特殊管孔加工工藝探討

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摘要:本文主要闡述了鍋爐集箱部件中特殊管孔的加工工藝。該管孔結構特殊，通過改進傳統的管孔加工工藝，提高搖臂鉆床的加工效率和加工質量，并對小直徑的特殊管孔提出了新的結構和加工方法，提制了相應地管孔檢驗棒。

關鍵詞:特殊管孔;加工工藝;檢驗棒

為提高鍋爐效率，鍋爐參數越來越高，目前我公司設計制造鍋爐多為超臨界和超超臨界爐型，其中超超臨界鍋爐蒸汽溫度較高，過熱蒸汽出口溫度一般為605℃，再熱蒸汽出口溫度623℃。為保證鍋爐的性能和安全運行，必須精確控制各管的蒸汽流量來降低溫度偏差，因此過熱器和再熱器入口集箱管孔均設計為特殊結構管孔型式。

1管孔結構

集箱上分布多個相同規格的管接頭，焊接管孔坡口尺寸S和d2相同，通孔dr值不同，具體結構型式見圖1，與常規集箱管接頭管孔差異較大:通孔dr較小(與管接頭內徑相比);節流管孔中0．5mm臺階位置處平直段尺寸較大((d2－dr)/2)。常規加工時采用單個刀片加工，由于管孔結構特殊，刀片的吃刀量大，需要的扭矩大，加工過程中刀片易碎。為保證刀片承受較大的切削抗力需增加刀片厚度或選取更高強度的材料，且每個管孔對應特定的刀片，增加了制造成本。

2加工參數

金屬切削時，刀具切入工件，使被加工材料發生變形并成為切屑所需的力稱為切削力。切削力來源于三個方面:克服被加工材料對彈性變形的抗力;克服被加工材料對塑性變形的抗力;克服切屑對前刀面的摩擦力和刀具后刀面對過渡表面與已加工表面之間的摩擦力。影響切削力的因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀具幾何參數、刀具材料以及刀具磨損狀態。針對管孔的特殊形式，保證在滿足刀具強度的前提下進行鉆孔和坡口加工參數試驗，按照產品材料特性和實際加工經驗并參照《實用機械加工工藝手冊》將開孔尺寸按每10mm分為一個等級確定鉆孔參數，具體見表1。在管孔加工過程中，為保證管孔粗糙度在12．5以上，操作者可根據實際情況調整參數，理論上轉速與進刀量應越小越好，但鉆床的最高轉速和進刀量不能超過表中數值。

3改進后的加工刀具

根據管孔的結構特點，把管孔焊接坡口劃分為兩部分，一部分為S尺寸包括R6圓角，另一部分為d2尺寸。為減少切削過程中刀體所承受的抗力，此管孔通過采用兩把刀加工成型，刀具結構見圖2。夾頭兩側安裝兩把高速鋼坡口刀，坡口刀1加工距管孔中心較近的平直坡口d2，坡口刀2加工距圓心較遠的坡口S及R6圓角。根據不同的管孔dr值，通過調整坡口刀1和坡口刀2的距離可加工出多個不同尺寸的管孔，降低了制造成本。對于管孔中的0．5mm臺階采用用導柱鉆頭加工，實際加工過程中達到了預期目的，效果較好。

4特殊管孔加工工藝和結構改進

某工程中屏式過熱器集箱中集箱規格219×50，材質12Cr1MoVG，管接頭規格44．5×8．5，材質12Cr1MoVG，數量25個，管孔型式及具體布置見圖3。4．1加工工藝由圖3可知:管孔有6種結構，按設計尺寸需提制6種不同的導柱和導柱鉆頭，生產過程中需準備大量工裝，加工管孔時需經常更換工裝，不僅增加了制造成本，且生產效率低。經過分析研究，節流管孔只是通孔dr尺寸不同，其余坡口尺寸S和d2相同，因此確定以通孔drmin－1為基準加工節流管孔，最后擴孔滿足設計要求。4．2通孔dr＜12mm時節流管孔結構改進以圖4中編號6為例，通孔dr=11mm，節流管孔加工過程中刀片吃刀量較大，且導柱較細，加工過程中導柱易折斷無法保證坡口順利加工。為確保實際生產過程中節流管孔順利加工，節流管孔結構更改如圖4型式。

5檢驗棒

為保證鍋爐的性能和安全運行，必須精確控制各管的蒸汽流量來降低溫度偏差，其中節流管孔中通孔dr尺寸精確度尤為重要，因此確定加工后尺寸是否滿足設計要求尤為重要，由于坡口S尺寸有一定的深度，通常為9～10mm，常規的千分尺很難測量，設計了檢驗棒用于檢查dr是否滿足要求，以通孔dr為11mm為例，具體結構見圖6。生產制造時標記出管孔最小值和最大值，實際檢驗時保證11mm刻度線可以伸進管孔，11．4mm刻度線不能進入管孔，且檢驗棒在管孔中無晃動，確保管孔滿足精度要求。

6結束語

通過對節流管孔加工工藝及結構的改進，不僅保證了產品質量，且提高了生產效率，降低了制造成本，解決了超超臨界鍋爐中12Cr1MoVG集箱通孔直徑小于12mm的節流管孔加工難題，現已成功應用于多臺鍋爐的生產制造，并對以后同類型難題提供了解決問題的新思路和新方法。

作者:謝利成 姜志強 盧真玲 單位:高效清潔燃煤電站鍋爐國家重點實驗室