基于43S6602调压锥体螺纹孔修复研究

摘要：机械制造工业对国家的工业很重要，工业设备的零配件部分断裂，弯曲、变形，无法修复和变形的机械螺纹孔的主要维修服务工作，从而使破损螺纹孔的修复比传统的方法简单、低成本、更实用。本文通过对受到腐蚀损坏的43S6602调压锥体进行修复研究。此种修复方法的研究与使用，为大型的化工设备的螺纹孔修复有重大的意义，并且具有良好的的实用价值和较大的市场空间。

关键词：螺纹孔；调压锥体；化工设备

1.调压锥体螺纹孔缺陷的描述

关于系统性的缺陷,例如,对螺纹损伤和毛刺、双螺纹等,通常采用手动修复和丝锥修复是继续使用的要求,但是,局部螺旋形状的崩溃破裂、弯曲变形等问题,类似的需要扩大孔攻丝,螺纹铣削,钢丝螺套等烦琐的手段进行修复处理。调压锥体与套体安装的螺纹孔由于长期的腐蚀及极大的压力原因，受到不同程度的损坏，具体表现为螺纹的局部腐蚀撕裂、腐蚀坍塌及腐蚀脱落等情况。

2.调压锥体螺纹孔的修复方案

2.1选定方案

目前，修复技术往往采用以下三种方式：第一，使用直接修复。如果螺纹的直径很大，技术人员可以直接修复，但这些缺陷是微不足道的。第二，使用扩孔攻丝，增加一级螺纹。这些方法是传统的维修流程，其特点是整个过程的复杂性，由于螺纹规格的改变，需要重新计算螺栓和螺孔的规格，从而对随后的维修工作造成重大困难。第三，用焊补法。该方法恢复了原有的螺纹孔规格，特别是通过扩大破损的螺纹孔、提供缝线和安装适当的螺纹外壳，使薄膜的内部螺纹规格符合原来的螺纹规格。

第一种方案：将调压锥体上凸台的裂纹打磨出V型槽，使用电焊将螺纹孔进行堆焊满焊，数控加工中心将凸台铣平并钻孔、攻丝。

第二种方案：将调压锥体凸台上原螺纹内孔扩孔至φ23，车削衬套，将衬套压入凸台内，衬套车削焊接坡口与凸台进行焊接，再进行钻孔攻丝。

第三种方案：将调压锥体上带有螺纹内孔的凸台铣成沉孔，重新车削凸台连接柱，使用M16的丝扣与调压锥体连接，采用满焊的办法与调压锥体强化连接。

方案对比：

方案一适用于工件上损坏的螺纹孔尺寸较大，且损坏的螺纹孔数量要少，这样焊接时才能不会因为焊接热量大使工件内外径尺寸产生较大的变形。该调压锥体有8个内径为φ11的深度25的螺纹孔，螺纹孔深度深，螺纹孔数量多且螺纹孔尺寸小，这样焊接后可能会使调压锥体内外径安装尺寸产生大的变形，且这样焊接后无法承受大的作用力。

方案二适用于临时性、应急性的使用，该调压锥体螺纹的使用力量很大，无法长期使用，不适合使用衬套焊接。

方案三采用将凸台部分整体换掉，使用螺纹窄丝定心，加大连接柱与调压锥体接触焊接面积，提高连接柱的连接强度，并且重新在新的连接柱上钻孔攻丝，避免了方案一、二的缺陷。但方案三也存在焊接，焊接热量不均匀或热量过大会使调压锥体内外径安装尺寸产生一定的变形。

综上所述，最终选定第三种方案来修复调压锥体螺纹孔的缺陷。

2.2详细方案的制定

1、修复螺纹孔的最终目标和要求：根据所设计图纸的要求，设计螺纹孔规格为英制统一螺纹1/2-13UN，其尺寸相当于M12.7*1.95mm。

2、工机具的选择：整个修复过程为车销、沉孔、攻丝、焊接、钻孔几个主要步骤。所需的主要工具有车床、钻头、电焊、铣削装置等主要设备。其中铣削装置的作用是，完成缺陷部位最后铣削过程中发挥着关键作用，主要由双偏心走刀机构组成，它使用走刀螺母控制刀的前进与后退，螺纹为细螺纹以确保有效准确性;操作机构使用手动、液动和气体相混合，主要针对不同强度的螺纹;刀具主要是螺旋形的，能够实现弧形推进，使之适应保护其他内部螺旋的内部螺纹。

3、特殊工装的设计：考虑到现场工作的位置要求，以及对钻孔的精度要求很高，需要一种工装来起到定位作用。利用车床车削两根聚四氟的导向杆，利用调压锥体上原有对面的两个螺纹孔，将导向杆装入到螺纹孔内，数控加工中心通过导向杆找正，锁定螺纹孔的位置。

3.调压锥体螺纹孔修复的现场实施

3.1现场实施步骤

首先将调压锥体与套盖分离，使用316L圆钢车削8个凸台连接柱用于替代原来损坏的凸台。在使用车床车削两根聚四氟的导向杆，利用调压锥体上原有对面的两个螺纹孔，将导向杆装入到螺纹孔内，数控加工中心通过导向杆找正，锁定螺纹孔的位置，加工中心将原有的带有螺纹内孔的凸台铣成沉孔并攻丝，将凸台连接柱拧入到沉孔内，拧到螺纹全部进入调压锥体内。使用A022、φ2.5的焊条将凸台连接柱与调压锥体接触部位全部满焊，要求焊接部分高出调压锥体本体部分。在使用连接柱上新钻的φ6的光孔进行找正，确保与原来凸台的螺纹孔位置一致时，检查调压锥体上安装子扣的跳动符合图纸要求后，数控加工中心重新加工凸台外形和凸台上平面，用数控加工中心铣凸台平面并钻孔攻丝，最后清理螺纹孔和清理现场。

3.2现场实施过程的控制

1.精度的控制：为保证最终螺纹孔的精度满足设计要求，需要保证以下几步加工精度：

a，特殊工装的安装：安装工装时，用塞尺验证返修定位工装与颜控法兰之间，返修工装与返修定位工装之间，导向块与返修定位工装之间的间隙不超过0.02mm,通过安装导向杆，将导向杆装入到螺纹孔内，数控加工中心利用导向杆找正，锁定螺纹孔的位置。

b.钻孔：安装麻花钻时，用角度尺测量麻花钻的垂直深度，以保证底孔的垂直度。钻孔时缓慢进刀，防止钻孔深度超出要求，每一步钻孔结束需要测量孔径和孔深；通过连接柱上新钻的φ6的光孔进行找正钻孔攻丝。

c.攻丝：在头攻前，用直角尺靠紧手工丝锥，以检查丝锥的垂直度（注意多选择周向几点），在攻丝过程中，用安装在磁座钻主轴上的顶尖顶住手用丝锥，以保证攻丝过程中需要的轴向作用力和垂直度，使用扳手夹紧并转动丝锥，进行手动攻丝，需要时刻保持施力均匀。分３步攻丝，每一步结朿后需检查螺纹孔的尺寸与垂直度，最后一步结朿后用通止规检查；

2.对于现场清洁度的控制：包括调压锥体螺纹孔清洁度的控制和现场清洁度的控制。

a.调压锥体螺纹孔清洁度的控制：施工期间的毛孔清洁直接影响到处理的准确性，攻丝造成的铁碎屑造成新的损害。在安装特殊工装之前需要对每个孔进行压缩空气吹扫和尼龙刷清洁螺纹孔。

b.现场清洁度的控制：现场返修过程产生的废弃物有钻孔的断屑、攻丝的断屑等废物进行收集和清理。

3.3修复后强度分析

通过计算，修复后的螺纹孔的抗压强度为39.42Mpa，故螺栓螺纹在正常工况下的挤压应力校核满足强度要求。修复后的螺纹孔的螺纹的弯曲应力为171.2Mpa，标准作业条件下弯曲压力校核符合规定强度的要求。

4.修复螺纹孔所产生的效益

经济效益：直接成本：调压锥体的采购成本为5万元左右，调压机构整机的成本为15万元左右。间接成本：6000线为橡胶部丁苯橡胶生产线，调压锥体是6000线挤压机上的调压机构关键零配件，如果造成6000线停工，损失橡胶产量为4.3t/h，一吨橡胶的价格约为1.2万左右；外面采购调压锥体至少要10~15天时间；间接成本=1.2x4.3x24x10=1238.4（万元），通过对直接成本和间接成本的计算，对调压锥体螺纹孔修复后所能节省约1238.4万元。

社会效益：通过对调压锥体螺纹孔局部的破裂、腐蚀、变形弯曲等缺陷的修复，本文采用的焊补技术能够快速便捷的完成相关修复工作，在时间、人力和设备本身方面具有明显的成本效益，轻微影响原螺旋孔的功能和密度，修复与机械和其他设备有关的螺旋孔极为重要。

5.结论

本文针对43S6602调压锥体螺纹孔损伤缺陷，通过将调压锥体上带有螺纹内孔的凸台铣成沉孔，重新车削凸台连接柱，使用M16的丝扣与调压锥体连接，采用满焊的办法与调压锥体强化连接的方法来进行修复。通过计算正常操作条件下的剪切压力、挤压压力和弯曲造成的压力，计算经修复的的螺纹孔，满足适当的力要求。此种修复方法的研究与使用，为大型的机械设备的螺纹孔修复有重大的意义。通过不断改进与完善该方法，该方法将为其他相似问题的解决提供有力借鉴。

参考文献

[1]郜峰.重型设备内螺纹修复铣削机的设计研究[J].知识窗(教师版),2020(08):116-117.

[2]徐敬军.较大直径螺纹孔“烂牙”的修复方法[J].金属加工(冷加工),2010(21):43-44.