CN101797680A - 一种大型长轴分段制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型长轴分段制造工艺，属于轴类制造领域，本发明采用分段制造轴体，然后焊接成为整体大型长轴的生产工艺，由于采用分段制造的方式，缩短了制造周期，节约制造成本，降低了对大型设备的依赖，同时节约了天然气资源；由于对于焊枪进行了技术改造，使得焊接深度大大提高，满足了大型轴类的焊接要求，保证了分段制造大型长轴的质量；同时采用了电子感应加热器并对辅助设备托轮进行改进后，对轴件进行消应去氢加热，免去了运送到热处理工厂进行整体热处理的步骤，节约了成本，且消应去氢过程实现了自动化，提高了生长效率。

Description

一种大型长轴分段制造工艺
技术领域
本发明涉及一种制造工艺，特别涉及一种轴件的制造工艺。
背景技术
目前国内外对能源需求日趋增大，尤其是清洁环保能源，比如水电、风电等，而且发电机组越来越大型，相应的部件也随之增大，比如转子、主轴单件重量在100吨左右的件很多，而这样一个整体轴，需要进行整体一次性锻造，一般的设备是不具备这样的锻造能力，参见图1，要生产这样大型的100吨以上的轴类锻件，在目前的市场条件下只有中国一重、中国二重、上重等少数几家大型企业具有这样的锻造能力，由于锻造这种大型长轴的设备昂贵而稀缺，造成市场供应量少，且锻造生产周期很长，常常需要一年左右，同时制造成本高，耗能多，供需矛盾突出。
另外，在焊接设备领域，对于窄间隙焊接，目前一般只局限于对厚型钢板的卷筒或者容器进行焊接，一般焊接厚度不超过200mm。目前所使用的窄间隙焊机的焊枪其组成是由十几部份装配而成，其中包括送丝器、焊剂供给系统、焊丝校直系统、激光修正定位系统、跟踪导向轮、导向指、导电板、导电体、枪嘴(导电咀)、摆动轴、十字拖板、焊剂回收系统等，这种设备焊接深度最多只能在350mm以内，对大型轴就不能满足更深的焊接深度要求，而我们需要制造这样的超厚度工件越来越多，就需要对现有的枪嘴进行加长改进，若延长枪嘴，就必须对相关的导电板、导电体及焊剂漏斗输送系统同时加长，其中的导电板是起一个平衡枪头运行直线的作用，不能有偏移，所以，对导电板材料要求强度高，变形系数小，导电性好，耐蚀性优良，对用于延长导电板材料的选择，是一个难题。
其次，目前对大型轴类工件或钢结板大型厚板卷筒体焊接后进行消应去氢热处理，一般是运送到热处理工厂进行整体热处理，成本高，而且运输困难，耗能多不利于环保。
再次，在进行消应去氢热处理时，常常需要托轮等辅助设施对轴件进行转动，此前主要采用的是承重150吨的托轮，是靠人工拨动工件带动托轮转动，在加工过程中各种指标保证很困难，而且效率十分低，对大型件转动特别困难，根本满足不了生产需要。
另外，目前在加热技术领域，有一种采用电加热的电子感应加热器，该电子感应加热器有两种系统，即空冷和液冷系统，可根据空冷和液冷的不同特点来设定与之相连加热装置的自动输出，其工作原理是从电子感应器中输出高频交流电，使线圈产生强磁场加热工件，采用多个均布热电偶对工件温度进行监控，数据将通过传输线直接显示在主机的液晶显示屏上。
如果内部系统操作参数或内部温度达到或超过设定极限时，系统会自动调节输出功率水平，其过程是根据热电偶反馈的温度运行系统来控制加热程度，在基于温控的模式下，有下列四种不同的过程：预热、消应退火、PWHT(焊后热处理)及个性化程序，其过程是：
预热抓预热过程最低和最高温度设置为0～1000°F(18～538℃)短和最长时间为0～1000小时。
消应退火抓过程就是设置温度、保温时间及冷却速度的过程，最低和最高的温度设置与预热相似，保温时间也相似，但最小和最大的冷却速度为10～9999°F/小时。
PWHT(焊后热处理)抓其坡升、降温度与温度升降速度相同，设置温度为0～1450°F(-18℃和788℃)。
个性化程序抓操作者可以经过若干步骤或利用非对称热处理程序，可根据加热、冷却速度及温度不同设定不同的个性化程序。
但是，由于其辅助设备等的限制，这种电子感应加热器还没有将其应用到大型长轴锻造的消应去氢工艺的报道。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种快速、节能、经济的大型长轴制造工艺。
本发明采用的技术方案是这样的：一种大型长轴制造工艺，整个工艺包括如下步骤：
A、分段锻造：整个主轴分为至少两段轴体进行轴体毛坯锻造；
B、加工焊接坡口：将每段轴体毛坯进行粗加工见光，粗糙度达到3.2，并对每段进行探伤，然后在每段轴体之间加工焊接坡口；
C、组焊：用窄间隙焊接设备将每段轴体进行焊接组合成整体；
D、消应去氢处理：焊接后进行消应去氢处理，焊缝表面进行抛光打磨，然后进行探伤检测，最后得到主轴成品。
作为优选：所述A步骤中，将主轴分为三段轴体进行锻造。
作为优选：B步骤中焊接坡口的倾斜角小于3度。
作为优选：C步骤中焊缝小于25mm，焊接时焊接深度为350～500mm。
作为优选：C步骤中使用的窄间隙焊机的焊枪的枪嘴、导电板、导电体及焊剂漏斗输送系统均相应延长150mm以上。
作为优选：采用铜镍合金作为材料延长所述导电板。
作为优选：D步骤中，在消应去氢处理时，采用托轮辅助主轴转动，并采用电子感应加热器进行退火。
作为进一步优选：D步骤中，所述托轮的架体上增设有减速机、调速电机和无级调速可控装置。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：由于采用分段制造的方式，缩短了制造周期，节约锻造成本，降低了对大型设备的依赖，同时节约了天然气能源；由于对焊枪进行了改造，使得焊接深度大大提高，满足了大型轴类的焊接要求，保证了分段制造大型长轴的质量；同时采用了电子感应加热器并对辅助设备托轮进行改进后，对轴件进行消应去氢加热，免去了运送到热处理工厂进行整体热处理的步骤，节约了成本，且消应去氢过程实现了自动化和个性化，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明现有技术的结构示意图；
图2是本发明的大型长轴的结构示意图。
图中标记：1为主轴，2为轴体，3为焊接坡口。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1和图2所示，一种大型长轴制造工艺，整个工艺包括如下步骤：
A、分段锻造：整个主轴1分为三段轴体2进行轴体毛坯锻造，整个主轴1长度为8000mm，分成的三段轴体2长度分别为2000mm、4000mm和2000mm，壁厚为400mm：
B、加工焊接坡口：将每段毛坯进行粗加工见光，达到探伤要求，粗糙度达到3.2，并对每段进行探伤，然后在每段轴体之间加工焊接坡口3，焊接坡口3的倾斜角度为2度；
C、组焊：用窄间隙焊接设备将每段轴体2进行焊接组合；焊缝小于25mm，焊接时焊接深度为500mm，使用的窄间隙焊机的焊枪的枪嘴、导电板、导电体及焊剂漏斗输送系统均相应延长160mm，并采用铜镍合金作为材料延长所述导电板；
D、消应去氢处理：焊接后进行消应去氢处理，其消应温度为560℃～600℃之间，保温时间为12小时，去氢温度为350℃。处理完后对焊缝表面进行抛光打磨，然后进行探伤检测，最后得到主轴成品。在消应去氢处理时，采用托轮辅助对主轴转动，托轮的架体上增设有减速机、调速电机和无级调速可控装置，并采用电子感应加热器进行退火消应去氢处理。
由于采用分段制造的方式，缩短了制造周期，节约锻造成本，降低了对大型设备的依赖，同时节约了天然气能源；由于对焊枪进行了改造，使得焊接深度大大提高，满足了大型轴类的焊接要求，保证了分段制造大型长轴的质量；同时采用了电子感应加热器并对辅助设备托轮进行改进后，对轴件进行消应去氢加热，免去了运送到热处理工厂进行整体热处理的步骤，节约了成本，且消应去氢过程实现了自动化，提高了生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制发明，比如每段轴体的长度可以根据结构、长度另行分割不同的轴体尺寸，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大型长轴分段制造工艺，其特征在于：整个工艺包括如下步骤：
A、分段锻造：整个主轴分为至少两段轴体进行轴体毛坯锻造；
B、加工焊接坡口：将每段毛坯轴体进行粗加工见光达到探伤要求，并对每段进行探伤，然后在每段轴体之间加工焊接坡口；
C、组焊：用窄间隙焊接设备将每段轴体进行焊接组合成整体主轴；
D、消应去氢处理：焊接后进行消应去氢处理，将焊缝表面进行抛光打磨，粗糙度达到3.2，然后进行探伤检测，最后得到主轴成品。
2.根据权利要求1所述一种大型长轴分段制造工艺，其特征在于：所述A步骤中，分为三段轴体进行锻造。
3.根据权利要求1或2所述一种大型长轴分段制造工艺，其特征在于：B步骤中焊接坡口的倾斜角小于3度。
4.根据权利要求1或2所述一种大型长轴分段制造工艺，其特征在于：C步骤中焊缝小于25mm，焊接时焊接深度为350～500mm。
5.根据权利要求1或2所述一种大型长轴分段制造工艺，其特征在于：C步骤中使用的窄间隙焊机的焊枪的枪嘴、导电板、导电体及焊剂漏斗输送系统均相应延长150mm以上。
6.根据权利要求5所述一种大型长轴分段制造工艺，其特征在于：采用铜镍合金作为材料延长所述导电板。
7.根据权利要求1或2所述一种大型长轴分段制造工艺，其特征在于：D步骤中，在消应去氢处理时，采用托轮辅助主轴转动，并采用电子感应加热器进行退火消应热处理。
8.根据权利要求7所述一种大型长轴分段制造工艺，其特征在于：D步骤中，所述托轮的架体上增设有减速机、调速电机和无级调速可控装置。
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