浅谈大型链轮门门叶制作加工工艺

摘要:文章介绍了小湾水电站放空底孔事故门(链轮门)的制作加工工艺,该门体尺寸大,设计质量要求高,制造加工工艺复杂,如何保证整个闸门的制造精度,最终还得靠加工来保证,其方法对一些中小型企业制造加工同类链轮门门叶具有一定的参考价值。

关键词:大型链轮门;门叶制作;加工工艺;焊接工艺

中图分类号:TV244文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)10-0051-02

小湾水电站位于云南省凤庆县与南涧县交界的澜沧江上,电站距昆明公路里程约456km。电站放空底孔事故闸门为平板链轮门,闸门单重为297.071t,共计两扇。闸门门叶由四节组成,节间采用边梁及纵梁上的连接板通过螺栓进行连接。闸门在工地安装好后节间面板通过焊接形成一体。门叶的启闭运行通过闸门上装配好的链轮在门槽轨道滚动进行。闸门的止水采取充压水封及P型水封双重止水。闸门面板顶部方向设有2件反轮。闸门主要材料Q345B、链轮主要材料为0Cr17Ni4CuNb、ZG2Cr13和2Cr13,反轮为铸件ZG340-640。由于其门体重,外形尺寸比较大,相互加工面多,故对制造加工来说是比较困难的。

一、门叶制作

(一)工艺规划

放空底孔事故闸门采用整体放样制造,门叶制造调校合格后再进行解体退火,退火后将门叶朝上调平画出门叶节间加工线及水封座板、链轮座板底平面加工线,利用W200镗铣床加工门叶各节门连接面,再将门叶整体组拼后利用W200镗铣床或平面铣床加工水封座及链轮座底平面。再拼焊链轮座板及已加工好的水封座。最后通过水准仪以水封座面为基准作为反轮孔、链轮装置均衡座接触面等加工基准。

(二)制造工艺流程

(三)板材校正平板下料

1.首先对材料表面局部锈蚀、油污、氧化物用手提砂轮机,钢丝刷等方法进行清理。

2.把钢板用平板机校平,以保证下料切割的精度。

3.所有梁式腹板、翼缘板及各种异形板切割,均采用数控切割机下料;然后按下料工艺图输入微机编程,数控下料有利于应力的释放和零件精度的控制。

(四)单个构件制作

主梁、小纵梁、横梁、顶梁、底梁及吊耳作为单构件制作,以减小焊接变形,保证门叶制作精度。

1.面板的单构件制作。(1)门叶面板设计尺寸为40mm ×7790mm×21600mm,分为四节。宽度按3200mm定尺购买,进料时用平板机进行第一次平板;(2)将面板在长度21600mm方向分两节 (具体长度根据实际钢板长度和拼装焊缝位置确定),并在两节面板接头处备制X型坡口,用埋弧焊焊接,焊后焊缝余高用磨光机磨平,以保证构件组拼时的精度;两节板焊后总长应不小于21600mm,以保证切割余量;

(3)进行第二次平板,以保证下料精度。

2.箱型梁构件制作。(1)腹板、翼板下料前先平板,平板下料后放样,放出主梁隔板,与之相连的中横梁、边横梁拼装线,并打上样冲,下料时考虑主梁长度增加1‰焊接收缩余量;(2)拼装以平台为基准,控制平台的平面度在2mm以内。分别将主梁翼板与腹板及隔板吊装上平台,拼装成半槽形结构,并在翼板两侧用卡板固定,减小角变形;(3)主梁焊接:先焊隔板与腹板的立焊,再焊隔板与翼板的贴角焊,最后焊腹板与翼板的双面坡口组合焊缝。

3.工字形梁、丁字形梁的的单构件制作。(1)门叶中主横梁为工字形梁,边梁及节间连接板为丁字形梁,先将板料平板,采用数控切割机下料;(2)主横梁组拼采用横向拼法,在单件组拼平台上进行,将腹板、翼板组拼验收合格后进行焊接;(3)主梁腹板与翼缘板的连接主焊缝采用先用CO2气体保护焊打底后再用埋弧自动焊进行盖面。主梁按“船形”位置采用龙门式自动焊机进行自动焊。

4.吊耳的制作。(1)下料时吊耳板及吊耳加强板上的吊耳孔单边留8mm加工余量,下料采用数控切割机进行。

(2)吊耳板的坡口采用刨边机进行备制。另外,为避免吊耳加强板与吊耳板因外圈焊缝的焊接变形引起两者间出现间隙的情况出现,在吊耳加强板上应开设有塞焊孔,塞焊孔为φ30mm。共计开设6个塞焊孔均布,孔中心园直径为φ450mm。(3)拼装吊耳板与加强板时须将两者严格压紧,注意保证两吊耳板与门叶连接处坡口面在同一平面内并与吊耳垂直。

(五)门叶结构制造平台搭设

平台利用新厂房已铺设好的平台;平台搭设时要保证门叶组拼时主横梁及边梁落在工字梁或H型钢上;平台都要求具有相对独立的刚度和牢固可靠的连接,确保水平和平面度,防止结构在装配焊接过程中发生变动而引起结构变形。

(六)门叶的调校

门叶焊接完成后,按照图纸及规范的检测项目对门叶进行检测,当门叶的横、竖向直线度及门叶扭曲等项目超差时,则须利用火焰进行调校。

(七)门叶整体退火

根据图纸及规范要求,为防止门叶加工后焊接应力造成变形,门叶焊接、调校好后须进行整体退火消应热处理。门叶的整体退火采取在退火炉内进行。单节门叶在炉内采取立放形式,摆放须保证受力平稳。

二、门叶加工

门叶退火后将各节门叶将面板朝上重新组拼起来调平,然后进行门叶结构的画线、加工。按如下工艺流程进行:门叶组拼―划门叶各节间连接面加工线―加工节间连接面―门叶重新组拼―划面板上与止水座、链轮支承轨道座接触面加工线―加工面板上与止水座、链轮支承轨道座接触面―拼焊止水座、链轮支承轨道座―画边梁后翼板与链轮均衡座接触面加工线及反轮轴孔加工线―加工边梁后翼板与链轮均衡座接触面―门叶解体、加工止水连接孔等各装配孔―加工吊耳。

(一)画连接面加工线

画线前需要检查门叶面板的平面度和合缝板的加工余量。如不符合要求则须重新调整好后再画线。要求面板水平在3mm之内,节间连接板共面度要求在4mm之内。

(二)加工门叶节间连接面、门叶底止水、顶底部与走道装配连接面

门叶节间连接板的加工分为两个步骤。首先连接下料完成后两套配对焊点好后将连接螺栓孔套加工完成。同时由于边梁处节间连接板连接面设计为止口定位形式,其中件54与件55(图号:NO62-KM0342-0944-52-17-1-1)需要在下料后先将件54两侧加工到45mm厚 (突出部分不加工)、件55将槽加工10mm深,同时考虑到两者止中宽度 (500K7/h6)有定位要求,需进行二次加工,所以二者止口按510mm宽度初加工,再两个面相对点焊好后钻孔后,最后参于门叶组拼。在节间面二次加工时将件54突台按图加工到图中尺寸,件55凹槽两边分别堆焊后再加工到图中尺寸。

(三)门叶整体组拼、画面板与止水座、链轮支承轨道接触面加工线

节间连接面加工完后,将门叶整体在W200镗工作平台组拼,组拼要求将止水及轨道座所在处面板水平调整到5mm内,并找出最低点。测出最低点门叶厚度、用测量出的门叶厚度减去图纸要求门叶厚度 (包括反面与均衡座接触面边梁翼板加工余量)所得值为正面止水及轨道坐板加工基面距毛胚表面尺寸,将加工基面引向距门叶厚度方向200mm的位置做加工基准校正线。

(四)面板上与止水座面、链轮支承轨道拼焊面的加工

面板上与止水座面、链轮支承轨道拼焊面的加工在W200镗床上进行。门叶加工面长度为12500mm,所以在摆放工件时需要将超出W200镗行程部分预留到顶节门叶,当两侧面板加工面加工完成后,将门叶解体单独加工顶节门叶的面板。为保证加工面的平面度及消除刀具磨损对平面度的采取先初加工,最后留1mm余量进行精加工。

(五)拼焊水封座、链轮支承轨道板及加工链轮支承轨道板

面板加工完后,拼焊已外协回厂的不锈钢水封座及单件已加工好的链轮支承轨道板成品。拼焊止水座及链轮支承轨道板注意采取塞焊,焊接前先将塞焊焊接好,再对座板与面板的组合焊进行焊接。焊接时为防止变形,采用断续焊,同时注意控制好焊接层间温度及焊接线能量。

(六)加工门叶后翼板均衡座支承面、反轮轴孔等

门叶面板侧止水座及链轮支承轨道面拼焊完成后,试装单件制作好的吊耳装置。根据已加工好的止水板面及链轮支承轨道面利用水平仪在吊耳上做距离面板653的水平线,再根据吊耳中心到底缘距离14550mm做一条垂直线,两线交点为吊耳轴孔中心,做出吊耳轴孔加工线。反轮孔的加工线与吊耳线原理相同。同时利用水准仪做出门叶后翼板均衡座支承面加工线。

(七)门叶解体钻孔

门叶加工完后解体,单节对水封装配螺孔、均衡座装配孔等进行钻孔。该部分孔全部采取模板套钻。即将已加工好的水封压板为实物重新制作模板对门叶上的止水孔进行套钻。侧轮装配孔等则可采取画线钻孔。

三、结语

用以上的方法制造加工的小湾水电站放空底孔事故闸门 (平板链轮门),满足图纸设计要求,实践证明通过上述制造加工方法,解决了制造加工中的难题,提高了生产效益,质量得到了监理与业主的好评。

作者简介:王玉明 (1971-),湖南长沙人,中国水利水电第八工程局有限公司东江机械厂工程师,研究方向:水电站金属结构钢闸门及压力钢管、水轮机埋件的制作与安装。