浅谈胶带运输机滚筒卷制与焊接工艺控制

浅谈胶带运输机滚筒卷制与焊接工艺控制
滚筒在胶带运输机中起着传递转矩的主要作用。

其筒体与轴的同轴度决定了其动平衡是否在允许范围内，是滚筒及轴承使用寿命的主要因素。

筒体的卷制与焊接两道工序决定了筒体强度能否达到设计要求的前提条件。

文章以？准1000mm改向滚筒的筒体卷制与焊接为例，分析筒体在卷制与直缝焊接的工艺控制。

标签：筒体卷制；留边；凹陷；焊接变形
改向滚筒在胶带运输机中的作用为改变输送带的运行方向，增大主驱动滚筒的包角，增大摩擦力。

改向滚筒在制造过程中，筒体壁厚是否均匀、焊接能否达到等强度要求，筒体与滚筒轴能否同心，关系到整条胶带机运转是否平稳，避免胶带受力是否存在周期性变化的关键因素。

通过过程工艺管控可有效避免上述问题的产生。

1 滚筒主要组成
改向滚筒在胶带运输机中，起增大传动滚筒包角，在主、副驱动滚筒之间起着桥梁作用，通过改向滚筒把主、副驱动滚筒绕进传动系统中。

其主要由筒皮、接盘、轴、轴承、轴承压盖、密封元件等组成。

其中轴承与螺栓为标准件，其余为机加工件。

1.筒皮；
2.接盘；
3.轴承；
4.轴承压盖；
5.包胶体；
6.滚筒轴
图1 改向滚筒结构图
在制造滚筒筒体过程中，要考虑到所选材质的强度、塑性与焊接性能。

在筒体强度满足要求的前提下，必须考虑其在卷制过程中塑性好，以利于更好的卷制成型；在进行筒体焊接时，材料的焊接性能是否良好，会影响到内应力、变形与是否产生焊接裂纹。

去应力退火在焊接完成后进行，以去除焊接后的残余应力，以避免在加工完成后造成两轴安装孔不同心。

改向滚筒加工工艺顺序为：钢板下料、筒体卷制、筒体焊接、筒体止口镗削、接盘外圆车削、筒体与接盘对接组焊、去应力退火、接盘轴承位镗铣加工、筒体外圆车削、轴承压盖加工与筒体钻孔攻丝、滚筒组装、动平衡测试加装配重。

本文以改向筒滚在生产制造过程中的卷制与焊接两道工序来分析滚筒的加工与制造工艺的控制。

2 筒体的卷制
（1）筒体参数为：外径D=1000mm，内径d=950mm，筒体设计厚度25mm，
长度1600mm。

（2）工艺顺序为：平板、钢板下料、切割下料、初次卷制、裁直边、再次卷制、合口点焊、圆度矫正。

（3）加工要点分析：在筒体切削加工过程中，滚筒轴承位是以外圆为基准，在数控镗铣床上进行镗铣加工。

轴承位加工完成后，筒体外径车削加工又以接盘内孔轴承位为基准进行车削加工，所以加工余量合理留取是保证达到加工要求的关键因素。

把筒体内圆作为非加工表面，一次卷制到设计尺寸，加工余量留在外径较为合理，从而避免了外径有车削不到的現象产生，从而影响加工质量。

筒体卷制方向为钢板扎制方向，避免在卷制过程中出现裂纹。

筒体采用冷卷方式进行卷制。

（4）筒体材料与下料计算：
a.选材：筒体材料选用Q235、δ28mm钢板。

其含炭量适中，综合性能较好，强度、塑性及焊接性能较好，在卷制与焊接工序中有优势。

b.下料：若按成品尺寸下料，其下料尺寸为：钢板下料长度L=3062+200mm，宽度w=1010mm。

由于所有三辊卷板机没有端曲功能，故留200mm余量，卷制完成后裁掉。

考虑到留有加工过程中的余量，其下料尺寸为：钢板下料长度L=3071+200mm，宽度w=1010mm。

分析：
如按L=3062mm下料，卷制成型后，其外径D=1003mm，内径d=947mm。

按L=3071mm下料，卷制成型后，其外径D=1006mm，内径d=950mm。

下料对比分析：如按L=3062mm下料后，筒体外径加工余量3mm，给后续筒体外圆车削增加了难度，会产生车削不到的现象，并会给筒体止口加工与接盘加工对接精度加大了困难。

且内径加工余量3mm，产生了多余加工表面，造成加工的浪费；按L=3071mm下料，筒体外径加工余量6mm，后续筒体外圆车削加工余量充足，内径不留加工余量，不需要进行内圆的车削加工。

通过分析可知，选用δ28mm钢板下料时，其下料长度L=3071mm，可满足加工要求。

另筒体长度留10mm余量为防止在卷制过程中产生轻微措边与平端面而留有的加工余量。

（5）钢板下料工艺控制点：平板、裁边找基准线，顺长下料，卷制方向为钢板扎制方向。

下料过程中，调整好切割参数，防止出现过烧现象造成加工不到位而进行补焊。

切割要平整，不能出现倾斜。

（6）筒体卷制：由于卷板机没有端曲功能，不能直接卷到位，初步卷制后
要做裁直边处理。

在下料前，做平板矫正，防止板材凸凹不平造成卷制过程中的产生措边与增加卷制时间。

卷制时使用上辊万能式三辊卷板机进行卷制，在卷制过程中使用圆弧样板进行检测，保持上辊两油缸行程一致，确保不产生措边现象，如发现有措边及时进行调整。

初步卷制完成后，其外径会达到D=1042。

初步卷制后如图2：
（7）卷制过程中出现的问题：筒体措边与筒体呈喇叭口
状。

a.筒体措边，措边严重时会造成筒体平整端面后造成筒体过短，不能达到设计长度。

产生措边的原因为在进行第一次油缸加压卷制筒体时，钢板与卷板机托辊不垂直所造成的。

故在第一次操作卷制时，需要用角尺测量钢板与托辊是否垂直，发现不垂直重新进行调整。

且在卷制过程中，每一次加压卷制时保证兩油缸压力与行程相一致。

b.筒体呈喇叭状。

在卷制过程中两下压油缸不同步，即行程不一致所造成。

所以在卷制过程中，操作人员在每一次下压过程中要进行油缸行程核对与测量，保证每一次下压进两油缸同步。

筒体成喇叭状后，在矫正时很容易产生措边现象。

（8）裁直边：焊接坡口采用V型坡口。

初步卷制成型后，做裁直边处理。

裁掉左右两侧各100mm，单边切割出33°～35°坡口，以便在进行合口卷制时，由于筒体直径缩小时，焊缝坡口达不到60°而影响焊缝强度。

（9）二次合口卷制：在卷制过程中，要用圆弧样板进行反复测量，保证圆度误差不超过±2mm，卷制成型后，对坡口处使用二保焊进行点焊，并进行整体矫圆。

矫圆完成后在坡口处呈现圆弧过渡，不能出现直边。

若呈圆弧，直縫焊接后，在焊口处出现向内凹陷，车削完成后其筒皮厚度不会小于25mm；若坡口处呈现直边，在焊接完成后将出现向上凸起，会造成车削完成后筒皮厚度小于25mm，达不到设计要求。

如图3所示。

3 筒体直缝焊接
（1）加工要求：打底焊接、埋弧焊接。

（2）工艺顺序：打底焊、焊接引弧板、直缝埋弧焊、圆度矫正。

（3）焊接作业
对卷制成型的筒体进行直缝埋弧焊接前，首先使用二保焊进行打底，焊接厚度不低于8mm，以防止埋弧焊接时造成烧穿。

焊接参数为：电流130A，电压18V，气体流量15-20L/min，焊接速度180-200mm/min。

在焊接过程中，不易电流过大，否则会造成焊口凹陷变形。

焊接过程中在及时清理氧化皮，确保焊接质量。

直缝埋弧焊使用半自动埋弧焊机上进行施焊。

在焊接过程中，焊剂要进行干
燥与加热处理，加热温度180℃，取出的焊剂在室内放置时间不能超过4小时，否则要重新进行加热干燥处理，使用过的焊剂如有熔渣要筛选去除，焊剂使用重复使用6次以上不得再进行使用。

焊接用焊丝型号为HO8Mn2A，Φ4.0焊剂型号为HJ101。

焊接过中的参数选择，按表1选取。

（4）工艺控制点：在焊接前要對打底焊接后的部位进行打磨，除去氧化皮及油污。

在焊接前在筒体两侧焊口处焊接引弧板，引弧板与被焊接表面平行并呈V型，引弧板长度不小于80mm，宽度不小于50mm，以防止在焊缝端部产生焊口的塌陷。

在焊接前对施焊部位进行预热，预热温度100℃，以防止在焊接后产生过大的凹陷，影响后续车削。

焊接作业过程中，每层焊接厚度不能超过5mm。

焊接完成后，焊缝余高≥4mm，不得出现咬边与气孔，不得有凹坑等。

焊接完成后，进行超声波探伤。

（5）焊接后凹陷变形的控制
埋弧焊接完成后，在焊缝处会产生凹陷变形，使得筒体截面焊口处呈“心”型。

在焊接前预热是减少变形的措施之一，合理选择焊接电流也可有效防止凹陷过大。

经焊接后，对筒体圆度进行检测。

一般在焊缝处凹陷处，其塌陷变形不会超过3mm，经实际检验在2mm以内，而筒体外圆单边加工余量在3mm，所以不会影响后续车削加工。

如凹陷超过3mm，要采取支顶的方式进行矫正，待冷却后可将凹陷量控制在3mm以内。

超声波探伤后如有内部缺陷，进行重新处置，直到合格。

筒体焊接完成后，如圆度超差，进行外部矫圆。

使用压力机进行加压矫圆，直到满足圆度要求为止。

4 结束语
改向滚筒做为胶带运输机的关键部件，其加工精度与制造质量会造成滚筒的使用寿命缩短，影响物料的运输。

尤其是其在制造初期的下料、卷制与焊接工序中，会对后续加工及整体质量造成影响，加强其卷制与焊接工序的控制是非常重要的。

参考文献：
[1]GB10595-2009.带式输送机技术条件[S].
[2]王焕凤.带式输送机滚筒参数的确定[J].煤矿机械.
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