[发明专利]大直径金属筒体精确校圆方法

权利要求书

1.大直径金属筒体精确校圆方法，其特征在于，设置一由校圆胎具(10)组成的校圆胎具组，在校圆胎具(10)之间采用两端带螺纹的定距杆(11)连接，两个校圆胎具(10)间的距离A由下列公式〖1〗求出：

式中：

A-两个校圆胎具(10)间的距离，mm；

R-筒体内半径，mm；

t-筒体的壁厚，mm；

利用下螺母(13)调整两校圆胎具(10)的平行度和同轴度，使两个校圆胎具(10)的围板(1)的端面相互平行，并与两个校圆胎具(10)的圆心连线垂直，保证校圆胎的同轴度在吊装状态下不大于0.5mm后，拧紧上螺母(14)，组成一校圆胎具组；

在筒体校圆前，测量并记录筒体(12)的最小直径，将筒体(12)立式放在加热炉或热处理炉的支承平台上，与筒体(12)端面接触的支承平台表面应光滑，以减少筒体与支承平台之间的摩擦阻力，确保筒体温度变化时能自由伸缩，降低校圆后筒体支承段的残余应力；将装有筒体(12)的支承平台放入加热炉或热处理炉进行加热，加热温度应缓慢升高，其最终温度T由模拟试验或者由下列公式〖2〗计算得出：

T＝(D-Dn)/(αDn)+Tc+η+λ…………〖2〗

式中：

T-筒体加热的最终温度，℃；

D-校圆胎外径，mm；

Dn-筒体加热前的最小内径，mm；

α-材料的膨胀系数，10^-6/℃；

Tc-环境温度，℃；

η-修正值，估计加热筒体出炉至完全套入校圆体期间，筒体温度的下降值，取40℃；

λ-附加温度，取0～50℃，筒体成形误差较大或者筒体壁厚较厚、筒体材料强度较大时，温度取上限值；因为提高加热温度增大了加热筒体的膨胀量，延长筒体冷却收缩时间，减小筒体收缩过程中内壁与校圆胎(10)外壁的摩擦阻力；

待筒体(12)加热到最终加热温度后，测量筒体(12)的最小直径，当筒体(12)的最小直径大于校圆胎具(10)的外直径时，停止加热，将筒体(12)取出，装入校圆胎具组，并按一定的速度缓慢冷却，因校圆胎具(10)的刚度大于筒体(12)的刚度，利用校圆胎具(10)约束筒体(12)在冷却时的径向收缩，使筒体(12)的径向收缩力变为法向力，在法向力作用下，筒体(12)沿周向收缩变形，在筒体(12)冷却到室温时，筒体(12)的内表面与校圆胎具(10)外表面自然贴合，筒体(12)即达到要求的圆度；对于壁厚较小的筒体(12)，装入校圆胎具组后，在空气在自然冷却，对于壁厚较厚的筒体(12)，装入校圆胎具组后，放入加热炉或热处理炉中，利用加热炉或热处理炉的余热缓慢降温，使冷却速度更小，延缓筒体(12)法向作用力的有效时间，提高筒体(12)的校圆精度。

2.根据权利要求1所述的大直径金属筒体精确校圆方法，其特征在于，所述的校圆胎具(10)是由围板(1)、筋板(2)、腹板(3)、辐条(4)、中心板(5)和横辐条(8)组成；其中，围板(1)用金属板材卷制焊接而成，围板(1)的外直径D按筒体(12)的内直径确定，在围板(1)内壁居中位置焊接腹板(3)，在腹板(3)的两侧等距地焊接筋板(2)；在筋板与筋板之间的腹板(3)上开有定距杆孔(9)；辐条(4)和横辐条(8)组焊在腹板(3)与中心板(5)上，使校圆胎具(10)成为一个整体；辐条(4)和横辐条(8)采用槽钢或角钢或工字钢按所需尺寸做成，中心板中央开1个定距杆孔(9)，便于穿入定距杆(11)，辐条(4)、中心板(5)和横辐条(8)在校圆时，起到稳定和提高校圆胎具(10)刚度的作用；为保证校圆胎具(10)的精度，校圆胎具(10)组焊成为一个整体后，围板(1)的端面和外壁应进行机械加工，围板(1)的端面的跳动允差应不大于0.2mm，外壁的直径允差应不大于0.2mm，外壁的表面粗糙度应不大于Ra 3.2μm，以减小摩擦阻力，使校圆的筒体(12)在校圆时，能自由收缩而不损伤筒体内壁；对于筒体刚性较高和厚壁较厚筒体(12)的校圆胎具(10)，做成两个半圆体，再用定位销(6)和接板(7)连接成一个整体校圆胎具(10)。

3.根据权利要求1或2所述的大直径金属筒体精确校圆方法，其特征在于，所述的校圆胎具(10)的围板(1)的材料，应根据筒体(12)的材料性能要求选择，对于碳素钢和碳素合金钢，采用碳素钢板制作；对于不锈钢或镍、镍基合金或钛或钛合金或锆这些不允许铁离子污染的材料，围板(1)采用不锈钢或不含铁离子的金属材料制作。

4.根据权利要求1所述的大直径金属筒体精确校圆方法，其特征在于，所述的筒体(12)在制作中，由于受金属板材板幅宽度、卷板机卷辊长度及加热炉或热处理炉高度条件的限制，筒体(12)的长度均不大于4000mm，每一个筒体(12)在校圆时，采用上、下两个校圆胎具(10)用两端带螺纹的定距杆(11)连接，组成一校圆胎具组；为便于筒体(12)校圆后的组对、焊接；当校圆胎具组吊入筒体(12)后，上校圆胎具(10)的围板(1)的上端面与筒体(12)的上端面和下校圆胎具(10)的围板(1)的下端面与筒体(12)的下端面的距离a控制在50mm-100mm之间。