摘　要：在全面掌握凌津?yàn)┧娬镜涂残购殚l的超大型平面定輪閘門的制作技術(shù)難點(diǎn)、工藝流程控制、閘門焊接變形的控制與校正、定輪支座的組裝焊接、側(cè)水封座板及承壓板加工以及定輪熱處理等的基礎(chǔ)上，采用有效的工藝技術(shù)措施，使閘門制作質(zhì)量優(yōu)良，經(jīng)過安裝，運(yùn)行情況良好。

關(guān)鍵詞：超大型平面定輪；閘門；制造

中圖分類號(hào)：C93 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-8772（2012）19-0129-02

1　概述

凌津?yàn)┧娬疚挥阢渌饔虻奶以纯h境內(nèi)，總裝機(jī)容量270OMW，單機(jī)容量30MW，設(shè)計(jì)有14扇平面定輪閘門，其中高坎泄洪閘19孔，低坎泄洪閘門5孔。低坎泄洪閘門設(shè)計(jì)規(guī)格為18.0m×16.3m-16.0m，單孔門葉重為280t，埋件重為41t，在閘門分類中屬于超大型平面定輪閘門。

低坎泄洪工作閘門有如下幾個(gè)特點(diǎn)及制造技術(shù)難點(diǎn)。

1.1閘門結(jié)構(gòu)尺寸大?。?/p>

閘門的外形尺寸為18.Orn×16.3m-2.3m。

1.2閘門結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊接約束度大。閘門分為五節(jié)，每節(jié)至少有兩根主梁，特別是閘門的第五節(jié)（最下節(jié)）由于受力較大而設(shè)計(jì)成封閉的箱形結(jié)構(gòu)形式，閘門邊梁設(shè)計(jì)成雙腹板結(jié)構(gòu)形式，焊接約束度大。特別是主梁要插入邊梁腹板內(nèi)，使得邊梁在拼裝單件時(shí)不能拼內(nèi)腹板，而整體拼裝時(shí)將分節(jié)的內(nèi)腹板嵌人主梁之間，在焊接過程中造成焊接約束度過大而極易產(chǎn)生焊接裂紋。

1.3閘門加工精度要求高。

（1）該閘門共有18組定輪，分左右兩邊安裝，每邊9個(gè)定輪，加工范圍達(dá)16m定輪裝配好后的同邊高度差要求<0.5mm，定輪支座相對(duì)任一位置的垂直度＜0.2=o

（2）定輪材質(zhì)為ZG35GrMo，調(diào)質(zhì)處理后，踏面硬度為390-420HBS，淬火深度大于20mm，淬火層與非淬火層要均勻過渡，非淬火層硬度為280HBS。

（3）閘門的止水裝置設(shè)在迎水面（即反向止水），要求閘門厚度方向尺寸誤差＜2mm。

（4）閘門度為16.3m，要求承壓板相對(duì)止水封面垂直度鎮(zhèn)Imm。

針對(duì)上述技術(shù)難點(diǎn)，在閘門制造過程中，為滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，在工藝、技術(shù)與過程控制等方面進(jìn)行了有益探索與實(shí)踐。

2工藝流程控制

閘門制作的工藝流程如下：原材料的檢驗(yàn)→配料→劃線下料→面板、腹板等大面積板料的拼裝、校正處理→工字梁、T型梁翻邊、止水封座、反輪、承壓板組裝加工→檢驗(yàn)→噴砂、防腐→出廠驗(yàn)收。

閘門的制造加工過程中，首先是認(rèn)真熟悉圖紙，學(xué)習(xí)技術(shù)文件及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，組織人員外出參觀學(xué)習(xí)，然后在廠內(nèi)進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，做好場(chǎng)地、設(shè)備、材料、人員的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，編制生產(chǎn)、外協(xié)、外購計(jì)劃，最后對(duì)進(jìn)料、下料、單件拼裝焊接加工、整體拼裝焊接加工制定了相應(yīng)的生產(chǎn)工藝，并提出了質(zhì)量要求和控制指標(biāo)，使閘門在整個(gè)制造加工過程中都處于受控狀態(tài)，以確保產(chǎn)品質(zhì)。

3閘門焊接變形的控制與校正

影響閘門產(chǎn)品焊接變形的因素很多，在諸多因素中我們重點(diǎn)控制面板、工字梁，T型梁以及閘門的整體焊接的變形。

3.1面板焊接變形控制

面板尺寸20000×3600×10（12，16）　mm，由2000×6001規(guī)格的板料拼接而成，面板的焊接采用埋弧自動(dòng)焊，采取以下措施控制面板的變形：

（1）面板按配料圖配料，滿足焊縫錯(cuò)位的最小距離要求。

（2）板料四周自動(dòng)切割機(jī)切邊，減少板料單邊切割所形成的側(cè)彎。

（3）板料先兩短邊對(duì)接施焊，焊縫變形校正，爾后進(jìn)行長邊拼接，再校正長邊焊縫的變形，使面板只產(chǎn)生單向變形，這樣便于校正。

（4）采用自制油壓機(jī)校正面板兩個(gè)方向的變形。

（5）通過控制坡口、坡度、坡面質(zhì)金及焊區(qū)50mm范圍內(nèi)的打磨光潔，采用引弧板施焊，焊縫底面用碳弧氣刨清根后再蓋面等措施提高焊縫質(zhì)量，減少焊縫返工的影響。

3.2工字梁，T型梁焊接變形的控制

該閘門為主橫梁結(jié)構(gòu)，主梁為工字梁，T型梁、梁長18m，梁高2.3m，腹板厚16mm，冀板為30nun。主梁的角焊縫過去常常采用埋弧自動(dòng)焊，將工件傾斜放置，船形焊。這種工藝焊接效率高，但造成翼板對(duì)腹板的傾斜變形，該變形是對(duì)稱與非對(duì)稱變形的組合，傾斜值達(dá)1/25，長度收縮率為1/1000，焊后校正工作量很大我們采用Cq氣體保護(hù)焊，角焊縫采用平焊位，雙面對(duì)稱焊。焊接效率雖不及埋弧自動(dòng)焊，但焊后變形很小，雙面對(duì)稱焊沒有不對(duì)稱傾斜變形，對(duì)稱傾斜變形僅為0.5-1/1000，長度方向?yàn)?.2/1000.這樣的小變形就是不用校正也能滿足組裝的要求。

3.3　閘門整體焊接變形的控制

該閘門有10根主橫梁，在每根主橫梁中心線上、取左端、中心、右端三個(gè)點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，取組裝完、立焊完、全部焊完三個(gè)工況分別測(cè)量，及時(shí)調(diào)整焊接工藝。

從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出閘門組裝后最大彎曲度+6和-2.5，這種誤差形是由于平臺(tái)誤差、零部件誤差及組裝找正誤差綜合影響的結(jié)果。立焊對(duì)閘門彎曲變形影響很小，僅為1.5mun，平焊引起的彎曲變形也不大。只有3.3mm，分別對(duì)后面制作的幾扇閘門進(jìn)行同樣檢測(cè)，其結(jié)構(gòu)基本相同，這樣小的變形無須校正就可以滿足規(guī)范的要求。在閘門整體焊接過程中采用下列措施以達(dá)到上述結(jié)果。

（1）控制平臺(tái)精度＜-4mm。

（2）主梁翼板與面板緊密接觸，局部間隙＜0.2mm。

（3）主梁腹板、邊柱腹板、隔板的垂直度＜2mm。

（4）同組隔板外形尺寸偏差＜2mm。

（5）全部采用CO2氣體保護(hù)焊，定人、定區(qū)域焊接。

（6）控制焊接順序：先立焊，待全部立焊完閘門形成整體剛度后再進(jìn)行平焊，平焊以對(duì)稱為原則，從中間向兩邊施焊。

4　定輪支座安裝

平面定輪閘門中心高差是關(guān)鍵尺寸，安裝時(shí)直接影響定輪是否均勻承壓。因設(shè)計(jì)要求定輪裝配后，定輪同邊踏面高差要求0.5mm，定輪通過滑動(dòng)軸承固定在支座上，定輪踏面高度實(shí)質(zhì)上是定輪中心高度，設(shè)計(jì)定輪支座中心孔320mm，以往國內(nèi)各大型水工機(jī)械廠因支座與閘門的焊接變形不好控制，多采用支座與閘門整體焊接后，進(jìn)行支座中心孔的機(jī)加工。

該閘門共有18組定輪，分左右兩側(cè)安裝，每邊9個(gè)，加工范圍達(dá)16m。如果床身軌道長8m，鏜孔設(shè)備必須移動(dòng)四次才能完成加工?？梢娬w加工雖然可以消除焊接變形的影響，但仍然存在軌道找正、鏜桿找正、鏜孔加工精度等誤差。鑒于此我們大膽采用定輪支座中心孔先加工再組裝工藝，此工藝方法如下：

（1）支座單件制造好后，對(duì)輪軸孔進(jìn)行機(jī)加工，配鉆偏心套螺孔，支座底面（與邊柱后翼板焊接面）留待配高程加工余最5mm。

（2）對(duì)加工好的邊柱輪座處進(jìn)行測(cè)量、堆焊、平面加工處理，該處高差不控制，只控制其平面度0.2mm。

（3）對(duì)加工好的邊梁輪座處進(jìn)行高差測(cè)量，根據(jù)其測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)輪座面進(jìn)行配加工，所配高差同邊輪座中心0.2mm，整體高差≤0.5mm。

（4）十八組定輪支座帶上假軸（軸徑誤差0.05mm）一起組裝，用框式水平儀檢查定輪座的垂直度0.lnmm，拉線檢查調(diào)整同邊輪座直線度lmm，用水準(zhǔn)儀檢查輪座中心高差＜0.2mrn。

（5）采用CO2氣體保護(hù)焊，按擬定的工藝進(jìn)行施焊.此工藝僅存在找正誤差和焊接變形的影響，輪座組焊完畢后的實(shí)際誤差，同邊輪座中心高差0.5mm，整體輪座中心高差0.8mm，同邊輪座中心直線度1.2mm。

此工藝充分利用常規(guī)的加工設(shè)備，無須增加大型移動(dòng)式健孔設(shè)備，節(jié)約成本，工藝簡(jiǎn)單，容易控制，對(duì)現(xiàn)有的產(chǎn)品多次檢查，定輪尺寸均滿足設(shè)計(jì)要求。

5側(cè)水封座板及承壓板的加工

淬火層要均勻過渡，非淬火層硬度為280HBS。經(jīng)分析和技術(shù)咨詢，目前國內(nèi)還沒有廠家能按圖紙要求的熱處理達(dá)到上述要求，主要問題是整體調(diào)質(zhì)處理達(dá)不到圖紙要求的踏面硬度，表面淬火又達(dá)不到淬火深度和均勻過渡的要求。我們查閱有關(guān)資料，并與專業(yè)廠家聯(lián)系進(jìn)行工藝試驗(yàn)，最后得到設(shè)計(jì)單位的認(rèn)可，采用整體淬火后再進(jìn)行450℃～480℃中溫回火，熱處理后，將定輪切開做破壞性試驗(yàn)，經(jīng)測(cè)定完全符合設(shè)計(jì)的要求。

低坎泄洪閘工作門有兩條寬120mm，長16.3m的止水封座板，必須對(duì)其進(jìn)行加工保證其不平度（0.5mm）止水封座板到定輪中心的設(shè)計(jì)要求為2　410.5mm，同時(shí)以此為基準(zhǔn)加工組裝反輪和承壓板。

對(duì)于寬120mm，長16.3m的狹長平面加工，國內(nèi)只有為數(shù)不多的專業(yè)水工機(jī)械廠配備了專門的閘門加工設(shè)備。由于不是定型產(chǎn)品，沒有現(xiàn)貨，我們通過技術(shù)革新，利用現(xiàn)有的設(shè)備自制了一臺(tái)平面銑設(shè)備，滿足了生產(chǎn)的急需。其加工過程如下：

閘門翻邊后，以定輪座中心為過渡基準(zhǔn)，將閘門調(diào)平后確定止水座面的高程，利用自制的18m平面銑設(shè)備加工水封座面達(dá)到設(shè)計(jì)高程并保證兩側(cè)水封座面的不平度≤0.5mm，以加工好的止水封座為基準(zhǔn)，加工組裝反輪和承壓板，達(dá)到此水封座相對(duì)反輪高度誤差≤0.8mm。

6結(jié)束語

（1）采用嚴(yán)格而科學(xué)的質(zhì)量管理，使閘門在整個(gè)制造過程中都處于受控狀態(tài)，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。

（2）采用有效的工藝技術(shù)措施，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況因地制宜改造工裝設(shè)備，提高生產(chǎn)能力，攻克技術(shù)難關(guān)，才能順利完成超大型平面定輪閘門的制造。

（3）經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、建設(shè)單位聯(lián)合檢查驗(yàn)收，認(rèn)為閘門制造加工工藝措施正確，質(zhì)控措施完善，閘門的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

（責(zé)任編輯：陳喜輝）