高温高压气体弹簧的气体封装技术2

高温气体弹簧的气体封装技术

黄筠娣1 孙丽媛2 刘兆妮1

(1. 唐山学院 机电系,唐山 063000;2. 河北理工学院 机械系,唐山 063000)

摘要:本文给出了气体弹簧气体封装的新工艺,与老工艺相比提高了气体弹簧的充气精度,其中的气道外口焊接技术对其它相关焊接生产也有参考价值。

关键词:气体弹簧 气体封装

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作者简介:黄筠娣(1957-),女,河北抚宁人,实验师,研究方向:机械制造

一、前言

滑动水口机构是钢水包的开关,气体弹簧位于框架内,一端通过滑条、拖板作用于下滑板,另一端作用于框架,框架通过铰链与钢包壳相连,(图中未画出)气体弹簧的作用是使上下滑板紧密贴合,不使钢水在上下滑板间通过,而上下滑板前后错动时,流钢口开通或关闭,而达到截断和开通钢水的目的。

由于气体弹簧长期在约300~400˚C 以下高温下使用,机构中放置气体弹簧的位置狭小,故气体弹簧的尺寸较小,外径Φ40mm ,内径Φ34mm ,又要求每个气体弹簧有较高的弹力(高温:2800牛),因此要求气体弹簧的气室压强P 内较大,高温无载时P 内为3.5Mpa ,在400C 有载时P 内可以达到8~ 9Mpa,长期的高温高压条件,很容易造成气体的泄漏,而使P 内下降,当降低到一定值P 。后予以淘汰。如果气体封装不准,即出厂时P 内不准,即压强不准,如接近P 。,由于泄漏,会使气室压强P 内很快降至P 。这就人为的缩短了气

体弹簧的使用寿命。

由于每个弹簧的压强不均,使每组气体弹簧的弹力不均,气体弹簧的弹力小时,造成滑动水口上下滑板的压力不足还是钢水泄漏的因素。弹力大时,给滑板的错动造成更大阻力,又造成滑板打不开。这些都是对滑动水口机构的正常操作不利的。为此我们对气体弹簧的气体封装工艺进行了改进,提高了充气精度,并对相关工艺进行了优化。

二、原充气方法

预先给橡胶柱一个压力使其将气道堵住,而后靠气源的压力克服橡胶柱的弹力将气体充入弹簧,当表压达到一定值后,停止充气,充气即告完成。此方法的缺点是表压并不与弹簧内压相等,二者之差为橡胶柱弹力产生的压差△P ,由于橡胶柱材质不均匀,使用同尺寸的橡胶柱弹力并不同。由于制造原因,放置橡胶柱的形腔的高度误差等都导致气体顶开橡胶柱的压力不同。即对每个气体弹簧的△P 不同,例如:P 内=P表-△P ,如设定P 内为3.5MPa ,△P 设定0.1 MPa,则表压为3.6 MPa,如△P 高于设定值0.1 MPa,P 内则小于设定值,造成气体弹簧弹力不足,则气体弹簧将提前报废。

三、新充气方法

为此对充气工艺进行了改进,新工艺如图3示意,如图在气道内预先放置一个封头,在正对气道的上方有一个液压驱动的撞针,当打开气源时气体通过封头与气道的间隙进入弹簧气室,显然表压所指即为气室压强,即P 表

=P内气体达规定压强后,用撞针撞击封头使其产生塑性变形堵死气道,达到封气目的。不难看出此时充气的精度取决于压力表的精度。

四、气道外口封堵的改进

气道外口用电焊封堵,外壳材料为1Cr18Ni9Ti ,焊条型号为 A102,直径为Φ2.5mm 。老工艺为手工电弧焊。由于焊条与工件易粘结,只能事先多次引弧,造成焊条浪费,又由于气道外口小,直径Φ2.4mm ,焊条不易对准,造成气孔和夹渣,必须返修,如果是老工艺充气,此时可能造成弹簧整个报废。因为橡胶柱受热可能炭化、不能再用。为此对外口的封堵进行了工艺改造,如图:4示意,焊条夹在卡头上,卡头随电机旋转,弹簧与焊机地线相连,焊机火线与电机上端轴头通过电刷相连。操作时使焊条下降,通过定时装置控制焊接时间以控制焊点的大小。焊条转速是通过调速电机调整的,一般为400转/分左右,引弧时,焊条与焊件的旋转接触相当与手工电弧焊时焊条与焊件的擦划,由于焊条的强制旋转,焊条与焊件无法粘连。生产实践证实了这一点。焊条旋转使熔滴搅动熔池,大大改善了熔池的冶金条件,有利于熔渣上浮,也有利于有害气体的排除。熔滴造成的熔池搅动,使熔池成分均匀。熔池的搅动又改善了焊点的外观质量,降低了焊点的凸起高度,焊点的外观为非常漂亮的同心圆环。

五、总结

1. 新工艺的实用性:

通过2年多的生产,证明改进的气体封装工艺非常实用,原封装工艺 充气一次成功率只为80%,新工艺的充气一次成功率为95%,老的外口焊封工艺每只焊条平均封8~9个口且效率低,要求专业焊工操作。新工艺每只焊条封16~18个口,且不要求专业焊工操作。

2. 新工艺使产品质量提高:

新工艺所封堵的气道外口,外观质量达到了英国进口气体弹簧的外观质量。 由于新工艺使气体弹簧的内压均匀,因此更新了气体弹簧的企业标准。气体弹簧的使用寿命提高了6%。

气体弹簧的气道外口的焊封方法对其它焊接生产也有参考价值。 参考文献

1 张英会等编:弹簧手册。北京:机械工业出版社,2002。

2 吕长星:中国专利 气体弹簧,专利号:ZL 95 2 25938.9


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