套加热出炉后，将旋转套迅速吊放在平台上，用专用的内孔工装量具对旋转套内孔进行测量，确保内孔达到胀量要求，同时行车吊起内衬，将内衬迅速装入旋转套内孔中，如图 8 所示。2.3焊接工序（1）将挤压室吊放在焊接区域，挤压室必须垫平、放稳，打磨清理坡口及两侧 20mm 范围内毛刺、铁锈、油污等，观察无裂纹等缺陷。（2）焊前预热 250300，施焊过程中控制层间温度 250300。（3）用熔化极气体保护焊，短路过渡，焊丝牌号JM-100，焊丝规格：1.2，干伸长 1219mm。保护气体：80%Ar+20%CO2，气体流量：1020L/min 焊接参数如表 1 所示。（4）焊接内衬与旋转套过程中及时清理焊渣及周边飞溅，特别注意根部焊接质量，确保内衬与旋转套焊肉与母材熔合良好，保证根部焊透并填满坡口，要求焊缝有密封性，不得有渗漏，如图 9 所示，如发现裂纹、未熔合、气孔等缺陷时应及时打磨、返工。（5）焊接过程中避免大幅度摆动焊把，每层分段焊接，注意保护非焊接部位，不得损伤。（6）焊完后立即热至 300350，保温 2h，然后覆盖石棉布保温缓冷。（7）焊后打磨飞溅，清理焊缝，并进行外观检查。检查合格后，按图纸及工艺要求加工焊接部位并进行耐压试验。2.4精加工工序（1）立式车床加工挤压室右端面至图，要求将环形坡口焊缝余高车平。（2）加工内衬 11000.1 内孔并抛光至图，并车内衬止口至图，按图倒孔口角。（3）加工挤压室环形槽、过渡圆弧、6斜面及各台阶面至图，要求过渡圆弧光滑无刀痕，按图倒角，并用 6样板检测合格，并在挤压室外圆加工翻身测量带，如图 10 所示。（4）挤压室翻身，复查测量带合格后，加工内衬孔口倒角至图，并车内衬端面至图。（5）加工挤压室左端面至图，并按图倒角要求将环形坡口焊缝余高车平。（6）数控镗铣床按内衬内孔、端面，确定挤压室两端轴肩中心，修两端轴肩中心孔，并在两端各轴肩做长度基准，如图 11 所示。图 7旋转套放在热处理炉中图 8旋转套与内衬进行热装图 9挤压室焊接过程65-第 58 卷（7）卧式车床车挤压室两端各轴肩并抛光至图，车各轴肩长度至图。（8）数控镗铣床加工挤压室两端轴肩总长、各处键槽、通孔、螺纹孔导热油孔及热电偶孔至图。3结论通过对旋转套和内衬的粗加工和半精加工，并对旋转套和内衬进行热装及焊接，利用车床和数控镗铣床对挤压室进行精加工等制造工序，并在各工序中对加工参数、热处理参数及焊接参数进行有效控制，保证挤压室在各工序中尺寸和精度达到图纸及工艺要求，并最终保证挤压室满足装配使用性能要求，保证产品质量。挤压室是炭素挤压机上的关键零部件，对生产稳定性和最终产品质量有直接性影响，通过对挤压室的制造，有效提升了公司炭素挤压机核心零部件的生产能力，为炭素挤压机零部件的设计和生产积累了宝贵经验，丰富了公司在快换零部件方面的制造经验，为同类产品的制造奠定了基础，进而解决了炭素挤压机用户的迫切需求，实现不同规格型嘴的快速更换和批量化生产，提高生产效率。参考文献：1蒋文忠.炭素机械设备M.北京：冶金出版社，2010.2机械工业标准化技术委员会.机械工艺工装标准汇编M.北京：中国标准出版社，2007.3 重型机械标准 编写委员会.重型机械标准M.北京：中国标准出版社，2021.4吕亚臣.重型机械工艺手册M.黑龙江：哈尔滨出版社，1998.5中国机械工程学会焊接学会.焊接手册M.北京：机械工业出版社，2007.6中国机械工程学会热处理专业分会.热处理手册M.北京：机械工业出版社，2001.图 10挤压室立式车床精加工图 11挤压室镗铣床精加工Manufacturing process of the extrusion chamber forvertical Ramming and horizontal extrusion carbon pressYANG Zhichao,WANG Chunwei,WANG Juntian,ZHAI Jiangtao,NIE Haixiong（TZ（Tianjin）Binhai Heavy Machinery Co.,Ltd.,Binhai 300450,Tianjin China）Abstract:Through the manufacturing processes of rough machining,semi precision machining,hot assembly,welding,and precision machining of the extrusion chamber,as well as controlling the processing parameters,heat treatment parameters,and welding parameters in each process,it is ensured that the size and accuracyof the extrusion chamber in each process meet the drawing and process requirements,which ultimately ensurethat the extrusion chamber meets the assembly performance requirements and ensures product quality.Key words:Extrusion chamber;Manufacturing process;Size and accuracy;Technological requirements66-