CN101900196A - 大型焊接齿轮及其加工工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明大型焊接齿轮是由齿环和腹板组成，特别是齿环和腹板是焊接连为一体，并且齿环和腹板是由四瓣组成，并采用螺栓通过连接法兰将四瓣齿环和腹板组成一个完整齿轮；制造本齿轮的工艺方法包括以下工艺流程：(1)四块1/4圆腹板的下料拼接对焊、加工坡口；(2)卷制四块1/4圆齿环，拼接为整圆；(3)齿环与腹板配车；(4)将齿环与腹板焊接一体；(5)将齿环、腹板分割成四瓣；(6)每1/4块腹板的两端各焊装连接法兰；(7)粗加工连接法兰后，将四块齿环腹板连接为整圆；(8)粗加工齿环腹板；(9)齿环上粗开齿；(10)拆开整圆，精加工各连接法兰，并再次连接为整圆；(11)立车精加工齿环腹板；(12)精滚齿；本发明解决了国内受材料设备限制，加工大型齿轮困难，费用高，周期长的问题。

Description

大型焊接齿轮及其加工工艺方法
(一)技术领域：本发明涉及机械制造领域，是一种大型焊接齿轮及其加工工艺方法。
(二)背景技术：目前，国内大型齿轮(直径大于6000mm)是采用两半铸造组装而成，每半齿轮的齿环与腹板铸为一体，两半齿轮的对接面处焊装连接法兰再采用螺栓连接一体。由于大型铸钢件的内部质量难以保证，热处理困难因此铸件大型齿轮的使用寿命较短，使用范围受到限制。另一方面，对于大型铸件只有国内少数厂家能完成，加工周期长，交货时间不能保证，一般情况需要一年，运输制造成本高。
(三)发明内容：本发明的目的就是要解决现有大型铸钢齿轮质量不可靠，使用寿命短，制造困难的问题，提供一种大型焊接齿轮及其加工工艺方法。
本发明的设计思想是：应用焊接技术，同时充分考虑国内原材料的实际情况(板材尺寸限制)，将大型齿轮分割为四瓣，每瓣的齿环与腹板焊接，四瓣之间采用连接法兰连接一体。
本发明的具体设计方案是：大型焊接齿轮，是由齿环和腹板组成，其特征是：齿环和腹板是焊接连为一体，并且齿环和腹板是由四瓣组成，在每瓣腹板的两端面焊接有连接法兰，采用螺栓通过连接法兰将四瓣齿环和腹板组成一个完整齿轮。
本发明中所述四瓣腹板上的连接法兰各哈呋(对接)面处均正对齿环齿根的中部。
本发明制造上述大型焊接齿轮的工艺方法，其特征是：包括以下工艺流程：(1)1/4圆腹板的下料，四块1/4圆腹板拼接对焊、加工坡口；(2)卷制四块1/4圆齿环，采用搭接板拼接为整圆；(3)齿环与腹板配车，保证腹板能放入齿环内；(4)将齿环与腹板焊接一体；(5)将齿环、腹板分割成四瓣，进行热处理退火；(6)每1/4块腹板的两端各焊装连接法兰，再次热处理退火；(7)镗床粗加工连接法兰后，采用螺栓通过连接法兰将四块齿环腹板连接为整圆；(8)立车粗加工齿环腹板；(9)滚齿机在齿环上粗开齿；(10)拆开整圆，镗床精加工各连接法兰，并再次连接为整圆；(11)立车精加工齿环腹板；(12)滚齿机精滚齿。
本发明大型焊接齿轮的加工工艺方法，上述工艺流程中的第(4)步，齿环与腹板的焊接，包括以下工艺方法：a.齿环与腹板通过加支承点进行装配后加热，当齿环与腹板坡口200mm范围内温度达到200-250℃后开始焊接；b.齿环预热达到焊接温度后检查齿环与腹板焊接间隙和变形以及测量八方直径尺寸变化情况，合格后才能开始焊接，待齿圈焊接时直径收缩至小于预热前15mm时，需在腹板轴孔中点装刚性支撑，再继续焊接，同时做好腹板平面度的原始记录；c.清洁坡口加热用的石棉灰尘后开始用CO2气体保护焊打底焊接，要求4人按相同四等份从中间开始进行退焊加跳焊，焊接10-12层后，检查腹板翘曲达6mm左右方可翻面进行焊接，翻面后须碳刨清根，再按焊接规范焊接至翘曲达6mm并综合考虑两面焊接层数相当翻面，经多次翻面焊接直至将坡口基本填平；d.手工CO2气体保护焊接完后采用埋弧自动焊接3-5层后检查腹板凸起量和圆周变形量，凸起量不得大于5mm，圆周变形量不得大于4mm，否则翻面焊接，焊接过程中保持层间温度不得低于150℃，但也不得高于200℃，焊接过程一旦开始，除非设备原因，中途不得停止，如确需中途停止，则要求恢复到起始预热温度才能继续焊接；焊接过程中须经常检查并做好变形情况记录。
本发明大型焊接齿轮的加工工艺方法，上述齿环与腹板的焊接工艺中第a步骤中齿环与腹板的加热是在腹板的下方放置若干加热炉，而同时在齿环上放置陶瓷加热片并在陶瓷加热片外部包裹硅酸盐保温层。
本发明大型焊接齿轮的加工工艺方法，上述齿环与腹板的焊接工艺中第b步骤齿环与腹板之间的焊接间隙应控制在1.5-2mm范围内，八方直径尺寸变化应控制在±4-5mm内为合格。
本发明结合国内原材料的实际情况进行设计，解决了国内受材料设备限制，加工大型齿轮较困难，运输费用高，加工周期长的问题；本发明齿轮质量可靠，使用寿命长，其制造方法适合于中小型企业生产加工，可降低制造成本，提高齿轮使用寿命。
(四)附图说明：
图1是本发明大型焊接齿轮的主视图；
图2是图1的A-A放大视图；
图3是图1的B-B放大视图；
图4是退焊加跳焊示意图。
图中：1-连接法兰，2-螺栓，3-齿环，4-腹板，5-工艺孔。
(五)具体实施方式：
参见图1、2、3，本发明齿轮是由齿环3和腹板4组成，分别采用Q235及42CrMn制作，特别是：齿环3和腹板4是焊接连为一体，在腹板4上钻有16个工艺孔5，以减轻重量，并且齿环3和腹板4是由四瓣组成，在每瓣腹板的两端面焊接有连接法兰1，采用螺栓2通过连接法兰1将四瓣齿环3和腹板4组成一个完整齿轮。本发明中的四瓣腹板4上的连接法兰1各哈呋面处均正对齿环齿根的中部。
本发明大型焊接齿轮的加工工艺方法，包括以下工艺流程：(1)1/4圆腹板的下料，四块1/4圆腹板拼接对焊、加工坡口；(2)卷制四块1/4圆齿环，采用搭接板拼接为整圆；(3)齿环3与腹板4配车，保证腹板4能放入齿环3内；(4)将齿环3与腹板4焊接一体；(5)将齿环3、腹板4分割成四半，进行热处理退火；(6)每1/4块腹板的两端各焊装连接法兰1，再次热处理退火；(7)镗床粗加工连接法兰1后，采用螺栓通过连接法兰1将四块齿环腹板连接为整圆；(8)立车粗加工齿环腹板；(9)滚齿机在齿环上粗开齿；(10)拆开整圆，镗床精加工各连接法兰，并再次连接为整圆；(11)立车精加工齿环3腹板4；(12)滚齿机精滚齿。
本发明上述工艺流程中的第(4)步，齿环3与腹板4的焊接，包括以下工艺方法：a.齿环3与腹板4通过加支承点进行装配后加热，当齿环3与腹板4坡口200mm范围内温度达到200-250℃后开始焊接；b.齿环预热达到焊接温度后检查齿环3与腹板4焊接间隙和变形以及测量八方直径尺寸变化情况，合格后才能开始焊接，待齿圈焊接时直径收缩至小于预热前15mm时，需在腹板轴孔中点装刚性支撑，再继续焊接，同时做好腹板平面度的原始记录；c.清洁坡口加热用的石棉灰尘后开始用CO2气体保护焊打底焊接，要求4人按相同四等份(四个区)从中间开始进行退焊加跳焊(参见图4，即第1人在第一区从中间开始首先逆时针焊至第二区边缘，再回至中间顺时针焊至第四区边缘，第2、第3、第4人分别同第1人方式并同时在各区进行焊接)。焊接10-12层后，检查腹板4的翘曲达6mm左右方可翻面进行焊接，翻面后须碳刨清根，再按焊接规范焊接至翘曲达6mm并综合考虑两面焊接层数相当翻面，经多次翻面焊接直至将坡口基本填平；d.手工CO2气体保护焊接完后采用埋弧自动焊接3-5层后检查腹板凸起量和圆周变形量，凸起量不得大于5mm，圆周变形量不得大于4mm，否则翻面焊接，焊接过程中保持层间温度不得低于150℃，但也不得高于200℃，焊接过程一旦开始，除非设备原因，中途不得停止，如确需中途停止，则要求恢复到起始预热温度才能继续焊接；焊接过程中须经常检查并做好变形情况记录。
本发明上述齿环3与腹板4的焊接工艺中第a步骤中齿环3与腹板4的加热是在腹板4的下方放置多个加热炉，而同时在齿环3上放置陶瓷加热片并在陶瓷加热片外部包裹硅酸盐保温层。
本发明上述齿环3与腹板4的焊接工艺中第b步骤齿环3与腹板4之间的焊接间隙应控制在1.5-2mm范围内，八方直径尺寸变化应控制在±4-5mm内为合格。

Claims (6)

1.大型焊接齿轮，是由齿环和腹板组成，其特征是：齿环和腹板是焊接连为一体，并且齿环和腹板是由四瓣组成，在每瓣腹板的两端面焊接有连接法兰，采用螺栓通过连接法兰将四瓣齿环和腹板组成一个完整齿轮。
2.根据权利要求1所述的大型焊接齿轮，其特征是：所述四瓣腹板上的连接法兰各哈呋面处均正对齿环齿根的中部。
3.制造权利要求1所述大型焊接齿轮的工艺方法，其特征是：包括以下工艺流程：(1)1/4圆腹板的下料，四块1/4圆腹板拼接对焊、加工坡口；(2)卷制四块1/4圆齿环，采用搭接板拼接为整圆；(3)齿环与腹板配车，保证腹板能放入齿环内；(4)将齿环与腹板焊接一体；(5)将齿环、腹板分割成四瓣，进行热处理退火；(6)每1/4块腹板的两端各焊装连接法兰，再次热处理退火；(7)镗床粗加工连接法兰后，采用螺栓通过连接法兰将四块齿环腹板连接为整圆；(8)立车粗加工齿环腹板；(9)滚齿机在齿环上粗开齿；(10)拆开整圆，镗床精加工各连接法兰，并再次连接为整圆；(11)立车精加工齿环腹板；(12)滚齿机精滚齿。
4.根据权利要求3所述的大型焊接齿轮的加工工艺方法，其特征是：所述工艺流程中的第(4)步，齿环与腹板的焊接，包括以下工艺方法：a.齿环与腹板通过加支承点进行装配后加热，当齿环与腹板坡口200mm范围内温度达到200-250℃后开始焊接；b.齿环预热达到焊接温度后检查齿环与腹板焊接间隙和变形以及测量八方直径尺寸变化情况，合格后才能开始焊接，待齿圈焊接时直径收缩至小于预热前15mm时，需在腹板轴孔中点装刚性支撑，再继续焊接，同时做好腹板平面度的原始记录；c.清洁坡口加热用的石棉灰尘后开始用CO2气体保护焊打底焊接，要求4人按相同四等份从中间开始进行退焊加跳焊，焊接10-12层后，检查腹板翘曲达6mm左右方可翻面进行焊接，翻面后须碳刨清根，再按焊接规范焊接至翘曲达6mm并综合考虑两面焊接层数相当翻面，经多次翻面焊接直至将坡口基本填平；d.手工CO2气体保护焊接完后采用埋弧自动焊接3-5层后检查腹板凸起量和圆周变形量，凸起量不得大于5mm，圆周变形量不得大于4mm，否则翻面焊接，焊接过程中保持层间温度不得低于150℃，但也不得高于200℃，焊接过程一旦开始，除非设备原因，中途不得停止，如确需中途停止，则要求恢复到起始预热温度才能继续焊接；焊接过程中须经常检查并做好变形情况记录。
5.根据权利要求4所述的大型焊接齿轮的加工工艺方法，其特征是：所述齿环与腹板的焊接工艺中第a步骤中齿环与腹板的加热是在腹板的下方放置若干加热炉，而同时在齿环上放置陶瓷加热片并在陶瓷加热片外部包裹硅酸盐保温层。
6.根据权利要求4所述的大型焊接齿轮的加工工艺方法，其特征是：所述齿环与腹板的焊接工艺中第b步骤齿环与腹板之间的焊接间隙应控制在1.5-2mm范围内，八方直径尺寸变化应控制在±4-5mm内为合格。
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