CN102416525B - 一种变截面结构燃汽轮机机匣的电子束焊接方法 - Google Patents
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Abstract
一种变截面结构燃汽轮机机匣的电子束焊接方法，它涉及一种燃汽轮机机匣的焊接方法，以解决现有燃汽轮机机匣中筒体与等截面水平法兰焊接方法无法满足筒体与变截面水平法兰进行焊接的问题，该方法是：一、选择电子束焊机；二、清理；三、将清理的机匣和工装夹具置入焊机真空室内的工作台上，将机匣装配到工装上，将两个变截面水平法兰和筒体定位并点焊；四、电子束焊接。本发明将变截面不等厚度结构的水平法兰，采用多段焊接，通过对焊机电流和电压以及枪距等参数的调整和选择，实现了变截面结构机匣的不等厚度水平法兰的焊接；大大的提高了产品质量和生产效率，本发明用于变截面结构燃汽轮机机匣的焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃汽轮机机匣的焊接方法。
背景技术
燃汽轮机机匣水平法兰的焊接质量对产品的生产至关重要，现有的机匣水平法兰为等厚度焊接结构，焊接时工艺参数基本保持不变，过程一般比较稳定，也容易获得性能良好的焊接接头，变厚度零件的电子束焊接则复杂的多，特别是厚度变化的形式和区域，对电子束焊接技术要求的难度最大，而现有的等厚度焊接结构的水平法兰工艺方法及焊接参数不能满足焊接结构为变截面的水平法兰，其原因是多段变厚度水平法兰接头的变化率不同、行程都较短，焊接过程焊接参数变化较快，焊接参数变化较为复杂（接头厚度变化导致焊接枪距发生变化，焊接参数也随着变化，厚度与参数的变化率要保持一致）。所以，随着焊接结构由等截面到变截面焊接的焊接工艺和焊接参数严重影响焊接质量，进而直接影响机匣产品的质量和生产效率，也影响燃汽轮机的制造水平。
发明内容
本发明的目的是为解决现有燃汽轮机机匣中筒体与等截面水平法兰焊接方法无法满足筒体与变截面水平法兰进行焊接的问题，进而提供一种变截面结构燃汽轮机机匣的电子束焊接方法。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的一种变截面结构燃汽轮机机匣的电子束焊接方法是按照以下步骤实现：一、选择电子束焊机；二、清理：清理机匣各个表面、工装夹具表面以及焊机真空室内的工作台表面；所述的机匣1由两个变截面水平法兰1-1和筒体1-2构成；三、将经步骤二清理的机匣和工装夹具置入焊机真空室内的工作台上，将机匣1装配到工装夹具上，调整两个变截面水平法兰1-1和筒体1-2的平行度、垂直度；调整电子枪2与变截面水平法兰1-1的距离，将两个变截面水平法兰1-1和筒体1-2定位并点焊，四、电子束焊接：使真空室的真空度到达5.5×10-2Pa～8.8×10-2Pa，在焊机电子枪真空度为8.0×10-3Pa～9.6×10-3Pa的条件下，进行两个变截面水平法兰1-1与筒体1-2焊接，先从水平法兰1-1薄边下表面I选择电子枪2与变截面水平法兰1-1的距离f进行电子束焊接，然后将电子枪2水平移动，当移动到厚边时，电子枪2与变截面水平法兰1-1的下表面I的距离f为电子枪2与变截面水平法兰1-1厚边下表面I的距离，并调整焊接电流和聚焦电流，在变截面水平法兰1-1整个焊接过程中保持电子枪2行走轨迹相对于法兰上表面II为直线轨迹，即保持电子枪2相对于法兰上表面II的距离不变，对于厚度变化的区域，采用等比变化的方式调整电子枪2与变截面水平法兰1-1的下表面I的距离f，所述的电子枪2与变截面水平法兰1-1的下表面I的距离f为150mm～400mm。
本发明的有益效果是：本发明利用电子束焊机的多轴联动的特点，保证电子枪水平移动的前提下调整焊接电流，聚焦电流微量或不动以及电压等参数，采用多段焊接，实现了变截面结构机匣的不等厚度水平法兰的焊接；焊接方法方便、快捷、有效和稳定，焊前对焊缝进行清理，焊后进行X光探伤，焊缝质量符合标准要求，焊缝成型质量好，未出现未焊透、气孔、裂纹与击穿等缺陷；大大的提高了产品质量和生产效率，提高了燃汽轮机的制造水平。
附图说明
图1是本发明的机匣的变截面法兰与筒体焊前连接结构示意图，图2是变截面法兰焊接状态图（箭头所指示的方向是电子枪移动方向），图3是本发明实施例的变截面法兰焊接状态图（箭头所指示的方向是电子枪移动方向）。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图2说明实施方式，本实施方式的一种变截面结构燃汽轮机机匣的电子束焊接方法是按照以下步骤实现：一、选择电子束焊机；二、清理：清理机匣各个表面、工装夹具表面以及焊机真空室内的工作台表面；所述的机匣1由两个变截面水平法兰1-1和筒体1-2构成；三、将经步骤二清理的机匣和工装夹具置入焊机真空室内的工作台上，将机匣1装配到工装夹具上，调整两个变截面水平法兰1-1和筒体1-2的平行度、垂直度；调整电子枪2与变截面水平法兰1-1的距离，将两个变截面水平法兰1-1和筒体1-2定位并点焊，四、电子束焊接：使真空室的真空度到达5.5×10-2Pa～8.8×10-2Pa，在焊机电子枪真空度为8.0×10-3Pa～9.6×10-3Pa的条件下，进行两个变截面水平法兰1-1与筒体1-2焊接，先从水平法兰1-1薄边下表面I选择电子枪2与变截面水平法兰1-1的距离f进行电子束焊接，然后将电子枪2水平移动，当移动到厚边时，电子枪2与变截面水平法兰1-1的下表面I的距离f为电子枪2与变截面水平法兰1-1厚边下表面I的距离，并调整焊接电流和聚焦电流，在变截面水平法兰1-1整个焊接过程中保持电子枪2行走轨迹相对于法兰上表面II为直线轨迹，即保持电子枪2相对于法兰上表面II的距离不变，对于厚度变化的区域，采用等比变化的方式调整电子枪2与变截面水平法兰1-1的下表面I的距离f，所述的电子枪2与变截面水平法兰1-1的下表面I的距离f为150mm～400mm。
具体实施方式二：结合图2说明实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点是，步骤四中的电子枪2与变截面水平法兰1-1的下表面I的距离f为200mm～350mm。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式所述清理机匣各个表面、工装夹具表面以及焊机真空室内的工作台表面；主要是清除待焊零件各个表面的锈蚀、氧化皮、涂料、油污、乳油液等，着重对水平法兰与筒体待焊对接面及周围20mm范围内进行清理，同时清理工作台及各工装夹具表面的灰尘、油污及其它赃物等。
本实施方式中所述的电子枪2与变截面水平法兰1-1的下表面I的距离，即为枪距。
实施例：如图3所示，本实施例选择电压为60KV，功率为60KW的真空室容积为49M3的电子束焊机，选择厚度为16.7mm～36.3mm，长度为692mm的变截面水平法兰与筒体进行焊接，在真空室的真空度到达5.5×10-2Pa～8.8×10-2Pa，焊机电子枪真空度为8.0×10-3Pa～9.6×10-3Pa的条件下，将变截面法兰整体分为9段进行焊接，第一段为厚度D1为16.7mm，位移L1为17mm等厚度电子束焊接；第二段为厚度D1为16.7mm至D2为21.7mm，位移L2为60mm变厚度电子束焊接；第三段为厚度D2为21.7mm，位移L3为68.5mm等厚度电子束焊接；第四段为厚度D2为21.7至D1为16.7mm，位移L4为85mm变厚度电子束焊接；第五段为厚度为D1为16.7mm，位移L5为81mm等厚度电子束焊接；第六段为厚度D1为16.7mm至D3为36.3mm，位移L6为45.5mm变厚度电子束焊接；第七段为厚度D3为36.3mm，位移L7为103mm等厚度电子束焊接；第八段为厚度D3为36.3mm至D1为16.7mm，位移L8为53.5mm变厚度电子束焊接；第九段为厚度D1为16.7mm，位移L9为178.5mm等厚度电子束焊接。
本实施例机匣的变截面法兰的厚度D1为16.7mm至D3为36.3mm的焊接参数如表1所示。
表1
如图3所示：本实施例将变截面不等厚度结构的水平法兰，采用9段焊接，通过对焊机电流和电压以及枪距等参数的调整以及选择，实现了变截面不等厚度水平法兰的焊接；焊接位置从17mm到77mm与107mm到175.5mm，厚度差为5mm，厚度变化率较小，焊接参数转变时间较长，焊接参数转变较小；焊接位置从205.5mm到251mm与287mm到340.5mm，厚度差为19.6mm，厚度变化率较大，焊接参数转变时间较短，焊接参数转变较大，焊缝行程也较短。焊前对焊缝进行清理，焊后进行X光探伤，焊缝质量符合标准要求，焊缝未出现未焊透、气孔、裂纹与击穿等缺陷。
Claims (2)
1.一种变截面结构燃汽轮机机匣的电子束焊接方法，其特征在于：该焊接方法是按照以下步骤实现：一、选择电子束焊机；二、清理：清理机匣各个表面、工装夹具表面以及焊机真空室内的工作台表面；所述的机匣（1）由两个变截面水平法兰（1-1）和筒体（1-2）构成；三、将经步骤二清理的机匣和工装夹具置入焊机真空室内的工作台上，将机匣（1）装配到工装夹具上，调整两个变截面水平法兰（1-1）和筒体（1-2）的平行度、垂直度；调整电子枪（2）与变截面水平法兰（1-1）的距离，将两个变截面水平法兰（1-1）和筒体（1-2）定位并点焊，四、电子束焊接：使真空室的真空度到达5.5×10-2Pa～8.8×10-2Pa，在焊机电子枪真空度为8.0×10-3Pa～9.6×10-3Pa的条件下，进行两个变截面水平法兰（1-1）与筒体（1-2）焊接，先从变截面水平法兰（1-1）薄边下表面（I）选择电子枪（2）与变截面水平法兰（1-1）的距离（f）进行电子束焊接，然后将电子枪（2）水平移动，当移动到厚边时，电子枪（2）与变截面水平法兰（1-1）的下表面（I）的距离（f）为电子枪（2）与变截面水平法兰（1-1）厚边下表面（I）的距离，并调整焊接电流和聚焦电流，在变截面水平法兰（1-1）整个焊接过程中保持电子枪（2）行走轨迹相对于法兰上表面（II）为直线轨迹，即保持电子枪（2）相对于法兰上表面（II）的距离不变，对于厚度变化的区域，采用等比变化的方式调整电子枪（2）与变截面水平法兰（1-1）的下表面（I）的距离（f），即得到变截面结构燃汽轮机机匣，其中步骤四所述的电子枪（2）与变截面水平法兰（1-1）的下表面（I）的距离（f）为150mm～400mm。
2.根据权利要求1所述的一种变截面结构燃汽轮机机匣的电子束焊接方法，其特征在于：步骤四中的电子枪（2）与变截面水平法兰（1-1）的下表面（I）的距离（f）为200mm～350mm。
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