我國現有登記注冊的大大小小閥門制造企業有幾千家之多,大部分常規閥門的生產制造具有勞動密集型和低門檻進入的特點。如何在產品制造中提高機械自動化率、減少物料損失、重復工時損失、提高生產效率和經濟效益是閥門制造企業面臨的一大課題。本文提出幾點對策,供同行參考。
途徑之一,閥門鑄鍛件供應商的選擇和控制
工業閥門的外殼———閥體閥蓋一般是鑄件或鍛件,在中低壓閥門中,以鑄件最為常見。由于是鑄件(中壓主要是鑄鋼件,低壓主要是鑄鐵件),加工過程中就容易出現各種鑄造缺陷,直接影響到產品的加工質量和進度。因此,選擇合格的、質量穩定的鑄件供應商幾乎是所有閥門制造廠的首選。
有人做過統計,凡鑄造閥門,總量的10- 30%的鑄件經過修補。由于修補,損失的機加工工時一般會占到鑄件加工工時的5- 10%左右。再加上修補用的焊材和人工,損失就更多了。
因此,對閥門毛坯供應商的資質和能力審查,選擇鑄造工藝成熟、鑄件質量可靠的鑄鋼廠,是降低閥門主機制造廠生產成本的有效方法之一。
途徑之二,閥門殼體鑄件和鍛件的選擇和控制
閥門外殼究竟選用鑄件還是鍛件,既涉及閥門使用的壓力、口徑,也涉及到閥門的生產成本。一般情況下,如使用壓力在10Mpa 以下,口徑在2 英寸(500mm)以上一般會選用鑄件作為殼體,因為鑄件可以澆注出復雜的形狀,而鍛件要鍛出稍復雜一點的形狀,就要花較大的成本,即需用模鍛。但即便是模鍛其加工余量也比鑄件大。通常,在決定這個閥門殼體做鑄件還是鍛件時,遵循的是“少、無”切削的原則,能用鑄件的就不用鍛件,鑄件中能用精密鑄造的就不用砂型鑄造。
有人做過統計,即便是砂型鑄造,一般被切削掉的鐵屑重量不會超過毛坯總重的35%。而鍛件做成的閥門殼體,不僅形狀上復雜的不行,加工余量也非常之大,自由鍛鍛出的毛坯,一般車削掉的鐵屑往往要占鍛坯總重的50- 70%,成品率僅在30- 50%。鑄造和鍛造的切削量由此可見一斑。由此,從提高閥門的經濟效益出發,考慮如何選擇鑄造和鍛造作為殼體同樣是非常重要的,需要設計人員慎重考慮,鑄和鍛可謂“一字省千金”。
途徑之三,閥門加工和裝配過程的控制
閥門機加工的質量控制
1. 閥門鑄鍛件在機械加工過程中,往往會出現落紗、氣孔、縮孔、縮松、折疊、鍛裂、過燒等毛坯本身在鑄鍛過程中的各種缺陷。由于毛坯的鑄鍛過程較機械加工復雜,鑄鍛件的這些缺陷是受到天氣、原材料、操作等諸多主客觀因素制約,不可避免;毛坯質量可靠與否的標志僅是缺陷的多少和大小而已。
因此,閥門毛坯在上數控機床前可以先在普車上進行粗加工,加工時留有一定精加工余量,來觀察是否存在這類鑄鍛過程中存在的缺陷。如果存在,就用經過評審的焊補工藝來挽救。而且,不同的鋼種其焊補材質、工藝也是不同的。比如說,一般低碳鋼毛坯的缺陷焊補,可在常溫下進行。而高低合金鋼、有色合金、高鉻鎳合金鋼、鑄鐵等毛坯缺陷的修補一定是修補前有預熱和修補后有回火處理的。
因此,在制訂鑄件加工工藝時,最好分為粗車與精車,普車與數控車,留有經驗余量,不可將毛坯送上數控機床后一次加工到位。否則,出現缺陷也只能“望廢興嘆”。
途徑之四,閥門加工手段的改進和控制
在上世紀90 年代,閥門機加工大多是傳統的普車、立車,很少用到數控機床或加工中心;也有一些廠家使用數控機床,但由于閥門殼體以鑄件居多,鑄件有澆冒口,當時的鑄件后處理(切割、噴丸、焊補、打磨)遠不如今天這般重視,鑄件上高高低低的澆冒口影響了數控機床在閥門行業的運用和發展。
有些閥門廠購買了數控機床,本意想通過數控機床加工來統一尺寸誤差,達到提高裝配一次合格率的目的。由于鑄件上的澆冒口高低不一樣,需要先上普車粗加工,上上下下幾次甚是麻煩,加上那時數控車床質量也不像當今這樣穩定。最后,一些買進數控機床的廠家都把它晾在一邊,只作為給人參觀的“擺設”。閥門部件的加工誤差無法得到統一,裝配上也就無法做到互換,裝配效率也就無法得到提高。
2000 年以后,閥門行業對數控機床和加工中心的效用重新進行了審視和認定,對以往幾十年的傳統加工方法和設備進行了反思,特別是前幾年的閥門企業的大規模轉制后,使用數控機床的比例可以說有了一個量的飛躍,一些新建工廠的數控機床可以說是家家都有、比比皆是。
據不完全統計,一般年產值在5000萬以上的新建閥門工廠,數控機床、加工中心在閥門加工中的普及率幾乎達到100%。數控機床的大量使用,將加工時的受經驗控制的人為因素縮小到最小范圍,使復雜的事變得簡單了。輸入運轉程序后,閥門的機加工作業尤其是大批量生產作業,由人工支配變為機器控制,加工時間大為縮短,功效大大提高,加工的尺寸誤差基本達到一致,使得閥門的裝配一次合格率大為上升。據粗略統計,使用數控機床后,閥門機加工和裝配的總工時與原先相比縮短了30%或以上,質量更加穩定。在人工費日益高漲的今天,由于高精度自動化機械的推廣運用,制造企業均從中獲益匪淺。
途徑之五,對閥門毛坯工廢和料廢的控制
1.熟悉國際先進的閥門標準,減少不必要的材料損失
由于閥門是承壓設備,在管道中要受到一定的壓力,特別是用鍛件做殼體的中高壓閥門,過去老的觀念一直是凡是承壓鍛件,如有缺陷一律不能焊補,不管它是料廢還是工廢。但時代在變,技術在進步,對于鍛件用焊補的方法也從過去的全盤否定到在一定條件下,可以焊補修復。國外已經對包括閥門在內的機械設備進行各種類型的焊補修復作為綠色環保工程而加以極大關注和提倡。
如美國試驗與材料學會標準ASTMA965/A965M- 2002《高溫承壓件用奧氏體鋼鍛件標準規范》中第10 焊補章節10.1 指出:“允許對鍛件進行焊補,但只有買方有否決權。此類焊補應符合ASME 鍋爐和壓力容器規范第IX 章的規定”。
ASTM A182/AG182M- 2002《高溫用鍛制或軋制合金鋼法蘭、鍛制管件、閥門和部件》第13 焊補章節中131 指出:“應允許焊補……”
這就是說,承壓鍛件(除非高壓超高壓閥門)并不是以往修補的“禁區”了。2.鍛件的修補必須經科學鑒定。上述美國標準告訴我們,鍛件的缺陷,尤其是表面缺陷,如折疊、表面淺而短的裂紋、黑疤(加工余量小加工不出),只要征得用戶同意,又有無損探傷手段配合(UT 和PT),再加上有適合的、經評定的焊補工藝,并能證明缺陷的焊補是合格的、可靠的,就可以挽救一些本來要被“判處死刑”的毛坯鍛件,從而為企業減少一些材料的損失。
如口徑在20 吋以上球閥用鍛件做殼體的話,一個閥體重量就達數百公斤,報廢或回用其經濟價值都是非常可觀的。如是這般,對缺陷鍛件的修補,每年也能為企業帶來相當大的經濟收益。以一個年用不銹鋼鍛件2400 噸的企業為例,每減少一個百分點的工料廢,就能為企業挽回近百萬元的損失。長之以往,經濟效益十分可觀。
閥門制造企業作為通用機械行業的重要成員,在國民經濟繼續保持二位數增長的大好勢頭下,在國家重視和發展基礎工業、增加出口、走世界制造強國的強勁推動下,目前正是大施拳腳的大好時光;同時也是大練內功、提升自我素質的整合時期。行業同仁應抓住這個重大轉折時期,提升中國閥門在國際同行中的地位,這就要不斷研究和改進生產工具、工藝路線、材料選用等一系列問題,為閥門的制造,為行業整體節能增效作出更大的貢獻。
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表,或進行資訊合作,歡迎聯系本網編輯部, 郵箱:skjcsc@vip.sina.com