淺談鍛壓銅瓦制造質(zhì)量的實踐

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銅瓦除了承擔(dān)抱緊電極功能外，還要把短網(wǎng)傳輸來的強大電流輸送到電極上，因此，要求銅瓦內(nèi)側(cè)與電極接觸緊密且導(dǎo)電良好"據(jù)筆者調(diào)查了解，目前該公司和國內(nèi)一些鐵合金廠礦熱爐的錐形環(huán)把持器上，其銅瓦本體內(nèi)側(cè)被電弧擊穿漏水，其原因除了因電極事故、銅瓦安裝不平、錐形環(huán)抱緊力不平衡等非制造原因造成外，另一原因就是鍛壓銅瓦的制造廠對銅瓦內(nèi)弧及楔形塊的斜角制作加工尺寸質(zhì)量有誤差所致"。目前國內(nèi)對鍛壓銅瓦本體內(nèi)外側(cè)圓弧的加工工藝有:鍛壓銅瓦銅坯加熱后用模具壓制成型、鍛壓銅瓦銅坯直接冷壓成型、銅瓦銅坯熱壓(或冷壓)成型后再對內(nèi)外弧進行機加工等3種方法"。銅瓦是通過加熱后置于模具上面而壓制成型的，壓制加工的銅瓦內(nèi)外側(cè)弧形尺寸誤差比不經(jīng)過加熱冷壓成型的小，而且成本低"當(dāng)前，在中小電爐的銅瓦加工中應(yīng)用比較廣泛"圖3為某廠原鍛壓銅瓦本體內(nèi)外側(cè)圓弧加工壓制成型模具示意圖"由圖3可知，模具是由厚鋼板焊接成型后加工而成，由于該種模具剛度相對較差，在對銅瓦本體內(nèi)外圓弧壓制成型的生產(chǎn)過程中，由于壓床的壓力較大，在受熱受壓的工作環(huán)境中易產(chǎn)生彈性變形，造成壓制力度不夠或壓制變形量過大，致使銅瓦內(nèi)外側(cè)弧形尺寸誤差過大和不穩(wěn)定，這是造成銅瓦內(nèi)側(cè)與電極接觸不良打弧的主要原因之一"。該方法是銅瓦銅坯不經(jīng)過加熱就直接置于模具上冷壓成型"此加工方法需要的壓力比第一種方法大，壓床設(shè)備的投資較高，對模具的剛度要求也高，加工的銅瓦內(nèi)側(cè)弧形尺寸誤差比第一種更大，易造成銅瓦內(nèi)側(cè)與電極接觸不良而打弧"目前國內(nèi)廠家很少采用，只有少數(shù)小電爐的銅瓦應(yīng)客戶的要求采用該加工方法"。進行機加工該加工工藝加工出來的銅瓦不會有內(nèi)外圓弧的加工質(zhì)量問題，但材料損耗大，加工成本高，銷售價格也高"一般中小企業(yè)的中小型電爐的銅瓦采取該加工方法的較少"目前，國內(nèi)使用組合式把持器的電爐或大型電爐銅瓦多采用此種方法加工"。斜角的加工原銅瓦楔形塊是直接砂型鑄造而成，楔形塊斜角未經(jīng)加工即與銅瓦本體配裝，或單獨加工再與銅瓦本體配裝，從而造成鍛壓銅瓦楔形塊斜角累積誤差大，極易使銅瓦斜塊斜角與錐形環(huán)斜角配合不好，造成銅瓦壓力不平衡，嚴(yán)重影響銅瓦與電極的有效接觸和導(dǎo)電性能，從而造成銅瓦內(nèi)側(cè)與電極打弧"。

銅瓦本體內(nèi)外圓弧壓制成型模具的改進銅瓦本體內(nèi)外圓弧壓制成型的質(zhì)量好壞，直接關(guān)系到銅瓦與電極的有效接觸和導(dǎo)電性能，影響銅瓦的使用壽命"針對某廠原模具是由厚鋼板焊接成型后加工而成，剛度差，在對銅瓦本體內(nèi)外圓弧壓制成型的生產(chǎn)過程中，由于壓床的壓力較大，在受熱受壓的工作環(huán)境中易產(chǎn)生彈性變形和造成壓制力度不夠或壓制變形量過大，致使銅瓦內(nèi)外側(cè)弧形尺寸誤差過大或不穩(wěn)定，影響銅瓦的產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)象，設(shè)計出一套高強度銅瓦本體內(nèi)外圓弧壓制成型模具，模具分上下模，均采用ZG35整體鑄造成型后加工而成"為使銅瓦壓制過程中的變形有更多的支承和依托，提高壓制成型尺寸的準(zhǔn)確度，根據(jù)日常生產(chǎn)經(jīng)驗和計算，對銅瓦上模具在原寬度上加寬適當(dāng)弧長AB;下模改制成使銅瓦兩側(cè)邊與銅瓦模具形成a范圍內(nèi)的過壓盈余量，使銅瓦內(nèi)外弧兩側(cè)更好地成型并符合圖紙要求"經(jīng)生產(chǎn)實踐證明，設(shè)計改造的高強度銅瓦本體內(nèi)外圓弧壓制成型模具，有效地提高了模具的強度和剛度，消除了銅瓦壓制成型過程中支承和依托性差的缺陷，大大提高了銅瓦壓制成型尺寸的準(zhǔn)確度，壓制出的銅瓦不用二次機加工即完全符合技術(shù)要求，有效地降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量"實踐證明，該種模具廣泛適用于制作除組合式把持器上使用的銅瓦以外的礦熱爐銅瓦"。銅杯與銅瓦本體連接質(zhì)量的好壞直接影響銅瓦的使用壽命，影響鐵合金電爐設(shè)備作業(yè)率的提高"因此，針對原銅杯與銅瓦本體連接采用普通螺紋、焊接處的銅瓦本體處開5x45倒角，連接方式存在的密封性差、焊縫薄、強度低易裂漏水的缺陷"經(jīng)分析核算，將銅杯與銅瓦本體連接設(shè)計為錐管密封螺紋(GB736與15711)，并在焊接處的銅瓦本體處開7x25倒角，改進后不但密封性能、焊縫高度(確保>巧~)和強度得到顯著提高，而且有效地解決了改進前的缺陷"。針對原焊接工藝用焦炭加熱爐加溫后用吊車吊至焊接現(xiàn)場(焦炭加熱爐旁邊)施焊，改用銅焊條與直流電焊機(直流反接法)焊接或紫銅焊條氧焊焊接"由于銅的導(dǎo)熱性能好，降溫速度快，經(jīng)現(xiàn)場測溫其焊接焊溫度只有3一47e，該溫度已不能滿足銅的焊接要求"經(jīng)分析，決定采用氧氣乙炔焰加熱法，即采用4把5焊槍對焊接部位(銅瓦本體和銅杯)實施集中加熱至焊接所需溫度(65~78e)后，用少許32或33銀釬焊料焊一層(約3一4mm)焊縫，然后選用恰當(dāng)?shù)你~焊條和焊絲，采用氧焊或氣體保護焊焊接至圖紙要求的焊縫高度"實踐證明，一次性焊接合格率由原來的5%左右提高到99%以上"事實證明，該焊接工藝不但改善了連接處的導(dǎo)電性能，還解決了以往傳統(tǒng)手工電弧焊接和焦炭爐加溫方法存在的焦炭損耗大、環(huán)境污染、焊接溫度不穩(wěn)定、焊接質(zhì)量差、一次性焊接合格率低等缺陷;同時有效地提高了焊接質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本和勞動強度，勞動生產(chǎn)率也提高了近一倍"。針對原堵頭與銅瓦本體連接采用普通螺紋連接，以及焊接工藝上存在的不足，將堵頭與銅瓦本體連接設(shè)計為錐管密封螺紋，并將其旋入比銅瓦側(cè)邊深約5mm處，然后采用氧氣乙炔焰加熱法，對焊接部位銅瓦本體和堵頭實施集中加熱至焊接所需溫度(65~78e)后，選用恰當(dāng)?shù)你~焊絲，采用氣體保護焊焊接，焊縫高度焊至比銅瓦本體高出約5~，利用余熱錘打至與銅瓦側(cè)面平即可"經(jīng)實踐，一次性焊接合格率幾乎1%"。針對銅瓦本體與楔形塊連接處的設(shè)計缺陷，經(jīng)重新設(shè)計核算后，將楔形塊與銅瓦本體連接處的嵌人深度由原來的5一1~增加到巧~2mm，連接螺栓由3一M16改為4一M2，旋人深度由25一28mm增加到35mm，從而有效地提高了銅瓦本體與楔形塊的連接強度和受力環(huán)境"。由于銅瓦本體與楔形塊連接處的周邊焊縫長，焊件厚度大，加熱升溫時間長、難度大，且銅瓦本體與楔形塊(鑄鋼)材質(zhì)、導(dǎo)熱性、線膨脹系數(shù)和收縮率不一樣，易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力并導(dǎo)致焊縫裂紋[3]"為解決該難題，對銅瓦本體與楔形塊連接處采用氧氣乙炔焰加熱法加熱，用氣體保護焊焊接工藝施焊，同時設(shè)計制作一個加熱保溫箱(如圖5所示)相配套，有效地解決了氧氣乙炔焰加熱法對銅瓦本體與楔形塊加熱所遇到的難題"14銅瓦楔形塊斜角的加工工藝改進銅瓦楔形塊斜角的加工精確度好壞，關(guān)系到銅瓦斜塊斜角與錐形環(huán)斜角配合好壞，同相銅瓦壓力的平衡性，銅瓦與電極的有效接觸和導(dǎo)電性能，銅瓦內(nèi)側(cè)與電極是否存在打弧隱患"針對以往銅瓦楔形塊斜角加工工藝的局限性，設(shè)計出了一個組合式可調(diào)多型號銅瓦楔形塊斜角加工裝置，如圖6所示，并制定了加工工序:銅瓦楔形塊四周與底面加工至圖紙要求、鉆連接螺栓孔、楔形塊裝配到銅瓦本體、焊接連接螺栓一將銅瓦裝到組合式可調(diào)整多型號銅瓦楔形塊斜角加工模具裝置上，用立車準(zhǔn)確地加工出銅瓦楔形塊斜角"該裝置的優(yōu)點是:銅瓦楔形塊焊接裝配到銅瓦本體后一并進行加工，確保了銅瓦內(nèi)弧同心同圓，保證了銅瓦與錐形環(huán)和電極的良好配合;可一次性加工5塊同型號銅瓦的楔形塊斜角，加工不同爐型銅瓦只需更換支架上電極直徑調(diào)整圈即可，模具制作成本低，加工精度和效率高，質(zhì)量滿足圖紙要求"。

針對原鍛壓銅瓦制造工藝技術(shù)方法的不足，采取了對銅杯和堵頭與銅瓦本體連接方式、銅瓦本體與楔形塊連接結(jié)構(gòu)進行改進的措施;同時設(shè)計出高強度銅瓦本體內(nèi)外圓弧壓制成型模具、組合式可調(diào)多型號銅瓦楔形塊斜角加工模具裝置、加熱保溫箱等相配套工藝設(shè)備"采用氧氣乙炔焰加熱法對焊接部位進行加熱，然后根據(jù)不同部位焊縫強度的要求，用銀釬焊料打底+氣體保護焊或銀釬焊料打底+氧焊和加熱保溫十氣體保護焊焊接工藝技術(shù)，取得成效"有效地解決了制造技術(shù)改進前銅瓦制造尺寸準(zhǔn)確度波動大、密封性能差、焊縫薄、強度低易開裂漏水等缺陷，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量"其采取的鍛壓銅瓦生產(chǎn)技術(shù)改進措施，對同行業(yè)生產(chǎn)制造鍛壓銅瓦，提高產(chǎn)品質(zhì)量，具有很好的借鑒和推廣價值"。

本文作者：黃積福曾祥秀工作單位：廣西鐵合金有限責(zé)任公司