旋壓技術(shù)在軸流風(fēng)機制造方面的應(yīng)用與發(fā)展

    1、引言
　　
　　旋壓工藝技術(shù)不但具有自動化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性可靠并能有效的改變生產(chǎn)環(huán)境的一系列優(yōu)點，而且在使用同等材料采用旋壓工藝時，由于旋輪的高速強力擠壓作力，可致使金屬材料表面產(chǎn)生硬化，從而提高機械零件的強度約30%，該工藝還實現(xiàn)少切削或無切削，從而不但可以節(jié)省機械加工工時，還可節(jié)省原材料成本，根據(jù)我們的測算，采用旋壓加工軸流通風(fēng)機輪轂原材料降低了20～40%，加工工時降低了60～80%，且通風(fēng)機產(chǎn)品的質(zhì)量也上了一個層次，強化了當(dāng)代風(fēng)機在市場經(jīng)濟的有力地位。旋壓技術(shù)在歐、美、日本等國家比較先進，我國在這方面還顯得落后，旋壓可分成強旋和普旋，用于軸流通風(fēng)機產(chǎn)品零件的旋壓加工件一般都為普旋，其實在上世紀(jì)80年代末，北京有色金屬研究院某位技術(shù)資深的旋壓專家就受北京市輕工局的委托為北京第二通風(fēng)機廠設(shè)計過用于通風(fēng)機的專用旋壓機床，但由于當(dāng)時某些人士沒能用發(fā)展的眼光看待這一新鮮事物，未能成行。進入90年代末，國產(chǎn)P650普旋壓機床第一次進入浙江上風(fēng)集團，但由于該機床只能旋壓厚度4mm鋼板，因而對于軸流風(fēng)機的生產(chǎn)促進意義不大，2001年底，國產(chǎn)P700普旋壓機床進入生產(chǎn)軸流通風(fēng)機產(chǎn)品的北京當(dāng)代復(fù)合材料有限公司，由于該機可旋壓厚度6mm鋼板，為此，旋壓技術(shù)才實質(zhì)進入軸流通風(fēng)機產(chǎn)品零件的加工。進入2004年，我國廣東、江蘇少數(shù)通風(fēng)機廠家也相繼進入風(fēng)機產(chǎn)品零件的旋壓行列。
　　
　　2、軸流風(fēng)機輪轂的旋壓
　　
　　傳統(tǒng)上比較落后的軸流通風(fēng)機輪轂加工廠工藝一般都是采用三軋輥進行卷制，然后進行焊接粗成型，再進行機械精加工，由于這種落后的加工工藝導(dǎo)致輪轂的尺寸公差和形位公差不可能得到有效的保證，且由于焊接應(yīng)力變形的影響，也導(dǎo)致風(fēng)機精度的降低，影響了通風(fēng)機的效率，我國浙江有的風(fēng)機廠采用模具拉深制造輪轂，但也只是極個別產(chǎn)品型號，因為輪轂?zāi)＞叱叽巛^大，費用高昂，且需有配套的上千噸位的壓力機床才能得以實施，而旋壓胎具的制造成本只有拉深模具的1/20左右，甚至更少，且旋壓胎具的加工周期較之拉深模具就更短了，對于通風(fēng)機品種多，批量少的產(chǎn)品特點極為適宜，圖1是當(dāng)代公司使用P700普旋壓機床采用Q235材料厚度在6mm鋼板加工的軸(斜)流風(fēng)機直徑1米輪轂和用于導(dǎo)流的厚度1mm輪轂蓋。
　　
　　由于旋壓加工的金屬表面的硬化現(xiàn)向，將旋后輪轂破壞取試樣進行強度試驗并與旋壓前的同種材料進行對比，強度提高了28%，用厚度在6mm鋼板旋壓后的輪轂基本相當(dāng)于原傳統(tǒng)上用三軋輥進行卷制厚度在8mm鋼板制造的同等輪轂強度。旋壓后的機械零件如模具拉深成型一樣在其端部也會出現(xiàn)金屬板的減薄量，但部位不同，模具拉深成型輪轂金屬板的減薄量在金屬板彎角處減薄量最大，而旋壓后的輪轂金屬板的減薄量則是在其旋壓始端，因而對于通風(fēng)機的工作特點，旋壓輪轂則比模具拉深成型的輪轂加工工藝更合理。當(dāng)代公司用Q235材料厚度用6mm鋼板生產(chǎn)的輪轂其末端最少可達(dá)5.4mm，經(jīng)超速試驗完全安全可用。值得說明的是：模具拉深成型輪轂其前端中心凹窩由于模具拉深成型輪轂的工藝原因，不可能太深，因而對配套電機就需要加長軸，而采用旋壓工藝制造的輪轂其前端中心凹窩深度尺寸可按普通標(biāo)準(zhǔn)化電機來確定，沒有什么工藝?yán)щy。
　　
　　在輪轂旋壓工藝制造中應(yīng)注意幾點：
　　
　　1、旋壓輪轂的平板毛坯要用冷加工下料，不能簡單采用氣割，因為氣割下料時氧割高溫將使金屬晶粒長大，塑性降低，在旋壓過程中發(fā)生端部開裂，不易成型。
　　
　　2、輪轂其前端中心凹窩錐角應(yīng)盡量大些，因為金屬板剪旋遵循減薄量的規(guī)律基本是：板厚δ×sinα，根據(jù)我們實際加工的結(jié)果一般在輪轂其前端中心凹窩錐角900時，6mm鋼板生產(chǎn)的輪轂其前端中心凹窩錐角減薄量約為板厚δ×0.86左右。
　　
　　輪轂旋壓對技術(shù)工人的技術(shù)經(jīng)驗要求非常高的，每一個產(chǎn)品零件都要編制相應(yīng)的工藝文件并需要有初試品來實地驗證工藝文件的合理與否，主要設(shè)定的工藝參數(shù)為：道次、主軸轉(zhuǎn)速和走刀速度的優(yōu)化組合，當(dāng)在初試零件合格工藝成熟，廢品率很低。
　　
　　3、軸流通風(fēng)機法蘭的旋壓
　　
　　上世紀(jì)90年代前，我國軸流通風(fēng)機的二端聯(lián)接法蘭基本全部采用平板下料，由于整體制造太浪費材料，就采用幾塊下料繼而拼接的辦法制成法蘭，然后與通風(fēng)機風(fēng)筒斷續(xù)焊接成型，此種加工工藝十分落后，而且由于焊接應(yīng)力導(dǎo)致通風(fēng)機風(fēng)筒的焊接變型原因，所加工的通風(fēng)機風(fēng)筒外觀和尺寸及形位公差也根本無法得到保證。進入90年代，軸流通風(fēng)機的二端聯(lián)接法蘭采用旋壓的技術(shù)得到長足的發(fā)展，法蘭旋壓機械的型式也有了臥式、鞍式、立式三種結(jié)構(gòu)，進口法蘭旋壓機械也進駐到部分通風(fēng)機生產(chǎn)廠家。其中以立式法蘭旋壓機械的生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量為佳。由于軸流通風(fēng)機的二端聯(lián)接法蘭旋壓工藝可以大幅度提高生產(chǎn)效率，降低原材料消耗成本，所加工的通風(fēng)機風(fēng)筒外觀和尺寸及形位公差也得到了有力保證，另外，通風(fēng)機風(fēng)筒法蘭在旋壓工藝的過程中由于旋壓金屬產(chǎn)生了硬化，從而進一步提高了金屬的機械強度，極大地提高了軸流通風(fēng)機的產(chǎn)品質(zhì)量。在軸流通風(fēng)機法蘭的旋壓過程中，按照法蘭標(biāo)準(zhǔn)尺寸，在合理的板材選用情況下，法蘭邊緣是不會開裂的，但過薄的板材法蘭端面有可能出現(xiàn)平面度缺陷。另外，由于外風(fēng)筒是在粗成形時有一道焊縫，在該焊縫處存在殘余焊接應(yīng)力并且焊材的延伸率也較低，在軸流通風(fēng)機法蘭成型過程中可能在該處發(fā)生開裂，此時，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)采用立刻補焊的辦法，然后繼續(xù)旋壓，直至最后旋壓成型，軸流通風(fēng)機法蘭旋壓成型出現(xiàn)廢品是很少的。
　　
　　4、軸流通風(fēng)機外筒加強筋的旋壓
　　
　　ISO6580規(guī)定了通風(fēng)機圓型法蘭的幾種方，可以從中參考通風(fēng)機外風(fēng)筒板厚只有極限厚度，而無最小厚度，說明通風(fēng)機不宜采用厚度較大的鋼板，因為厚度較大的鋼板重量必然就要加大通風(fēng)機整機重量，對通風(fēng)機的安裝是非常不利的(且不說成本、運輸問題)，但是即便在通風(fēng)機外風(fēng)筒板極限厚度時，由于運輸，吊裝等通風(fēng)機外殼也經(jīng)常發(fā)生形位變形，導(dǎo)致通風(fēng)機中的葉輪在旋轉(zhuǎn)中與通風(fēng)機內(nèi)壁產(chǎn)生刮蹭現(xiàn)象，出現(xiàn)嚴(yán)重安全事故。為此，有的通風(fēng)機制造商就不可避免的加大通風(fēng)機葉輪葉頂與通風(fēng)機內(nèi)壁的間隙，其結(jié)果是通風(fēng)機的效率受到極大影響，并且工作曲線也變的較短。2001年北京當(dāng)代復(fù)合材料有限公司就此問題進行了專門研究，在通風(fēng)機外風(fēng)筒設(shè)計了二條自內(nèi)向外旋壓的加強筋，2002年專用設(shè)備進行了自行研制，成功加工出了帶有加強筋的通風(fēng)機外風(fēng)筒產(chǎn)品(見圖2)并申報了專利。
　　
　　該帶有加強筋外風(fēng)筒在降低了原來使用鋼板厚度情況下，產(chǎn)品強度卻得到了極大的提高了。起初，我們曾考慮可能由于通風(fēng)機外風(fēng)筒自內(nèi)向外旋壓的加強筋產(chǎn)生的凹槽對氣動性能產(chǎn)生影響，我們用同一臺GYF-8Ⅰ排煙通風(fēng)機作了氣動試驗，首先進行有加強筋狀態(tài)時的試驗，然后將通風(fēng)加強筋凹槽處用石膏進行填充后修平再作氣動試驗進行對比，此時通風(fēng)機的氣動性能不但沒有降低，工作曲線反而變得長了些，經(jīng)過研究我們認(rèn)為該通風(fēng)加強筋凹槽處是起到了盡似失速環(huán)作用所致?，F(xiàn)在，當(dāng)代公司100%通風(fēng)機已全部實現(xiàn)了軸流通風(fēng)機外筒加強筋的旋壓，由于通風(fēng)機機殼強度的提高，通風(fēng)機內(nèi)的葉輪葉頂與機殼內(nèi)壁間隙就可以變的很小，通風(fēng)機的效率得到大幅度提高，軸流通風(fēng)機外筒加強筋的旋壓綜合質(zhì)量提高的同時，外觀也更悅目，為此，當(dāng)代公司還申請有外觀專利。我們還試驗了在筒壁加強筋凹槽內(nèi)填充有微孔材料，試驗證明通風(fēng)機的比噪聲可又降低2dB(A)。軸流通風(fēng)機外筒加強筋的旋壓工藝成熟，質(zhì)量可靠，是旋壓技術(shù)在軸流通風(fēng)機應(yīng)用方面的一項發(fā)展。
　　
　　5、軸流通風(fēng)機法蘭軸向小斜邊的旋壓
　　
　　在軸流通風(fēng)機法蘭和軸流通風(fēng)機外筒加強筋的旋壓二項旋壓工藝實施后，通風(fēng)機筒體鋼板厚度有所降低，為使軸流通風(fēng)機法蘭在安裝公司使用過程中增加法蘭的軸向強度，當(dāng)代公司還設(shè)計了軸流通風(fēng)機法蘭軸向小斜邊(見圖2)，并開發(fā)了專用軸流通風(fēng)機法蘭軸向小斜邊旋壓設(shè)備，使得法蘭軸向強度大幅度得到提高，有力的保障了軸流通風(fēng)機與管道施工過程中的氣密性能，該類似的產(chǎn)品設(shè)計和類似專用設(shè)備旋壓設(shè)備在我國西安市某風(fēng)機廠也已使用。我們認(rèn)為，軸流通風(fēng)機法蘭軸向小斜邊的旋壓尺寸不易設(shè)計過大，小斜邊長度應(yīng)根據(jù)通風(fēng)機直徑的大小，以5-8mm為好，過長則加重鋼板延伸負(fù)擔(dān)，成型困難，過短則加重機床負(fù)擔(dān)，也不易成型。
　　
　　6、結(jié)束語
　　
　　旋壓技術(shù)雖然是一門古老的工藝，但在我國技術(shù)發(fā)展與歐、美國家仍有差距，當(dāng)代公司不但在通風(fēng)機制造方面走出了一條新路，而且還進軍其它旋壓產(chǎn)品，很多零件的幾何形狀是其它機械加工方法不能勝任的，并且不需昂貴的模具和多品種的壓力機床投入大量生產(chǎn)費用，加工生產(chǎn)周期很短，在今天市場經(jīng)濟激列競爭的條件下，尤其適用縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，當(dāng)代公司在2004年全國旋壓學(xué)術(shù)會議上有關(guān)旋壓技術(shù)在通風(fēng)機上的應(yīng)用受到旋壓資深專家的一致高度評價，我們也希望通風(fēng)機行業(yè)能充分利用旋壓技術(shù)的發(fā)展，將我國的通風(fēng)機產(chǎn)品質(zhì)量提高到更新高度。