浮吊是一种超大型起重设备,其国产化标志着我国具有了生产超大型起重设备的制造能力。浮吊的国产化涉及到多个大型零部件的制造技术,吊钩作为浮吊的主要承载部件,其制造技术、强度分析是浮吊国产化的一个重点。根据国家标准,吊钩必须采用锻造工艺来进行制造,确保吊钩的强度能够满足起重吊装的要求。由于吊钩的形状比较复杂,因此在锻造过程中成形方面的要求较多,吊钩锻造技术主要是解决吊钩的成形问题。
浮吊共有三个起重吊钩,其中两个主钩的单钩起重量达到3500吨,属于大吨位非标准吊钩。为了满足吊钩的强度要求,吊钩的体积非常大,锻件质量己经接近目前锻造设备的极限,整体锻造成形非常困难,因此浮吊的主钩采用的组合型吊钩。将吊钩整体锻造简化为各个零件的加工制造。组合型吊钩由吊钩体、吊杆、螺母和水平轴承装配而成,其中吊杆、螺母和水平轴承等部件可以直接应用大型机械加工设备进行加工制造,在制造过程中困难不大,而吊钩体作为组合型吊钩的主要承载部件,需要采用锻造工艺进行制造。由于吊钩体锻件的体积仍然很大,而且形状也比较复杂,因此成为吊钩生产制造的主要难题。在计算有限元分析极限工况下吊钩体强度的基础上,提出了大吨位吊钩体分段制造的方法,进一步简化了吊钩体锻件的形状,实现了大吨位吊钩的国产化。
自由锻工具简单,通用性强,而且锻件质量不受限制,是大吨位吊钩体锻造的唯一方法。但是,经自由锻加工而成的锻件,精度和表面品质都很差,只能用于形状简单的毛坯成形,无法直接锻造出吊钩体这类复杂形状锻件。因此,吊钩体的锻造加工需要分两步,首先利用自由锻工艺锻造吊钩体的毛坯,然后再利用机械加工工艺在锻造毛坯上加工出吊钩体。组合型吊钩示意图,大吨位吊钩体是一个由钩身和钩尖组成的整体锻件,钩尖位于钩身之上且体积较小。为了在吊钩体毛坯上加工出钩尖,毛坯需要很大的加工余量,因此毛坯体积比吊钩体的体积要大很多,使得大吨位吊钩体的毛坯质量己经接近目前锻造设备的极限,这对锻造设备和锻造工艺提出了很高的要求。而且,毛坯加工余量的增加,对毛坯的后续加工的要求同样非常高,使得生产成本大大增加。
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