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水泥管模具存在的質量問題和改進措施

時間:2016-10-20 12:29 來源:qzhaiyu.com 作者:海煜重工 點擊:
懸輥機主軸在電機驅動下以一定的速度旋轉,同時,套入懸輥主軸的模具,由擋圈與主軸之間的摩擦力帶動模具繞主軸旋轉。將混凝土按工藝要求喂入模具內,在離心力的作用下,混凝土均勻地攤鋪于模具內壁上。當喂入模具的混凝土超過擋圈厚度時,混凝土即受到主軸與模具的輥壓力而逐漸密實,同時,由于喂入模具內的混凝土不平整,所以此時模具旋轉必然產生振動,這種振動也有助于混凝土在模具旋轉中逐漸密實。

正是在離心力、輥壓力、振動力的共同作用下,使喂入模具內的混凝土密實成型。

以上懸輥制管主要工序完成后,緊接著要進行蒸汽養護工序。就是將沒有完全凝固但已經密實成型的鋼筋混凝土管連同模具一同吊入蒸養池內,進行蒸汽養護,將蒸養小孩子蓋子蓋上靜養1h,升溫(1h)到80℃,恒溫1h,降溫1h到室溫,此時模具內的混凝土已經凝固到90%,接下來將模具吊出蒸養池,進行拆模,至此完成了全部懸輥制管工序。

隨著技術進步和經濟發展,目前市場上1級鋼筋混凝土管需求量已逐漸減少,而2級鋼筋混凝土管需求量正逐漸增大(1級鋼筋混凝土管和2級鋼筋混凝土管的區別是:2級鋼筋混凝土管的管壁比1級鋼筋混凝土管的管壁厚,抗外壓荷載大,閉水試驗壓力要求更高)。

1 水泥管模具常見的質量問題

1.1 因模具外筋板設計布局不太合理,所以在使用過程中造成模具兩端筋板變形,將模具兩端擋圈卡死,使擋圈拆卸困難,在卸管過程中無法避免對混凝土管本體的損害,造成缺邊掉角甚至有縱向裂縫等質量問題。

1.2 有些焊縫因原制造廠家在制造時沒有焊牢,所以經過上述懸輥制管和蒸汽養護工序后,局部焊縫開裂變形的現象比較多。

1.3 原制造廠家選用M20的活節螺栓比較小,使用后發現有螺栓螺紋脫扣現象,特別是其活節螺栓活節部位的銷軸嚴重彎曲,如不及時更換,很容易發生螺栓銷軸脫銷的嚴重事故。

2 水泥管模具質量問題原因分析

2.1 我們取內徑1500mm,外徑1800mm,長2000mm的模具為例進行結構分析,此模具主要是由兩個外徑為1800mm,厚80mm的擋圈為內襯,將8mm厚的鋼板卷成內徑1800mm,長約2080mm的圓筒,此圓筒在直徑處切為兩半,用間距大約相同8個M20的活節螺栓將兩個半圓筒連接成一個整圓筒;在此圓筒外縱軸向表面(長約2080mm)上,以間距2080/6=347mm設置7個圓環立筋板,其中中間5個由14mm厚,內、外徑之差為110mm的鋼板制成的圓環,而兩端是由16mm厚,內、外直徑之差約為130mm的鋼板制成的圓環組成;而且此兩端16mm厚的圓環立筋板為內圓弧插卡在擋圈中間寬約20mm的槽內,使擋圈在模具兩端定位。

需要說明的是:(用于定位的)模具擋圈外圓弧中間凹槽與模具兩端圓環立筋板內圓弧插卡的配合間隙,無論其縱軸向和橫徑向之間隙大小如何,都不是模具擋圈拆卸困難的主要原因。當其間隙太大時,會造成擋圈定位不牢靠,容易引起產品質量問題和擋圈脫離模具危險事故的發生。

在此模具圓筒外表面橫徑向,是以圓周每隔30°的角設置由14mm厚,寬110mm的長方形立筋板(12個),其中在設置有活節螺栓部位的長方形立筋板,是由20mm厚,寬約75mm的鋼板制成。

2.2 在實際懸輥制管工藝和工序過程中,模具承受各種大而復雜的應力,且有時用大錘敲打進行卸管,以及在模具上有立筋板與內徑1800mm的模具圓筒的焊接處,有焊接變形的痕跡。

所以,筆者認為,懸輥軸壓力在0.024MPa~0.3MPa范圍內之間;而以8mm厚的鋼板卷成內徑1800mm長約2080mm的圓筒模具,是比較合適的,基本滿足剛度要求。

2.3 以圓周每隔30°的角設置14mm厚,110mm寬的長方形立筋板12個,在應力強度上和撓度剛性上均是安全的。

在此圓筒外縱軸向表面(長約2080mm)上,以間距2080/6=347mm設置7個圓環立筋板,其中中間5個由14mm厚,內、外直徑之差為110mm鋼板制成的圓環,在應力強度上和撓度剛性上也均是安全的。

雖然在圓筒外縱軸向表面(長約2080mm)上的兩端,由16mm厚,內、外直徑之差約為130mm鋼板制成圓環立筋板,從計算數據上看,同樣在應力強度上和撓度剛性上均是安全的。但這與實際情況是相反的,即因模具外筋板設計布局不太合理,造成模具兩端立筋板變形,卡住模具擋圈難以拆卸。

這是因為在上述懸輥制管工序中離心力、懸輥制管主軸滾動壓力、振動力這三種力的共同作用下使喂入模具內的混凝土密實成型,在此過程中模具、擋圈、活節螺栓承受著巨大的沖擊壓力和拉力。在懸輥制管工序完成后,模具、擋圈、活節螺栓還承受著上述巨大沖擊壓力和拉力的殘余力;又由于受到在蒸汽養護工序中模具本身金屬熱脹冷縮的應力,因此殘余力、膨脹力、模具熱脹冷縮的應力同時作用在混凝土模具、擋圈、活節螺栓上,特別是在模具上承受著各種很大而復雜的應力。

所以主要對模具圓筒外表面(長約2080mm)上所有立筋板,不論是縱軸向還是橫徑向均考慮進行改進。

3 水泥管模具質量問題的改進措施

考慮到如上所說模具兩端外立筋板的厚度16mm已經比較大,為了增加模具兩端外立筋板的剛性,再增加模具兩端外立筋板的厚度,也不能從根本上解決上述問題。

所以,在不大于以上計算應力值并小于以上撓度值的基礎上,對模具外筋板進行合理加密,盡力減少其變形量,同時盡力減少鋼板的厚度和鋼材的使用量。

3.1 對模具外筋板進合理加密

對上述懸輥模具(內徑1500mm,外徑1800mm,長2000mm)結構進行改進。

對原來圓周每隔30°的角設置由14mm厚,110mm寬的長方形立筋板12個,改為圓周每隔20°的角設置由8mm厚,110mm寬的長方形立筋板18個。

特別是靠近連接模具兩端橫(徑)向外立筋板部位的(軸)縱向立筋板再加密一倍,即此處改為圓周每隔10°的角設置由8mm厚,110mm寬的長方形立筋板36個。這樣才有可能達到盡力減少其變形量的目的。

同時對模具圓筒外表面縱軸向設置的圓環立筋板,其中部的5個14mm厚的鋼板改為8mm厚的鋼板進行設置;對其兩端16mm厚的鋼板改為14mm厚的鋼板進行設置。這樣可合理減少厚鋼板的用量,有利于降低成本。
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