CN102091853B - 改进埋弧自动焊机的导电嘴并用于转架轴的装焊方法 - Google Patents
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Abstract
一种改进埋弧自动焊机的导电嘴并用于转架轴的装焊方法，焊前先通过回转平台(6)自配的卡爪(5)对转架轴体(4)进行刚性固定,将转架轴头(1)的T型接头端装入转架轴体的定位孔内，用直角尺(2)分别检查转架轴头、转架轴体和回转平台的同轴度，先点焊后打底层焊接。在埋弧自动焊机机头(3)上装卡固定导电嘴，固定导电嘴通过安装其上的变角度铰架和柔性铜网与活动导电嘴联接，通过变角度铰架调整活动导电嘴对中在转架轴体(4)的单U型环状坡口上，引弧后进行埋弧自动焊接，每一道次分层埋弧自动焊接的层间温度不能低于280℃，直至在埋弧自动焊机完成所有分层分道焊接过程。埋弧自动焊按规范执行，缩短了焊接周期，提高了焊缝质量。
Description
技术领域
本发明属于焊接技术领域，尤其涉及到一种改进埋弧自动焊机的导电嘴并用于转架轴的装焊方法。
背景技术
图1-2是转架轴体的结构示意图，转架轴体由ZG35CrMo制作。图3是转架轴头的结构示意图，转架轴头由35CrMo制作。转架轴头的大端即Φ576mm处装
焊在转架轴体的定位孔即Φ576mm内构成行星齿轮减速器上使用的转架轴，装焊后的转架轴要求能传递较大的扭矩。转架轴以其简单的结构，较轻的重量和较低的材料成本正逐渐被国内的许多企业认可并得到广泛应用。
根据转架轴体和转架轴头的结构设计，装焊前转架轴头的大端即Φ576mm处采用T型接头（下文直称为转架轴头的T型接头端，不再另行解释），转架轴体的定位孔即Φ576mm处在圆周方向采用单U型环状坡口（下文直称为转架轴体的单U型环状坡口，不再另行解释），转架轴体的单U型环状坡口的焊接角为25°。
装焊时通常考虑以下几个因素：
1、35CrMo的碳当量和合金元素都较高，焊接时具有较大的热裂纹敏感性和冷裂倾向；
2、焊缝承受的拘束度较大，因此极易产生裂纹；
3、焊缝处于转架轴体的根部，选用何种焊接设备才能达到焊接部位，在使用该焊接设备下的焊接工艺如何安排等。
若采用手工电弧焊或CO2气体保护焊虽然可以解决上述问题，但却增加了焊工的劳动强度，对焊工的操作水平也提出了更高要求。加之焊接操作环境差，焊接质量很难达到图纸技术要求的无损探伤检测的等级，反修频率高。
若采用埋弧自动焊，埋弧自动焊机的机头和刚性直圆筒形导电嘴可能与转架轴焊接部位产生干涉现象导致焊丝无法到达坡口焊接位置，造成埋弧自动焊机不能用于转架轴的装焊。此外围绕埋弧自动焊控制转架轴的预热、控制层间温度、后热处理等焊接工艺也是要考虑的因素。
如何在埋弧自动焊机上实现转架轴这样特殊结构形状的焊接工艺在国内尚未报道。
发明内容
为了解决埋弧自动焊机的机头和刚性直圆筒形导电嘴可能与转架轴焊接部位产生干涉现象导致焊丝无法到达坡口焊接位置的问题，本发明提供了一种改进埋弧自动焊机的导电嘴并用于转架轴的装焊方法，该装焊方法将刚性直圆筒形导电嘴改为一个固定导电嘴和一个活动导电嘴，通过变角度铰架使活动导电嘴对中在转架轴体的单U型环状坡口上，利用埋弧自动焊机的其它焊接特性更好地控制好转架轴的焊缝质量，减少转架轴焊缝的返修率也就减少了焊接变形量，最终使转架轴的焊接尺寸也相应减少，降低了焊接成本和加工成本。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种改进埋弧自动焊机的导电嘴并用于转架轴的装焊方法，装焊之前先检查转架轴体和转架轴头是否符合图纸装焊尺寸要求，符合图纸装焊尺寸要求后将转架轴体放在埋弧自动焊机中焊接变位器的回转平台上且转架轴体的定位孔向上，将直角尺的一直角面靠在回转平台的上端面同时将直角尺的另一直角面贴近转架轴体的外圆母线来检查转架轴体外圆母线是否与直角尺的另一直角面完全重合，待不断调整并完全重合后表示转架轴体与回转平台具有相同的同轴度，此时通过回转平台自配的卡爪对转架轴体进行刚性固定；在转架轴体的定位孔内端先焊接一限位平板，将转架轴头的T型接头端装入转架轴体的定位孔内，由于定位平板的作用使转架轴头T型接头端装入转架轴体定位孔内的深度得到保证，将直角尺的一直角面靠在转架轴体的上端面同时将直角尺的另一直角面贴近转架轴头的外圆母线来检查转架轴头外圆母线是否与直角尺的另一直角面完全重合，待不断调整并完全重合后表示转架轴头与转架轴体具有相同的同轴度；在转架轴体的单U型环状坡口处任选几个对称点进行预热，预热温度达到280℃后用CO2气体保护焊进行点焊以保证经检查确定的转架轴体和转架轴头的相对安装位置不被改变，点焊后经再次检查转架轴体和转架轴头的相对安装位置符合设计要求时再进行打底层焊接，打底层焊接前的预热温度同样为280℃，打底层焊接采用CO2气体保护焊；除了上述点焊和打底层焊接采用CO2气体保护焊外，其余焊接均在埋弧自动焊机上进行，埋弧自动焊接的焊丝选用GHM70 φ4， 焊剂选用GM 70，埋弧自动焊接的速度控制在280～360mm/min，电流控制在550～600A，电压控制在29～32V；本发明的特征是：
将安装在埋弧自动焊机机头上的刚性直圆筒形导电嘴改为一个固定导电嘴和一个活动导电嘴，在埋弧自动焊机机头原安装位置上装卡有固定导电嘴，固定导电嘴通过安装其上的变角度铰架与活动导电嘴联接，固定导电嘴和活动导电嘴之间通过柔性铜网的联接使其成为导电体，移动埋弧自动焊机机头并通过变角度铰架调整活动导电嘴对中在转架轴体的单U型环状坡口上，调整焊接变位器的回转速度使回转平台匀速转动，引弧后进行埋弧自动焊接，每完成一圈即一道次分层埋弧自动焊接均要调整一次活动导电嘴与转架轴体的单U型环状坡口的对中状态以便进行下一道次分层埋弧自动焊接；每一道次分层埋弧自动焊接的层间温度不能低于280℃，若层间温度低于280℃应预热到280℃才能进行下一道次分层埋弧自动焊接，直至在埋弧自动焊机完成所有分层分道焊接过程。
由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1.本发明将刚性直圆筒形导电嘴改为一个固定导电嘴和一个活动导电嘴，通过变角度铰架使活动导电嘴对中在转架轴体的单U型环状坡口上，利用埋弧自动焊机的其它焊接特性，能够更好地控制好转架轴的焊缝质量，减少转架轴焊缝的返修率也就减少了焊接变形量，最终使转架轴的焊接尺寸也相应减少，降低了焊接成本和加工成本。
2.本发明的装焊方法相比手工电弧焊而言其焊接量得到相应减少。
3.本发明的装焊方法利用焊接变位器的回转平台是一同心圆平台，再利用直角尺调整转架轴体和转架轴头的安装位置，解决了转架轴头、转架轴体和回转平台之间的垂直度和同轴度问题。
4.本发明的装焊方法利用焊前预热，焊接过程中控制层间温度，焊后进行保温缓冷，探伤后进行退火等工艺手段解决了焊缝出现开裂的问题。
5.本发明的装焊方法利用焊接变位器和可调整焊接角度的活动导电嘴对转架轴进行整圆周连续埋弧自动焊接，较好地控制住焊接过程中极易产生的焊接变形。
6.本发明的装焊方法除了点焊和打底层焊接采用CO2气体保护焊外，其余焊接均在埋弧自动焊机上进行，解决了生产过程中的安全问题。
附图说明
图1 是转架轴体的结构示意图；
图2是图1的A-A向剖视图；
图3是转架轴头的结构示意图；
图4是转架轴体的单U型环状坡口示意图；
图5是本发明装焊方法的示意图；
图5中：1-转架轴头；2-直角尺；3-机头；4-转架轴体；5-卡爪；6-回转平台。
具体实施方式
以ZZDP1250A行星齿轮减速器的转架轴为例。
结合图1-2，转架轴体的材质是ZG35CrMo，最大外径Φ1120mm，宽度452mm，单U型环状坡口处即转架轴体的定位孔直径Φ576mm，U型坡口深度79mm（带6mm加工余量），U型坡口圆角R12mm，U型坡口夹角25°，U型坡口的底部止口深2mm（U型坡口底部止口2mm+ U型坡口设计深度73mm=75mm是设计宽度）。
结合图3,转架轴头的材质是35CrMo，总长1111mm，T型接头处的直径Φ576mm，T型接头处的宽度上79mm（带6mm加工余量），T型接头的底部止口深2mm。转架轴体和转架轴头的机加工余量均为单边6mm。
装焊之前先检查转架轴体4和转架轴头1是否符合图纸装焊尺寸要求，符合图纸装焊尺寸要求后将转架轴体4放在埋弧自动焊机中焊接变位器的回转平台6上且转架轴体4的定位孔向上，将直角尺2的一直角面靠在回转平台6的上端面同时将直角尺2的另一直角面贴近转架轴体4的外圆母线来检查转架轴体外圆母线是否与直角尺的另一直角面完全重合，待不断调整并完全重合后表示转架轴体4与回转平台6具有相同的同轴度，此时通过回转平台6自配的卡爪5对转架轴体5进行刚性固定。
在转架轴体4的定位孔内端先焊接一限位平板，将转架轴头1的T型接头端装入转架轴体4的定位孔内，由于定位平板的作用使转架轴头1T型接头端装入转架轴体4定位孔内的深度得到保证，将直角尺2的一直角面靠在转架轴体4的上端面同时将直角尺2的另一直角面贴近转架轴头1的外圆母线来检查转架轴头外圆母线是否与直角尺的另一直角面完全重合，待不断调整并完全重合后表示转架轴头1与转架轴体4具有相同的同轴度。
在转架轴体4的单U型环状坡口处任选几个对称点进行预热，任选几个对称点至少为三点，用烤把对任选几个对称点进行预热，预热温度达到280℃（用远红外测温仪可以测量出280℃）后用CO2气体保护焊进行点焊以保证经检查确定的转架轴体4和转架轴头1的相对安装位置不被改变。
点焊后经再次检查转架轴体4和转架轴头1的相对安装位置符合设计要求时再进行打底层焊接，打底层焊接前的预热温度同样为280℃（用远红外测温仪可以测量出280℃），打底层焊接采用CO2气体保护焊。
除了上述点焊和打底层焊接采用CO2气体保护焊外，其余焊接均在埋弧自动焊机上进行，埋弧自动焊接的焊丝选用GHM70 φ4， 焊剂选用GM 70，埋弧自动焊接的速度控制在280～360mm/min，电流控制在550～600A，电压控制在29～32V。
将安装在埋弧自动焊机机头3上的刚性直圆筒形导电嘴改为一个固定导电嘴和一个活动导电嘴，在埋弧自动焊机机头3原安装位置上装卡有固定导电嘴，固定导电嘴通过安装其上的变角度铰架与活动导电嘴联接，固定导电嘴和活动导电嘴之间通过柔性铜网的联接使固定导电嘴和活动导电嘴成为导电体。固定导电嘴和活动导电嘴可分别取自标准导电嘴的一部分，因此固定导电嘴和活动导电嘴的结构特性和焊接特性并不发生改变。固定导电嘴与埋弧自动焊机原刚性直圆筒形导电嘴的安装方式相同。柔性铜网的一端与固定导电嘴联接而其另一端与活动导电嘴联接，固定导电嘴和活动导电嘴之间采用柔性铜网连接导电，不影响活动导电嘴的焊接角度调整，更便于操作。变角度铰架由两个直线状金属架构成，所述两个直线状金属架的一端固定在固定导电嘴上而其另一端固定在活动导电嘴上，所述两个直线状金属架的活动端通过螺栓铰接后可以调节活动导电嘴的焊接角度。
移动埋弧自动焊机机头并通过变角度铰架调整活动导电嘴对中在转架轴体的单U型环状坡口上，调整焊接变位器的回转速度使回转平台匀速转动，引弧后进行埋弧自动焊接，每完成一圈即一道次分层埋弧自动焊接均要调整一次活动导电嘴与转架轴体的单U型环状坡口的对中状态以便进行下一道次分层埋弧自动焊接；每一道次分层埋弧自动焊接的层间温度不能低于280℃，若层间温度低于280℃应预热到280℃才能进行下一道次分层埋弧自动焊接，直至在埋弧自动焊机完成所有分层分道焊接过程。
埋弧自动焊的全过程按焊接规范执行，焊接时要求分层分道焊接，均匀施焊，施焊时焊缝中不允许存在气孔或夹渣以及未熔合等影响焊缝质量的缺陷，一经发现立即用砂轮或电锉打磨清理，然后再继续施焊。
焊后对转架轴保温缓冷至室温，将直角尺靠到转架轴体的外圆上测量转架轴头与直角尺的最短距离【最短距离=[Φ1120+12（两个单边机加工余量）-Φ542（靠近T型接头处的直径）]/2=295mm】，检查焊后转架轴头和转架轴体的之间的同轴度是否≤1mm和垂直度是否≤1.5mm（由于粗加工后留有单边6mm的加工量），进行超声波探伤检查合格后进行去应力退火。
转架轴的埋弧焊装焊方法是切实可行的，它的应用不仅大大降低了电焊工的工作强度，改善了工作环境，缩短了转架轴的焊接周期，而且焊缝质量也得到了明显的提高。
Claims (1)
1.一种采用改进的埋弧自动焊机导电嘴装焊转架轴的方法，装焊之前先检查转架轴体(4)和转架轴头(1)是否符合图纸装焊尺寸要求，符合图纸装焊尺寸要求后将转架轴体(4)放在埋弧自动焊机中焊接变位器的回转平台(6)上且转架轴体(4)的定位孔向上，将直角尺(2)的一直角面靠在回转平台(6)的上端面同时将直角尺(2)的另一直角面贴近转架轴体(4)的外圆母线来检查转架轴体(4)外圆母线是否与直角尺(2)的另一直角面完全重合，待不断调整并完全重合后表示转架轴体(4)与回转平台(6)具有相同的同轴度，此时通过回转平台(6)自配的卡爪(5)对转架轴体(4)进行刚性固定；在转架轴体(4)的定位孔内端先焊接一限位平板，将转架轴头(1)的T型接头端装入转架轴体(4)的定位孔内，由于定位平板的作用使转架轴头(1)T型接头端装入转架轴体(4)定位孔内的深度得到保证，将直角尺(2)的一直角面靠在转架轴体(4)的上端面同时将直角尺(2)的另一直角面贴近转架轴头(1)的外圆母线来检查转架轴头(1)外圆母线是否与直角尺(2)的另一直角面完全重合，待不断调整并完全重合后表示转架轴头(1)与转架轴体(4)具有相同的同轴度；在转架轴体(4)的单U型环状坡口处任选几个对称点进行预热，预热温度达到280℃后用CO2气体保护焊进行点焊以保证经检查确定的转架轴体(4)和转架轴头(1)的相对安装位置不被改变，点焊后经再次检查转架轴体(4)和转架轴头(1)的相对安装位置符合设计要求时再进行打底层焊接，打底层焊接前的预热温度同样为280℃，打底层焊接采用CO2气体保护焊；除了上述点焊和打底层焊接采用CO2气体保护焊外，其余焊接均在埋弧自动焊机上进行，埋弧自动焊接的焊丝选用GHM70 φ4， 焊剂选用GM 70，埋弧自动焊接的速度控制在280～360mm/min，电流控制在550～600A，电压控制在29～32V；其特征是：
将安装在埋弧自动焊机机头(3)上的刚性直圆筒形导电嘴改为一个固定导电嘴和一个活动导电嘴，在埋弧自动焊机机头(3)原安装位置上装卡有固定导电嘴，固定导电嘴通过安装其上的变角度铰架与活动导电嘴联接，固定导电嘴和活动导电嘴之间通过柔性铜网的联接使其成为导电体，移动埋弧自动焊机机头(3)并通过变角度铰架调整活动导电嘴对中在转架轴体(4)的单U型环状坡口上，调整焊接变位器的回转速度使回转平台(6)匀速转动，引弧后进行埋弧自动焊接，每完成一圈即一道次分层埋弧自动焊接均要调整一次活动导电嘴与转架轴体(4)的单U型环状坡口的对中状态以便进行下一道次分层埋弧自动焊接；每一道次分层埋弧自动焊接的层间温度不能低于280℃，若层间温度低于280℃应预热到280℃才能进行下一道次分层埋弧自动焊接，直至在埋弧自动焊机完成所有分层分道焊接过程。
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