抽水蓄能进水球阀阀体与活门的组装加工.pdf

重 型 机 械 8 7 力 口 工 制 造 抽水蓄能进水球 阀阀体与活门的组装加工 杨鸣放 ，王 菲，牛玉明 ( 中实洛阳重型机械有限公司 ，河南 洛 阳 ， 4 7 1 0 0 0 ) 摘要：为了避免抽水蓄能进水球阀产生的高压裂纹、漏水及运行过程中频繁出现活门卡死的故 障，提高产品的质量和性能 ，满足使用要求 ，分析了该故障是由于制造工艺原因引起的，并对原工艺 进行了改进，重新设计了工装卡具，以保证焊接、装备 、热处理、加工及整体产品质量和性能要求， 经现场使用表 明 ，新 工艺及改造后的工装卡具能满足生产要求 。 关键词 ：制造工 艺 ；高压裂纹 ；工装卡具 中图分 类号 ：T H1 3 7 5 2 文献标识 码 ：A 文章编号 ：1 0 0 11 9 6 X( 2 0 1 5 ) 0 30 0 8 7 0 4 As s e m b l y p r o ce s s ing o f pu m pe d s t o r a g e b a l l v a l v e bo d y a n d v a l v e YANG Mi n g f a n g， W ANG Fe i， NI U Yu min g ( Z h o n g s h i H e a v y I n d u s t r y Ma ch i n e r y C o ， L t d ， L u o y a n g 4 7 1 0 0 0，C h i n a ) Abs t r a ct ： To a v o id h ig h p r e s s u r e cr acks a n d l e a ka g e o f pu mpe d s t o r a g e b a l l v a l ve，a nd v a l v e is s t u cke qu e n t l y in t he p r o ce s s o f o p e r a t io nI n t his pa p e r ，t he p r o d uct io n p r o ce s s is a n a l yz e d f o r imp r o v e p r o d uct q ua l it y a nd pe rfo r ma n ce a nd me e t t he u s e r e q u ir e me n t s，o l d t e chn o l og y is imp r o v e d，fi x t ur e s a r e d e s ig n e d a g ain，s u ch a s we l d in g，e q u ip me n t ，h e a t t r e a t me n t a n d ma n u f a ct u r in g a r e g u a r a n t e e d T h e p r o d u ct io n p r a ct ice in d ica t e d， a f t e r t h e imp r o v e me n t t e ch n o l o gy a n d cr a ck，t h e p r o d u ct q u a l it y a ch ie v e s r e q u e s t s a n d e n h a n ce p r o d u ct o v e r a l l p e r f o r ma n ce Ke ywo r ds： ma n u f a ct ur in g pr o ce du r e；h ig h p r e s s u r e cr a ck；h o l d in g cl a mp U 日 J舌 抽水蓄能球阀活门的通孔旋转至阀体 的通孔 处 ，开始抽水蓄能 ；当停止抽水时 ，活门的闭 口 旋转至阀体 的通 孑 L 处 ，切 断上下 水 口，开始蓄 能 ，此时蓄水对球阀 、阀体与活门的各个部位产 生 巨大的高压。抽水 蓄能球 阀在 巨大 的水压下 ， 引起旋转卡死 ，由于密封不严 、焊缝及铸造本身 出现裂纹 ，容易形成重大事故 隐患。由于抽水蓄 能球阀结构复杂 ，制造难度较大 ，因此 ，中实洛 阳重型机械有限公司改进原有 的制造工艺 ，为中 收稿 日期 ：2 0 1 40 81 6；修订 日期 ：2 0 1 41 01 8 作 者简介 ：杨鸣放( 1 9 5 7一) ，男 ，中实洛 阳重型 机械有 限公 司 高级 工程师。 阀科技和东电集团公司的福建仙游水电工程项 目 制造的大型抽水蓄能球阀 ，满足使用要求。 1 制造工 艺要求 抽水蓄能球阀如图 1所示 。该球阀由法 国阿 尔斯通公司设计 ，阀体 为两半无法兰焊合结构 。 活门为整体结构 ，阀体和活门均为铸钢件 ，其装 配方式如图 2所示。 工艺要求 ：先 将活 门装 入 阀体 ，如 图 2所 示 ，将两半 阀体 对合好后 焊接 ，焊 接后退火 处 理；然后加工活门轴处 、活门的闭水 口、阀体的 通水口处；再加工阀体通水口处，堆焊耐磨不锈 钢层 ( 如图 3中 C项 中黑 色区域所示 ) ，堆焊后 加工至要求尺寸。 2 0 1 5 NO 3 重 型 机 械 8 9 水 口 阀体 D D 旋 转 图4焊缝 位置和厚度 Fig 4 W e l d p o s it io n a n d t hick ne s s 外焊采取立焊方式进行 ，要求焊前预热 ，预 热温度及预热时间按工艺规范执行 ，尽量做好预 备工作 ，确保焊后探伤一次通过。 2 2 活门与阀体之间的活动间隙 由于设计 的两半结构的焊接坡 口，正好处在 进出水 口处 ( 如 图 4所示 ) ，将进 出水 口各分成 两个半圆 ，焊接坡 口厚薄不均 ，使整个 阀体在焊 后退火之前应力不均 ，给预留活门与阀体之 间的 活动间隙的计算带来了困难 ，留量过大容易造成 密封间隙不够 ，留量过小会使活门与阀体卡死。 2 3 夹具套筒刀进行活门轴焊后加工 阀体组焊后要进行焊后退火处理 ，活门在装 入阀体前不可能进行精加工 ，但焊后活门处于 内 部 ，其两个支撑轴和关闭水 口面的加工 ，加工切 削的清理 ，难度非常大。原加工方法容易出现两 个支撑轴加工不同心 ，加工关闭水 口面与两支撑 轴中心不平行 ，造成开关憋劲 ，甚至卡死和大量 漏 水 。 中实洛阳重型机械有限公司 自行设计 的一种 专 门用于加工阀体与活门组装件的刀具 ，如图 5 所示。阀体与活门在焊后退火之前 ，将活门调至 完全关 闭状态 ，调整好间隙，在上下游侧 口处用 工艺联接板将阀体与活门焊接固定牢 固后进行去 焊接应力退火 ，退火后将两支撑环取 出，由于阀 体与活门在进出水 口处牢固焊接 ，因此该支撑环 取 出不会对活门两轴与阀体支撑孔中心的同心度 有影响。对 阀体找正后利用夹具套筒刀在数控镗 铣床上对两活门轴进行粗精加工 ，再对阀体上 的 活门轴支撑孔进行加工。 刀 具安装 位 活 门轴位 置 L 、 _ 7 图 5 加工刀具 F ig 5 Ma chinin g t o o l 机床 安装 位 2 4 环 形工 艺胀 套 活门轴与阀体支撑孔加工结束后 ，在活门轴 与阀体支撑孔之间，安装专 门设计的环形双向工 艺涨套 ，如图 6所示。环形双向工艺涨套既固定 两端轴中心 ，又固定活门在 阀体 中的位置 ，确保 阀体与活 门的进出水孔关闭位置加工准确 。在环 形双向工艺涨套安装之后 ，将原焊接在上下游测 口处 的工艺联接板割掉 ，立车加工阀体与活门的 上下游侧 口。 图 6涨套 Fig 6 Ex pa ns io n s l e e ve 9 0 重 型 机 械 2 0 l5 NO 3 3 结束语 ( 1 ) 焊接工艺 由原来 的平焊改为立焊 ，不像 原来需要反复翻转工件 ，提高了工作效率 ，焊接 检验 由原来焊满后探伤改成焊一段探一段 ，有利 于及时解决焊接过程中出现的问题 ，在保证焊接 质量的前提下 ，避免 了因焊接引起的返修现象 ， 加快 了生产效率 ，节约了成本。 ( 2 ) 在保证加工精度 的前提下，减少 了加工 工艺步骤。并 自主开发相关配套工装 ，使加工效 率提高。加工精度 由原来的 1 0 提高到 2 左 右 ；由原来 的数控绕园走刀变成直接 圆形走到； 椭圆度由原来 的 l5 提高到 4 左右 ；光洁度 从原来 的 R a O 4变 成 R a O 0 5 。保证 了加 工 的 精度 。 ( 3 ) 根据工件材质的厚度等相关数据 ，合理 制定热处 理工 艺 ，热 处 理 时 间 由 3 7 h减少 为 2 6 h ，保证热处理效果的同时 ，也提高 了热处理 效率 。 ( 4 ) 改进工艺后加工的阀体和活 门，现场使 用活 门旋转 自如，球阀关闭密封严实，未发现漏 水现象和焊缝开裂现象。球阀耐水压能力和密封 效果达到要求。 参 考文献 ： 1 徐灏机械设计手册 M 北京 ：机械工业 出版 社 ，1 9 9 4 2 李新军 ，杨浦生，徐春云水利水电建设监理工 3 4 5 6 7 8 9 1 O 1 2 1 3 1 4 1 5 程师手册 M 中国水利水电出版社 ， 1 9 9 8 李维钺 中外钢铁 牌号 速查 手册 M 北 京 ：机 械 工业 出版社 ， 2 0 0 4 西安重型机械研究所编制重型机械标准 M 西 安 ：陕西省出版总社，1 9 9 7 江旭昌管磨机 M 北京：中国建材 f ： 业出版 社 ， 1 9 9 2 廖景娱金属构件失效分析 M 北京：化学 _ 业 出版社 ， 2 0 0 3 李亚江特殊及堆焊材料 的焊接 M 北 京 ： 化学 工业 出版社 ， 2 0 0 3 徐沽检测技术与仪器 M 北京： 清华大学出版 社 2 0 0 4 王建英 国外 特殊钢生 产技术 M 北京 ：冶金 工业 版社 ， 1 9 9 6 王永 国金属加 1 二 刀具及其应用 M 北京 ： 机械 工业出版社 ， 2 0 1 1 郭逊新技术 新工