定輪閘門是一種閘門邊樑上裝設定輪作為支承行走部件的平面閘門。閘門製作的工藝流程如下：原材料的檢驗→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→噴砂、防腐→出廠驗收。
基本介紹
- 中文名：定輪閘門
- 外文名：fixed roller gate
- 學科：水電工程
- 領域：工程技術
- 範圍：能源
定輪閘門特點及製造技術難點,工藝流程控制,閘門焊接變形的控制與校正,定輪支座安裝,側水封座板及承壓板的加工,總結,
定輪閘門特點及製造技術難點
定輪閘門有如下幾個特點及製造技術難點：
1.閘門結構尺寸大小：
閘門的外形尺寸為18.0rn×16.3m-2.3m。
2.閘門結構複雜、焊接約束度大。閘門分為五節，每節至少有兩根主梁，特別是閘門的第五節（最下節）由於受力較大而設計成封閉的箱形結構形式，閘門邊梁設計成雙腹板結構形式，焊接約束度大。特別是主梁要插入邊梁腹板內，使得邊梁在拼裝單件時不能拼內腹板，而整體拼裝時將分節的內腹板嵌入主梁之間，在焊接過程中造成焊接約束度過大而極易產生焊接裂紋。
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個定輪，加工範圍達16m 定輪裝配好後的同邊高度差要求<0.5mm，定輪支座相對任一位置的垂直度<0.2。
（2）定輪材質為ZG35GrMo，調質處理後，踏面硬度為390-420HBS，淬火深度大於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，要求承壓板相對止水封面垂直度鎮Imm。
針對上述技術難點，在閘門製造過程中，為滿足產品設計要求，在工藝、技術與過程控制等方面進行了有益探索與實踐。
工藝流程控制
閘門製作的工藝流程如下：原材料的檢驗→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→噴砂、防腐→出廠驗收。
閘門的製造加工過程中，首先是認真熟悉圖紙，學習技術檔案及規範標準，組織人員外出參觀學習，然後在廠內進行技術培訓，做好場地、設備、材料、人員的各項準備工作，編制生產、外協、外購計畫，最後對進料、下料、單件拼裝焊接加工、整體拼裝焊接加工制定了相應的生產工藝，並提出了質量要求和控制指標，使閘門在整個製造加工過程中都處於受控狀態，以確保產品質。
閘門焊接變形的控制與校正
影響閘門產品焊接變形的因素很多，在諸多因素中需要重點控制臺、工字梁，T型梁以及閘門的整體焊接的變形。
1.面板焊接變形控制
面板尺寸20000×3600×10（12，16）mm，由2000×6001規格的板料拼接而成，面板的焊接採用埋弧自動焊，採取以下措施控制臺的變形：
（1）面板按配料圖配料，滿足焊縫錯位的最小距離要求。
（2）板料四周自動切割機切邊，減少板料單邊切割所形成的側彎。
（3）板料先兩短邊對接施焊，焊縫變形校正，而後進行長邊拼接，再校正長邊焊縫的變形，使面板只產生單向變形，這樣便於校正。
（4）採用自製油壓機校正面板兩個方向的變形。
（5）通過控制坡口、坡度、坡面質金及焊區50mm 範圍內的打磨光潔，採用引弧板施焊，焊縫底面用碳弧氣刨清根後再蓋面等措施提高焊縫質量，減少焊縫返工的影響。
2.工字梁，T型梁焊接變形的控制
該閘門為主橫樑結構，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採用埋弧自動焊，將工件傾斜放置，船形焊。這種工藝焊接效率高，但造成翼板對腹板的傾斜變形，該變形是對稱與非對稱變形的組合，傾斜值達1/25，長度收縮率為1/1000，焊後校正工作量很大我們採用Cq 氣體保護焊，角焊縫採用平焊位，雙面對稱焊。焊接效率雖不及埋弧自動焊，但焊後變形很小，雙面對稱焊沒有不對稱傾斜變形，對稱傾斜變形僅為0.5-1/1000，長度方向為0.2/1000.這樣的小變形就是不用校正也能滿足組裝的要求。
3.閘門整體焊接變形的控制
該閘門有10 根主橫樑，在每根主橫樑中心線上、取左端、中心、右端三個點作為測量點，取組裝完、立焊完、全部焊完三個工況分別測量，及時調整焊接工藝。
從實測數據可以看出閘門組裝後最大彎曲度+6和-2.5，這種誤差形是由於平台誤差、零部件誤差及組裝找正誤差綜合影響的結果。立焊對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，分別對後面製作的幾扇閘門進行同樣檢測，其結構基本相同，這樣小的變形無須校正就可以滿足規範的要求。在閘門整體焊接過程中採用下列措施以達到上述結果。
（1）控制平台精度<-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）全部採用CO2氣體保護焊，定人、定區域焊接。
（6）控制焊接順序：先立焊，待全部立焊完閘門形成整體剛度後再進行平焊，平焊以對稱為原則，從中間向兩邊施焊。
定輪支座安裝
平面定輪閘門中心高差是關鍵尺寸，安裝時直接影響定輪是否均勻承壓。因設計要求定輪裝配後，定輪同邊踏面高差要求0.5mm，定輪通過滑動軸承固定在支座上，定輪踏面高度實質上是定輪中心高度，設計定輪支座中心孔320mm，以往國內各大型水工機械廠因支座與閘門的焊接變形不好控制，多採用支座與閘門整體焊接後，進行支座中心孔的機加工。
該閘門共有18組定輪，分左右兩側安裝，每邊9個，加工範圍達16m。如果床身軌道長8m，鏜孔設備必須移動四次才能完成加工。可見整體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。鑒於此採用定輪支座中心孔先加工再組裝工藝，此工藝方法如下：
（1）支座單件製造好後，對輪軸孔進行機加工，配鑽偏心套螺孔，支座底面（與邊柱後翼板焊接面）留待配高程加工余最5mm。
（2）對加工好的邊柱輪座處進行測量、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）對加工好的邊梁輪座處進行高差測量，根據其測量數據對輪座面進行配加工，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0.1m，拉線檢查調整同邊輪座直線度1mm，用水準儀檢查輪座中心高差<0.2mm。
（5）採用CO2氣體保護焊，按擬定的工藝進行施焊.此工藝僅存在找正誤差和焊接變形的影響，輪座組焊完畢後的實際誤差，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的加工設備，無須增加大型移動式健孔設備，節約成本，工藝簡單，容易控制，對現有的產品多次檢查，定輪尺寸均滿足設計要求。
側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。經分析和技術諮詢，國內還沒有廠家能按圖紙要求的熱處理達到上述要求，主要問題是整體調質處理達不到圖紙要求的踏面硬度，表面淬火又達不到淬火深度和均勻過渡的要求。查閱有關資料，並與專業廠家聯繫進行工藝試驗，最後得到設計單位的認可，採用整體淬火後再進行450℃～480℃中溫回火，熱處理後，將定輪切開做破壞性試驗，經測定完全符合設計的要求。
低坎泄洪閘工作門有兩條寬120mm，長16.3m的止水封座板，必須對其進行加工保證其不平度（0.5mm）止水封座板到定輪中心的設計要求為2 410.5mm，同時以此為基準加工組裝反輪和承壓板。
對於寬120mm，長16.3m的狹長平面加工，國內只有為數不多的專業水工機械廠配備了專門的閘門加工設備。由於不是定型產品，沒有現貨，我們通過技術革新，利用現有的設備自製了一台平面銑設備，滿足了生產的急需。其加工過程如下：
閘門翻邊後，以定輪座中心為過渡基準，將閘門調平後確定止水座面的高程，利用自製的18m 平面銑設備加工水封座面達到設計高程並保證兩側水封座面的不平度≤0.5mm，以加工好的止水封座為基準，加工組裝反輪和承壓板，達到此水封座相對反輪高度誤差≤0.8mm。
總結
（1）採用嚴格而科學的質量管理，使閘門在整個製造過程中都處於受控狀態，確保產品的質量。
（2）採用有效的工藝技術措施，根據實際生產情況因地制宜改造工裝設備，提高生產能力，攻克技術難關，才能順利完成超大型平面定輪閘門的製造。
（3）經設計、監理、建設單位聯合檢查驗收，認為閘門製造加工工藝措施正確，質控措施完善，閘門的各項性能指標均達到或優於規範和設計要求。
