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薄壁大直径不锈钢筒体焊接工艺的改进1引言永磁筒式磁选机是一种广泛应用于重介质选煤工艺中的磁介质回收设备。其结构由筒体、槽体、机架三个主要部分组成。在工作过程中，筒体部分由于受矿流中物料颗粒与磁铁矿粉的双重摩擦冲蚀作用，易发生磨损甚至磨穿，为主要易损件。该筒体为一薄壁不锈钢组焊件，由两块尺寸相同、厚度为4mm的矩形不锈钢钢板分别卷制成筒型后，再整体成型为直径为1050mm或1200mm的大直径筒体。天地科技股份有限公司为解决国内选煤行业对高端磁选机的需求，应对国际先进产品抢占国内市场的挑战，于2005年成功研制了具有国际先进水平的TDC系列新型高效磁选机。为提高筒体的外观质量及大幅度地提高其抗磨损能力，使其使用寿命达到国际先进水平，在详细技术分析的基础上，我们对该部件的工艺流程进行了优化。实践证明，再造的新工艺流程达到了预期的目的，保证了新产品的成功研制及推广。2原有焊接工艺及存在的问题目前国内大多数的磁选机生产企业在筒体焊接工艺及参数选择方面，大多采用手工焊条电弧焊；直流普通焊机，正接法，电流大小180-200A；牌号A102不锈钢焊条，焊条直径Φ3.2mm；焊接速度350-450mm/min。存在问题:（1）焊接电流大，焊缝成型差，热影响区宽达30-40mm，径向收缩量达15-20mm。由于装配时圆筒内部为一长3000mm的扇型磁系，其与圆筒内壁间隙为3mm，所以圆筒焊后需严格调圆。后续调圆为铆工用手锤手工操作，焊后变形极大地增大了后续工序的工作难度和工作时间；大面积的调圆导致筒表坑洼不平，外观质量差。（2）焊接时无保护气体，材料烧蚀氧化严重，焊缝成灰黑色。抗腐蚀性及耐磨性下降，较其他部分更易锈蚀和磨穿。（3）焊接速度偏快，容易产生咬边，降低速度后溶池大，容易溶穿。（4）采用焊条焊接，清渣困难，容易产生夹渣现象，降低了使用寿命。3改进方案为改进传统焊接工艺的不足，进一步提高其外观质量及使用性能，我们对该工艺过程进行了流程改进。经过多次试验对比，确定焊接工艺参数如下：(1)采用钨极氩弧焊,直流钨极氩弧焊机，正接法，Φ1.2不锈钢焊丝此方法有以下几个优点：钨极为阴极，热电子发射能力强，电弧稳定集中，较小电流下仍可稳定燃烧；氩气能有效隔绝周围空气，电弧还有自动清楚工件表面氧化的作用；焊丝填充不通过电弧，不易产生飞溅，焊缝成型美观。由于本工程不锈钢板厚为4mm，焊接溶池浅，要求焊后变形小，焊缝成型平整光洁，表面无氧化。故选择此种焊法较合适。(2)钨极直径与焊接电流钨极直径需根据板厚选择，板厚越后则所需直径越大，直径过小超过钨极可承受的极限电流，可能引起钨极发热，甚至熔化蒸发，造成引弧不稳，本工程采用直径为Φ2.4mm的钨极。此时，电流小于90A，焊接熔融深度太浅，焊缝强度低。电流大于120A时，易使溶池过烧，材料中的合金元素烧蚀严重，焊缝颜色发黑，抗氧化能力差。为保证焊缝强度与成型美观，电流选择100-120A比较合适。(3)保护气体参数的选择根据资料分析，当喷嘴直径与氩气流量达到较好匹配范围，氩气保护效果才能体现出来。当喷嘴直径一定时，氩气流量太低，气体挺度不够，不能完全排开周围空气。氩气流量过大时，容易形成紊流，使外界空气卷入溶池，降低保护效果。经试验确定，喷嘴直径Φ10mm，气体流量8-10L/min，钨极伸出5-7mm，喷嘴到工件距离为7-10mm时，焊缝窄，表面成型好。(4)焊接速度在焊接电流一定的前提下，焊接速度与焊接热输入成反比。当焊接速度过大时，焊接热输入小，易产生未焊透、咬边等缺陷，影响结构强度。当焊接速度过小时，焊接热输入大,会造成焊接熔池过烧，甚至烧穿，焊后变形大。因此，焊接速度必须有一个合适的范围。试验得知，当焊接电流为100-120A，焊接速度200-250mm/min效果最好。(5)下料、工装及操作规程由于轴向及圆周方向焊缝长度都长达3000mm，为控制焊后变形，采取以下措施：①下料时按板材收缩率0.15%~0.20%留出收缩间隙，下料精度保证在沿对角线误差不超过1mm；②为减少热裂纹，起弧及收弧时使用引弧板，将电弧引出工件，减少弧坑裂纹的产生；减小起弧和收弧电流，减慢电流提升速度，防止咬边、熔蚀等缺陷；③严格保证全部焊接过程在厂房内进行，并控制周围环境风速至允许范围；④连续焊之前先沿直径方向断续焊50mm长8-10处，使焊缝区域具有一定刚度后再连续焊；⑤制作了沿圆周及轴长方向的带槽支撑工装，开槽宽度5mm，并衬以紫铜板，以导走焊接热量，防止产生过大变形。4实施效果采取以上措施后，焊缝成型平整美观，颜色呈蓝色，无氧化现象；热影响区减小为10-13mm，径向收缩量减至1-3mm，大大减少了后续调圆工序的工作难度与劳动强度，提高了生产效率；无咬边、裂纹、夹渣等外观缺陷，有利保证了新产品外观质量要求；提高了易损件使用寿命及设备稳定性。为TDC新型磁选机研制和推广工作提供了有利保障，达到了预期效果。