熱壓板加熱通道設計及加工工藝論述論文
熱壓板加熱通道設計及加工工藝論述論文
摘要：介紹了熱壓板的基本技術要求、加熱介質種類及加熱通道設計，重點闡述了熱壓板的加工工藝。
關鍵詞：熱壓板；通道設計；加工工藝
江蘇崑山地區是我國熱壓機、熱壓板的設計與製造的重要生產基地，據粗略統計，該地區現有熱壓機、熱壓板製造企業100多家，產品銷往全國各地並遠銷東南亞等國家。熱壓板是熱壓機的核心零部件之一，其內部設有加熱通道或加熱管，用於傳遞熱量和壓力，廣泛用於人造板、橡塑、建材、汽車、電子等行業的各種單層或多層熱壓機。熱壓板外形如圖1所示。人造板生產使用的熱壓機是將鋪裝後的板坯進行熱壓，從而使其固化成型，然後形成具有一定幅面和厚度的人造板。熱壓板傳熱效能的優劣、機械強度與剛度的大小，以及加工精度等對人造板產品的質量和產量都有直接的影響。因此，為了提高熱壓板的質量，熱壓板生產製造企業必須認真研究熱壓板的技術要求及加熱通道的設計。
1熱壓板基本技術要求
（1）熱壓板的設計、製造、驗收應符合GB/T5856－1999《熱壓機通用技術條件》和熱壓機熱壓板技術條件（LY/T1004－2013）的有關規定。如熱壓板上下面的平面度分為4級，其公差值分別為：0。02+0。03×L/1000（0級）、0。03+0。04×L/1000（1級）、0。05+0。05×L/1000（2級）、0。05+0。06×L/1000（3級）。熱壓板上下面的平行度也分為4級，其公差值分別為：0。03+0。03×L/1000（0級）、0。03+0。05×L/1000（1級）、0。05+0。06×L/1000（2級）、0。05+0。08×L/1000（3級）。（2）未註明尺寸公差要求的尺寸，應符合GB/T1804—2000《一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差》要求，精度要求較高的則應對長度、寬度和對角線允差及厚度公差等提出具體的公差要求。（3）未註明形位公差的工作面及熱壓板周邊的`直線度、平面度、平行度、垂直度、對稱度等可參照GB/T1184－1996《形狀和位置公差未注公差值》附表1～3公差等級的有關規定。（4）刨切加工後精磨前最好對半成品進行一次人工時效處理，如振動時效可以有效消除焊接和加工應力，減少變形，提高尺寸精度的穩定性。（5）對毛坯材質的要求。熱壓板大多采用低碳鋼板製造，推薦使用Q235B鋼板；在板坯製備時，如果板坯幅面足夠，應儘量採用整塊的板料做毛坯，特殊情況下，如遇板坯尺寸不夠，允許採用焊接的方法進行拼接，拼接時焊縫坡口要儘可能大，優先採用CO2氣體保護焊，這種焊接方法成本低、效率高、防鏽效能好，焊接時採用雙面焊縫對稱焊接的方式可有效減少焊接應力和變形，能確保焊透和焊接牢靠，有條件的企業最好能進行探傷檢測，以防止通道貫通和介質洩漏，打深孔時應儘量避開焊縫位置。（6）加工通道深孔時，如果沿熱壓板的寬度方向打孔，當鑽桿長度足夠時可一次性打通，如果是沿熱壓板的長度方向打孔，則應採用兩端對鑽的加工方法，對鑽時要保持兩端對鑽孔在同一軸線上，防止鑽偏和錯位，兩端孔的軸線偏移量應小於2mm。（7）熱壓板上下大面的粗糙度值一般應小於Ｒa1。6（μm），周邊粗糙度值一般應小於Ｒa6。3（μm）。（8）熱壓板加工完成後應以高於工作壓力1。5倍的壓力進行耐壓測試，保壓15min，不得有滲漏現象。（9）磨削加工一般應作為主加工工序的最後一道工序，磨削加工後需要保護熱壓板的工作表面，不得有劃痕、碰傷及金屬分層等缺陷產生。（10）試壓結束後，熱壓板的加熱通道可採用壓縮空氣清除試壓水、汙物、鐵屑等，以防止其堵塞。（11）每塊熱壓板的各處溫度及其傳導的熱量應均勻，以使被壓制板坯受熱均勻，無特殊要求時，一般溫差應小於±5℃，因此迴圈孔的間距可採取非等距排列方式。（12）熱壓板必須具有足夠的強度和剛度，並能夠承受因高溫變化而引起的熱應力。（13）加熱介質在熱壓板孔道內流通阻力要儘可能小。（14）熱壓機在執行過程中熱壓板的熱脹冷縮不應對運動部件造成影響，可根據材質的線脹係數和溫度的變化量計算其伸縮量，計算公式為：伸縮量=（實際使用溫度－常溫）×材料的線脹係數，計算時注意單位的統一。
2加熱介質的種類及加熱方式選擇
熱壓板加熱介質通常有飽和蒸汽、導熱油、電熱棒（管）和熱水四種。實際生產中採用哪種加熱介質及加熱方式還應根據本企業的實際情況，如產品的品種和批次、溫度要求、耗熱量的大小、能源的供應等情況綜合考慮，控溫精度要求高時選用導熱油加熱器給熱壓板加熱比直接電加熱方式要好得多。
3加熱通道設計
熱壓板通道的設計對加熱速度、溫度的均勻性、熱效率的利用等都有很大影響，必須加以重視。對於熱壓板加熱介質通道設計，主要應從以下五個方面進行考慮。3。1通道層數通道形式有單層通道型和雙層通道型。厚度在120mm以下的薄熱壓板大多采用的是單層通道形式，少數厚度在120mm以上且耗熱量較大的熱壓板，有時需要採用雙層加熱迴圈通道。3。2介質進出口個數選擇（1）單進單出迴路型。該型通道如圖2所示，介質進口和出口均只有一個，特點是介質流經迴圈通道的路線比較長，管阻大，流速慢，進出口溫差較大，一般只用在小幅面的熱壓板以及對溫差要求不高的場合。（2）一進雙出迴路型。該型通道如圖3所示，加熱介質一個進口，兩個出口，迴圈通道長度相當於同等幅面單進單出的一半，進出口溫差相應減小，進口阻力比出口阻力大。（3）兩進一出迴路型。該型通道如圖4所示，加熱介質兩個進口，一個出口，迴圈通道長度也是相當於同等幅面單進單出的一半，進出口溫差相應減小，但介質出口阻力比進口阻力大。（4）雙進雙出迴路型。該型通道如圖5所示，加熱介質進口和出口均為兩個，迴圈通道長度也是相當於單進單出的一半，進出口溫差進一步減小，介質出口阻力與進口阻力相當。（5）多進多出迴路型。該型通道如圖6所示，加熱介質進口和出口均為三個及以上，迴圈通道長度短，流速快，進出口溫差很小，介質出口阻力與進口阻力也進一步減小，但介質進出口的管路佈置比較複雜。3。3深孔排布方式（1）橫向通道迴路型。該型通道如圖6所示，深孔的方向在熱壓板的寬度方向，一般可一次打通。（2）縱向通道迴路型。該型通道如圖7所示，深孔的方向在熱壓板的長度方向，一般需要雙向對加工才能打通。3。4介質進出口的位置分佈（1）進出口在壓板同側型，該型通道如圖8所示。（2）進出口在壓板對側或對角型，該型通道見圖7。（3）電熱棒（管）加熱型，該型通道如圖9所示。其深孔佈置可以相互獨立，不需要做成迴圈通道，一般取其短尺寸方向打深孔，孔的直徑應與電熱棒（管）的直徑相適應。3。5通道直徑選擇通道直徑應根據熱壓板的厚度和使用的介質不同進行選擇。目前熱壓板常用的深孔鑽規格有？20、？25、？28、？30、？40mm等。通道大小的選擇主要根據熱壓板厚度，介質種類、黏度、流速等因素綜合考慮。一般來說，採用飽和蒸汽加熱，其流動性好，孔徑可小些；採用導熱油或熱水加熱，流動性差，孔徑應適當加大。
4熱壓板加工工藝
由於不同企業的裝置和加工能力不同，所以熱壓板加工工藝也不同，中小企業一般採用以下典型加工工藝［1］：備料→清理→整形→銑削→刨削→人工時效處理→鑽深孔→銑削→焊接→銑削→鑽孔→鉗工→磨削→鉗→試壓→檢驗→打標記→打包→入庫。下面對主要工序的加工內容及加工要求進行簡單介紹。4。1氣割下料毛坯一般採用導軌式半自動切割機氣割下料，有條件的企業可以採用等離子切割或鐳射切割下料，等離子切割加工餘量小，變形小，但必須清理割渣、氧化皮等。4。2整形整形的目的主要是將變形太大的毛坯板進行整平，以減少加工餘量，主要有兩種方法：一是機械校正法，即用大噸位整形壓機整形，將熱壓板變形部位在外力的作用下消除；二是用火焰加熱整形，即使用氧炔焰或其他高溫火焰對變形部位加熱，利用熱脹冷縮原理產生新的變形來校正原來的變形，這種方法具有一定的難度，非熟練工人難以掌握和控制。4。3銑削採用壓板側面銑專用機床進行粗銑周邊，並預留下道精銑工序的加工餘量。4。4粗刨上下平面使用龍門刨床或單臂刨床加工上下平面。由於熱壓板面積較大、剛性較差，因此在銑削、刨削和磨削加工定位時往往需要利用多個支承點（等高塊）限制一個自由度，也就是採用過定位的方法進行裝夾加工。4。5鑽深孔內排屑深孔加工使用熱壓板專用深孔鑽床，在機械製造業中一般將孔的“深徑比”大於10倍的孔稱為深孔，而熱壓板孔的深徑比可達50～100倍，其加工難度很大［2－4］。（1）深孔加工主要特點：①不能直接觀察到鑽頭的切削情況；②切削熱不易擴散，一般切削過程中80%的切削熱被切屑帶走，而深孔鑽削只能帶走40%，傳入刀具的熱量佔切削熱的比例較大，刃口的切削溫度高達600℃，因此必須採取有效的強制冷卻措施；③切屑不易排出，深孔切屑經過的路線長，容易發生阻塞造成鑽頭崩刃；④工藝系統剛性差，孔的深徑比很大，鑽桿細而長，剛性差，易產生振動，加工時易走偏，導致鑽孔偏斜而影響加工精度和生產效率，因而鑽頭的導向極為重要。（2）深孔加工採取的措施：①強制冷卻和潤滑。一般使用高壓泵打入冷卻液進行加壓冷卻，同時將切屑帶出，冷卻液必須有合適的壓力和流量，散熱要充分，可用大容量的水箱進行散熱，過濾要充分，冷卻液迴圈使用，必須將帶有鐵屑的冷卻液進行充分過濾以便形成潤滑膜，保護液壓泵、液壓元件和管路閥門等。②正確處理切屑。為了便於排屑，一般情況下，內排屑深孔鑽，通常採用分屑和斷屑（鑽頭上增加捲屑臺階等）等措施，使切削過程穩定，避免出現帶狀切屑或形態突然變化和無規律變化。③合理導向。設計深孔鑽頭時，以兩個導向塊和一個副切削刃的結構確定其徑向尺寸，這樣刀具可以在工件孔內三點定心，自行導向，解決因鑽桿剛性不足鑽孔走偏的問題，在刀具切入時，還需要有導向裝置和輔助支承，切入口要有密封裝置。4。6銑削銑腰形沉槽，用指形銑刀或鍵槽銑刀加工。4。7焊接堵頭一般有圓形和腰形兩種堵頭，焊接前應徹底清除孔內切屑，注意堵頭的嵌入深度，焊縫應略高於側平面，以便精銑時能有足夠的加工餘量，確保表面加工平整。4。8精銑周邊焊接堵頭後，還需要進行一次精銑加工，以達到圖紙要求的長寬尺寸。4。9鑽孔攻絲加工所有熱壓板附件的連線孔、吊裝孔、測溫孔等，應嚴格控制靠近通道的孔深，防止其與加熱管路貫通。4。10精磨平面精磨為最後一道加工工序，應達到所要求的尺寸精度、形位公差和粗糙度等要求。4。11試壓檢驗使用專用的試壓臺進行檢驗試壓，採用實際使用壓力的1。5倍保壓15min，不得有洩漏，試壓完成後應及時清除熱壓板內部的殘留水。4。12後續處理熱壓板試壓結束並清理乾淨後，應及時打上標記，然後塗上防鏽油。