CN102458745A - 在旋转轴线竖直时用于轴的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方法,用来焊接连接尤其用于涡轮机和/或发电机的轴(1)。借助钨极惰性气体电弧窄缝焊接生成第一径向内部的管状环缝(17),以便将两个空心圆柱体(3a)焊接连接起来。为了生成另一径向外部的管状环缝(19),以便将空心圆柱体(3a)进一步焊接连接起来,应用了金属保护气体电弧窄缝焊接。以这种方式,在轴分段(5)焊接在一起的整个制造过程中,转子轴(1)的旋转轴线(2)都保持竖直。以这种方式可有利地减少制造时间,并有效地节省焊接添料。
Description
技术领域
本发明涉及一种按主权利要求的前序部分所述的方法,还涉及一种按并列属权利要求的前序部分所述的装置。
背景技术
在涡轮机结构和发电机结构中焊接转子轴时,应用了所谓的电弧窄缝焊接技术,以便把锻造的轴分段组接成一个整体转子。
如果每个转子设置了多于两个的连接,则常规方式是把转子分段在竖直的轴线结构中彼此重叠地堆叠,并在两个步骤中相互焊在一起。在此,实现第一层的焊接(所谓的根焊),按所谓的钨极惰性气体(WIG)窄缝方法。在所有连接进行根焊之后,转子从坚直位置翻到水平的轴线位置,并且余下的焊缝横截面在此位置按所谓的埋弧(UP)窄缝法进行焊接。
必要的连接横截面(它是指根焊的层厚度)是从以下要求中得出的,即局部焊接的转子具有足够的机械强度,以应对翻转过程。根据局部转子-质量比,通常的WIG-层厚度在约20mm和30mm之间。所述翻转是必需的,以便借助大功率的UP-方法来更快更经济地焊接余下的焊缝横截面。因为UP-方法在转子轴线的水平位置上不能有效地应用,所以根焊焊接的转子必须翻转。此外对于某些转子-材料来说,必须额外地传导热量,以便避免通过翻转引起的裂纹。
发明内容
本发明的目的是,在对轴分段电弧窄缝焊接成轴、尤其是用于涡轮机和/或发电机的转子轴时,避免传统地将轴的旋转轴线从竖直位置翻转为水平位置,并因此避免了由此引发的轴的重新对齐。这应该减少了制造时间,并节省了焊接添料。
此目的通过按主权利要求所述的方法以及按并列属权利要求所述的装置得以实现。
按第一角度,提供了一种方法,用来焊接连接尤其用于涡轮机和/或发电机的转子轴,其具有以下步骤:生成围绕旋转轴线对称的、沿着旋转轴线同轴地具有至少一个空心圆柱体并可选地具有至少一个圆柱体的轴分段;分别使两个轴分段沿着竖直的旋转轴线同轴地相互定位,其中分别使两个空心圆柱体以其圆环面相互邻接;借助钨极惰性气体电弧窄缝焊接生成第一径向内部的管状环缝,以便将两个空心圆柱体在所属的圆环面的径向内部区域内焊接连接起来。本发明的特征在于,借助金属保护气体电弧窄缝焊接生成另一径向外部的管状环缝,以便将空心圆柱体在所属的圆环面的径向外部区域内进一步焊接连接起来,其中旋转轴线继续保持竖直。
按第二角度,借助第一角度所述的方法制造轴,尤其是制造用于涡轮机和/或发电机的转子轴。
径向内部是指,沿着半径,从旋转轴线开始,位于两个借助焊接在所属的圆环面的径向内部区域内待连接的空心圆柱体的内部区域内。径向外部是指,沿着半径,从旋转轴线开始,位于两个借助焊接在所属的圆环面的径向外部区域内待连接的空心圆柱体的外部区域内。径向中部是指,沿着半径,从旋转轴线开始,位于两个借助焊接在所属的圆环面的径向中部区域内待连接的空心圆柱体的中部区域内。管状环缝将两个相互重叠定位的管状空心圆柱体连接起来。
第一、径向内部的管状环缝可同样称为根焊。
如果在生成根焊之后使用金属保护气体电弧窄缝焊接,则可完全省略翻转。金属保护气体电弧窄缝焊接的特征在于,在旋转轴线坚直的情况下,并因此在焊接位置水平的情况下,在达到所需的质量的情况下,同样产生较高的填充率。
按本发明的方法的优点在于,一方面,在旋转轴线呈水平位置时(即是指在竖直的焊接位置时)能省略由于翻转和重新对齐引起的非生产时间,并能以这种方式节省制造时间。根据连接横截面,相对于WIG-UP组合可节省25%至30%的时间。另一优点在于,与UP-方法相比,在进行金属保护气体电弧窄缝焊接时可减少达40%的接缝横截面。
在大致相同的尺寸规格中,这一点额外地节省了焊接添料。
结合从属权利要求提出了有利构造方案的要求:
按有利的构造方案,首先在两个轴分段之间焊接第一、径向内部的管状环缝,并紧接其后把两个轴分段的另外的、径向外部的管状环缝焊接连接起来。以这种方式,可在冷却之前将此部段完成。
按另一有利的构造方案,在生成第一、径向内部的管状环缝之后,且在生成另一径向外部的管状环缝之前,借助钨极惰性气体窄缝焊接,可生成另一径向中间的管状环缝,以便把两个空心圆柱体进一步焊接连接起来。以这种方式,通过另外的径向中间的管状环缝来补充和强化第一、径向内部的管状环缝。
按另一有利的构造方案,首先把整个转子轴的另外的径向中间的管状环缝焊接起来,然后才把所有轴分段的所有另外的、径向外部的管状环缝焊接起来。
按另一有利的构造方案,所述另外的径向中间的管状环缝在径向上的厚度为2mm至20mm。
按另一有利的构造方案,金属保护气体电弧窄缝焊接可指金属惰性气体电弧窄缝焊接或金属活性气体电弧窄缝焊接。
附图说明
借助实施例并结合附图详细地描述了本发明。其中:
图1 示出了按本发明的轴的实施例;
图2 示出了按本发明的方法的实施例。
具体实施方式
图1示出了按本发明的轴1的实施例,它是通过按本发明的方法制造出来的。原则上,所有结构形式相同的轴或转轴都包含在本发明中。转子轴例如用于涡轮机和/或发电机。轴1具有轴分段5。这些轴分段5分别围绕共同的旋转轴线2是旋转对称的。在焊接在一起的状态中,所有的轴分段同轴地沿着这个共同的旋转轴线2进行设置。轴分段5的几何形状通过以下方式来确定,即轴分段5具有至少一个沿着旋转轴线2同轴定位的空心圆柱体3a,轴分段5例如可由一个部分圆柱体3和两个分别邻接在它上面的空心圆柱体3a构成。为此,轴分段5同样可朝中间平面对称,此中间平面与旋转轴线2是垂直定位的。由空心圆柱体3a构成的轴分段5可具有底环面和顶环面。这些主分界环面是轴分段的底环面和顶环面。底环面可以是轴分段5的一个空心圆柱体3a的底环面,而顶环面可以是轴分段5的另一空心圆柱体3a的顶环面。为了焊接所有的轴分段5,它们沿着共同的竖直的旋转轴线2同轴地彼此重叠地定位。也就是说,所有的轴分段5都具有共同的旋转轴线2。它为了进行焊接而调整成竖直取向的。每两个轴分段5沿着竖直的旋转轴线2同轴地彼此重叠地定位,其中每两个圆环面7相互邻接,并且平面地相互接触。在图1中,两个空心圆柱体3a的待焊接区域被圆线包围。相应地,在图1的左上方扩大地示出了此圆形截面。在此按图1,三个管状的环缝将两个空心圆柱体3a在其圆环面7的区域内平面地彼此连接起来。为此,借助钨极惰性气体电弧窄缝焊接,生成第一径向内部的管状环缝17,以便把两个空心圆柱体3a焊接连接起来。此内部环缝17将两个圆环面7的内部区域连接起来。在图1左边的扩大截面中示出了这一点。此外,借助金属保护气体电弧窄缝焊接,生成另一径向外部的管状环缝19,以便把两个空心圆柱体3a进一步焊接连接起来。为了生成这另一径向外部的管状环缝19,旋转轴线2可继续保持竖直。此金属保护气体电弧窄缝焊接可以是金属惰性气体电弧窄缝焊接,或是金属活性气体电弧窄缝焊接。在第一径向内部的管状环缝17和另一径向外部的管状环缝19(其在扩大截面的右侧上示出)之间,借助钨极惰性气体窄缝焊接,可生成另一径向中间的管状环缝21,以便把两个空心圆柱体3a在其彼此邻接的圆环面7的区域内进一步焊接连接起来。在整个制造方法过程中,轴1都与竖直取向的旋转轴线2对齐。可取消常规方式所需的翻转。彼此邻接的圆环面的内径和外径可以是相同的。
图2示出了按本发明的制造方法的实施例。借助步骤S1生成轴分段,此轴分段围绕旋转轴线2对称且沿着旋转轴线2是同轴的,并具有至少一个空心圆柱体3a,并可选地具有至少一个圆柱体3。借助步骤S2,分别使两个轴分段5沿着竖直的旋转轴线2同轴地相互定位,其中分别使两个空心圆柱体3a以其圆环面7相互邻接。借助步骤S3,借助钨极惰性气体电弧窄缝焊接生成第一径向内部的管状环缝17,以便将两个空心圆柱体3a在所属的圆环面7的径向内部区域内焊接连接起来。借助步骤S4,借助金属保护气体电弧窄缝焊接生成另一径向外部的管状环缝19,以便将空心圆柱体3a在所属的圆环面7的径向外部区域内进一步焊接连接起来,其中旋转轴线2继续保持竖直。按尤其有利的实施方式,首先在两个轴分段5之间焊接第一、径向内部的管状环缝17,并紧接其后把两个轴分段5的另外的、径向外部的管状环缝19焊接连接起来。在此之后,相邻的两个轴分段5才完全彼此焊接在一起。原则上,可首先把整个轴1的所有第一、径向内部的管状环缝17焊接在一起,随后所有轴分段5的所有另外的、径向外部的管状环缝19焊接在一起。借助步骤S3a,在生成第一、径向内部的管状环缝17之后,且在生成另一径向外部的管状环缝19之前,借助钨极惰性气体窄缝焊接,可生成另一径向中间的管状环缝21,以便把两个空心圆柱体3a进一步焊接连接起来。
Claims (7)
1.一种用来焊接连接尤其用于涡轮机和/或发电机的轴(1)的方法,其具有以下步骤:
- 生成围绕旋转轴线(2)对称的、沿着旋转轴线(2)同轴地具有至少一个空心圆柱体(3a)并可选地具有至少一个圆柱体(3)的轴分段(5);
- 分别使两个轴分段(5)沿着竖直的旋转轴线(2)同轴地相互定位,其中分别使两个空心圆柱体(3a)以其圆环面(7)相互邻接;
- 借助钨极惰性气体电弧窄缝焊接生成第一径向内部的管状环缝(17),以便将两个空心圆柱体(3a)在所属的圆环面(7)的径向内部区域内焊接连接起来;
其特征在于,
- 借助金属保护气体电弧窄缝焊接生成另一径向外部的管状环缝(19),以便将空心圆柱体(3a)在所属的圆环面(7)的径向外部区域内进一步焊接连接起来,其中旋转轴线(2)继续保持竖直取向。
2.按权利要求1所述的方法,其特征在于,首先在两个轴分段(5)之间焊接第一、径向内部的管状环缝(17),并紧接其后把两个轴分段(5)的另外的、径向外部的管状环缝(19)焊接起来。
3.按上述权利要求之任一项所述的方法,其特征在于,在生成第一、径向内部的管状环缝(17)之后,且在生成另一径向外部的管状环缝(19)之前,借助钨极惰性气体窄缝焊接来生成另一径向中间的管状环缝(21),以便把所述空心圆柱体(3a)进一步焊接连接起来。
4.按权利要求3所述的方法,其特征在于,首先把整个转子轴(1)的所有另外的径向中间的管状环缝(21)焊接起来,然后才把所有轴分段(5)的所有另外的、径向外部的管状环缝(19)焊接起来。
5.按权利要求3或4所述的方法,其特征在于,所述另外的径向中间的管状环缝(21)在径向上的厚度为2至20mm。
6.按上述权利要求之任一项所述的方法,其特征在于,金属保护气体电弧窄缝焊接是金属惰性气体电弧窄缝焊接或金属活性气体电弧窄缝焊接。
7.尤其用于涡轮机和/或发电机的转子轴,其特征在于,轴(1)借助按前述权利要求之任一项所述的方法制造出来。
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