CN103394880B - 大型循环泵叶轮摆焊成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型循环泵叶轮摆焊成型方法，其步骤包括，将叶轮几何体分解成叶片、前盖板及后盖板；叶片的前、后盖板边倒坡口，用焊接方法将前盖板和后盖板过流面用叶片连接起来。本发明叶轮过流部位表面光洁，水力尺寸精准，叶轮动、静平衡试验准确，水泵效率高，产品质量好。焊接时按焊接工艺施焊，焊后变形小，达到图纸尺寸要求。焊接质量高，无缺陷，能满足国家探伤质量标准要求。

Description

大型循环泵叶轮摆焊成型方法

技术领域

本发明涉及一种叶轮制造及其成型方法，尤其涉及一种大型循环泵叶轮摆焊成型方法，属于材料加工工程技术领域。

背景技术

在泵的各零部件制造中，叶轮是泵制造中一个重要部件，叶轮有铸件、锻件两种形式。锻件经五轴加工中心加工成型，但对于铸造叶轮叶片数多，包角大的叶片打磨困难。叶轮过流部位表面粗糙度不均，叶片局部粗糙度低，影响水泵效率和产品质量；又因整体铸造叶轮木模结构复杂，木模变形大，铸造叶轮产生累计误差，铸造尺寸容易超差，另外整体铸造叶轮比分解后叶轮结构复杂，钢水冷却速度不均，收缩速度不同，叶片根部容易产生缺陷；锻件加工叶轮成本又高。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种大型循环泵叶轮摆焊成型方法，解决了现有技术中铸造叶轮加工工艺复杂、误差大的问题，而且本发明精度高，成本低。

本发明的技术方案包括下述步骤：

第一步，分别制作叶轮前盖板、叶片及叶轮后盖板模型，并浇注铸件；

第二步，前、后盖板过流部位表面完成精加工至成品尺寸，外表面及端面完成粗加工，预留5～8mm精加工余量；

第三步，对叶片工作面和背面进行打磨，确定叶片四角A、B、C、D基准点；并修整打磨前盖板线成型；

第四步，制作叶片摆焊工装；

第五步，在前盖板过流部位表面等分画出叶片入口安放位置点A1-An、出口安放位置点B1-Bn及位置线；n为叶片数；

第六步，将叶轮的前盖板吸入口朝下放在上述工装的工作台上，然后摆放叶片，叶片A点与前盖板上入口安放位置点A1重叠，叶片B点与前盖板上出口安放位置点B1重叠，叶片A点、B点之间弧线与前盖板面紧密贴合；

第七步，将各个叶片预摆放在前盖板上并用工装支撑，旋转摆焊工装上的刮板，对叶轮后盖板轮廓线形状进行修整；然后用工装刮板检查后盖板型线结果；

第八步，叶片打磨修整合格后，在叶片焊接位置打磨出60度的双面坡口，然后正式摆放叶片，旋转工装刮板使叶片通过后，安装后盖板，并检查叶片对应前盖板的安放位置；然后旋转工装刮板，修整叶片的后盖板曲线；修整通过后，放入叶轮后盖板，定位后，开始在前、后盖板上点焊；

第九步，点焊叶片固定前盖板和后盖板上，按焊接工艺要求对叶片进行施焊；

第十步，对组焊叶轮进行尺寸检查，叶轮开口检查；

第十一步，探伤检查；

第十二步，热处理，组焊叶轮放在热处理托架上，进行固溶化处理或调质处理；对摆焊成型的叶轮的圆根进行打磨和液体渗透检查；

第十三步，修整叶片吸入边圆角，精加工叶轮至图纸要求；修整叶片出口边至图纸要求；进行动、静平衡试验。

所述的第三步中，A点是叶片在前盖板吸入口处的安放点；B点是叶片在前盖板出口处的安放点；C点是叶片在后盖板吸入口处的安放点；D点是叶片在后盖板出口处的安放点。

所述的第三步中，采用等高线制作的空间样板检查打磨后的形线曲率，各叶片相互重量误差不超过0.5%。

所述的第五步中，安放位置点A1-An、B1-Bn之间相位角为叶片在前盖板上的包角。

所述的第四步中，制作叶片摆放工装包括下述步骤，将摆焊工装定位胎放在工作台中心，芯轴装配在定位胎中，刮板卡在芯轴上，然后在工作台上划出与定位胎同心的圆，直径为前盖板吸入口口径，按叶片数等分均布，在工作台上钻销子孔，使销钉在吸入口直径内侧，插入销钉，进行销钉定位。

所述的第六步中，前盖板放在工作台上后，定位销在内侧，按中心打表找正，保证前盖板与工装定位胎同心；叶片A点放在垫铁上，用定位销侧面顶在叶片A点，防止叶片滑动；将各叶片的A点、B点对应前盖板面入口安放位置点A1-An、出口安放位置点B1-Bn。

所述的第七步中，工装刮板的型线是后盖板过流曲面的中开面线。

所述的第八步中，叶片C点、D点位置摆放均布对应在后盖板的过流面C1-Cn、D1-Dn安放位置点上，对应点重合，后盖板安放位置点C1-Cn、D1-Dn之间相角为叶片在后盖板上的包角；并检查叶片C点、D点高度值是否符合图纸尺寸要求，确保各叶片C点和D点各对应点，长度相等并均布；用工装刮板检查盖板曲线，用工装支撑控制后盖板高度，确保前、后盖板同心，用工装支撑后盖板轴孔端面，检查叶片出口宽度和叶片焊接收缩量达到要求。

所述的第九步中，将叶片焊缝分成若干段，分段焊接，在叶片和过流部位刷大白粉，防止焊渣焊豆喷射，过流面做好防护后进行焊接，开始从大圆根方向的坡口处焊满，圆角不焊，从反方向用气刨方式清理焊逢，进行液体渗透PT检查，待PT检查合格后，为防止焊接应力导致叶轮焊接变形，多次调换焊接方向，然后再从反方向对称堆焊圆根，并且采取间断焊接，防止变形；进行焊接反方向堆焊圆根，每焊完一层要锤击焊缝消除应力，彻底清除气孔、飞溅、焊瘤和灰渣，同时须进行叶轮开口和后盖板面收缩值测量并作好记录，若发现焊接收缩量大及时采取支撑和调整焊接参数的措施，控制收缩，以后各层均按焊接顺序反复进行上述过程直至末层。

本发明的优点效果为，

1、从材料上；适用碳钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢等材料，应用范围广。

2、从精度上；叶片用等高截面样板检查打磨修整。叶片曲面精度准，由于叶片敞开，方便打磨，表面粗糙度高。

3、从成本上；将叶轮分解成三部分，结构简单，简化模型和操作，节约材料，降低成本。

4、从质量控制上；每枚叶片有4个定位基准点，与前、后盖板叶片等分点一一对应，因此叶片型线尺寸精度准确。均布效果好，另外叶轮前盖板和后盖板粗加工后组焊，过流曲面加工成型，质量均衡，平衡精度高。从铸造上看分体铸件比叶轮整体铸件缺陷小。

5、从效率上，叶轮分解成三部分，结构简单，制造方便。生产周期短。

综述，本发明叶轮过流部位表面光洁，水力尺寸精准，叶轮动、静平衡试验准确，水泵效率高，产品质量好。焊接时按焊接工艺施焊，焊后变形小，达到图纸尺寸要求。焊接质量高，无缺陷，能满足国家探伤质量标准要求。GB/T9443-2007《铸钢件液体渗透检测》。焊接后满足设计图纸尺寸要求。

附图说明

图1为本发明的叶片的结构示意图。

图2为本发明的叶片与前盖板结合的结构示意图。

图3为本发明叶片、前盖板及后盖板结合的结构示意图。

图4为本发明工装的结构示意图。

图中，1、工作台，2、叶轮前盖板，3、定位销，4、垫铁，5、定位胎，6、环卡子，7、芯轴，8、螺栓，9、刮板。

具体实施方式

以下参照附图，详细描述本发明。

实施例

叶轮以五枚叶片为例，如图所示，具体步骤如下。

第一步，分别制作叶轮前盖板、叶片及叶轮后盖板模型，并浇注铸件。

第二步，前、后盖板过流部位表面完成精加工至成品尺寸，外表面及端面完成粗加工，预留5～8mm精加工余量。

第三步，对叶片工作面和背面进行打磨，并采用等高线制作的空间样板检查打磨后的形线曲率，确定叶片四角A、B、C、D基准点，A点是叶片在前盖板吸入口处的安放位置点；B点是叶片在前盖板出口处的安放位置点；C点是叶片在后盖板吸入口处的安放位置点；D点是叶片在后盖板出口处的安放位置点。并修整打磨前盖板线成型，保证叶片厚度，打磨后用厚度千分尺检查厚度，每枚叶片检查重量，各叶片相互重量误差不超过0.5%。

第四步，设计制作叶片摆焊工装；将摆焊工装定位胎放在工作台中心，芯轴装配在定位胎中，刮板用环卡子卡在芯轴上，然后在工作台上划出与定位胎同心的圆，直径为前盖板吸入口口径，按叶片数等分均布，在工作台上钻销子孔，使销钉在吸入口直径内测，插入销钉，进行销钉定位。

第五步，根据叶片，在前盖板过流部位表面等分画出叶片入口安放位置点A1、A2、A3、A4、A5；出口安放位置点B1、B2、B3、B4、B5及位置线；安放位置点A、B之间相位角为叶片在前盖板上的包角。

第六步，将叶轮的前盖板吸入口朝下，按线放在工装工作台上，定位销在内侧，按中心打表找正，保证前盖板与定位胎同心。然后摆放叶片，叶片A点放在垫铁上，用定位销侧面顶在叶片A点，防止叶片滑动，叶片A点与前盖板上吸入口安放点A1重叠，B点与前盖板上出口安放点B1重叠，叶片AB弧线与前盖板面紧密贴合。将各叶片的A点、B点对应前盖板面吸入口端安放位置点A1、A2、A3、A4、A5；出口端安放位置点B1、B2、B3、B4、B5。

第七步，将各个叶片预摆放在前盖板上并用工装支撑，旋转摆焊工装上的刮板，对叶轮后盖板轮廓线形状进行修整；工装刮板的型线是后盖板过流曲面的中开面线。然后用工装刮板检查后盖板型线结果。

第八步，叶片打磨修整合格后，在叶片焊接位置打磨出60度的双面坡口，然后正式摆放叶片，旋转工装刮板使叶片通过后，安装后盖板，并检查叶片对应前盖板的安放位置；叶片C1、C2、C3、C4、C5；D1、D2、D3、D4、D5点位置摆放均布对应在后盖板的过流面C1、C2、C3、C4、C5；D1、D2、D3、D4、D5安放位置点上。对应点重合，后盖板安放位置点C、D之间相角为叶片在后盖板上的包角。

检查叶片C、D点高度值是否符合图纸尺寸要求，确保各叶片C和D各对应点长相等并均布，然后旋转工装刮板，修整叶片的后盖板曲线。用工装刮板检查曲线，工装刮板全部通过后，放入叶轮后盖板，用工装支撑控制后盖板高度，确保前、后盖板同心，用工装支撑后盖板轴孔端面，检查叶片出口宽度和叶片焊接收缩量达到要求。定位后，开始在前、后盖板上点焊。

第九步，点焊叶片固定前盖板和后盖板上，按焊接工艺要求对叶片进行施焊，根据焊缝的收缩情况，适当对叶片进行预热加温，将叶片焊缝分成若干段，分段焊接，在叶片和过流部位刷大白粉，防止焊渣焊豆喷射，过流面做好防护后进行焊接，开始从大圆根方向的坡口处焊满，圆角不焊，从反方向用气刨方式清理焊逢，进行液体渗透PT检查。GB/T9443-2007《铸钢件液体渗透检测》待PT检查合格后，为防止焊接应力导致叶轮焊接变形，多次调换焊接方向，然后再从反方向对称堆焊圆根，并且采取间断焊接，防止变形，进行焊接反方向堆焊圆根，每焊完一层要锤击焊缝消除应力，彻底清除气孔、飞溅、焊瘤和灰渣，同时须进行叶轮开口和后盖板面收缩值测量并作好记录，若发现焊接收缩量大及时采取支撑和调整焊接参数等措施，控制收缩，以后各层均按焊接顺序反复进行上述过程直至末层。

第十步，对组焊叶轮进行尺寸检查，叶轮开口检查。

第十一步，探伤检查，执行标准GB/T9443-2007《铸钢件液体渗透检测》。

第十二步，热处理，组焊叶轮放在热处理托架上，进行固溶化处理或调质处理。出、入炉吊装托架。防止叶轮吊装变形。对摆焊成型的叶轮的圆根进行打磨和液体渗透检查。

第十三步，修整叶片吸入边圆角，精加工叶轮至图纸要求。修整叶片出口边至图纸要求。进行动、静平衡试验。

本发明摆焊叶轮直径1000～2000mm最佳。

Claims (9)

1.大型循环泵叶轮摆焊成型方法，其特征在于包括下述步骤：

第一步，分别制作叶轮前盖板、叶片及叶轮后盖板模型，并浇注铸件；

第二步，前、后盖板过流部位表面完成精加工至成品尺寸，外表面及端面完成粗加工，预留5～8mm精加工余量；

第三步，对叶片工作面和背面进行打磨，确定叶片四角A、B、C、D基准点；并修整打磨前盖板线成型；

第四步，制作叶片摆焊工装；

第五步，在前盖板过流部位表面等分画出叶片入口安放位置点A1-An、出口安放位置点B1-Bn及位置线；n为叶片数；

第六步，将叶轮的前盖板吸入口朝下放在上述工装的工作台上，然后摆放叶片，叶片A点与前盖板上入口安放位置点A1重叠，叶片B点与前盖板上出口安放位置点B1重叠，叶片A点、B点之间弧线与前盖板面紧密贴合；

第七步，将各个叶片预摆放在前盖板上并用工装支撑，旋转摆焊工装上的刮板，对叶轮后盖板轮廓线形状进行修整；然后用工装刮板检查后盖板型线结果；

第八步，叶片打磨修整合格后，在叶片焊接位置打磨出60度的双面坡口，然后正式摆放叶片，旋转工装刮板使叶片通过后，安装后盖板，并检查叶片对应前盖板的安放位置；然后旋转工装刮板，修整叶片的后盖板曲线；修整通过后，放入叶轮后盖板，定位后，开始在前、后盖板上点焊；

第九步，点焊叶片固定前盖板和后盖板上，按焊接工艺要求对叶片进行施焊；

第十步，对组焊叶轮进行尺寸检查，叶轮开口检查；

第十一步，探伤检查；

第十二步，热处理，组焊叶轮放在热处理托架上，进行固溶化处理或调质处理；对摆焊成型的叶轮的圆根进行打磨和液体渗透检查；

第十三步，修整叶片吸入边圆角，精加工叶轮至图纸要求；修整叶片出口边至图纸要求；进行动、静平衡试验。

2.根据权利要求1所述的大型循环泵叶轮摆焊成型方法，其特征在于所述的第三步中，A点是叶片在前盖板吸入口处的安放点；B点是叶片在前盖板出口处的安放点；C点是叶片在后盖板吸入口处的安放点；D点是叶片在后盖板出口处的安放点。

3.根据权利要求1所述的大型循环泵叶轮摆焊成型方法，其特征在于所述的第三步中，采用等高线制作的空间样板检查打磨后的形线曲率，各叶片相互重量误差不超过0.5%。

4.根据权利要求1所述的大型循环泵叶轮摆焊成型方法，其特征在于所述的第四步中，制作叶片摆焊工装包括下述步骤，将摆焊工装定位胎放在工作台中心，芯轴装配在定位胎中，刮板卡在芯轴上，然后在工作台上划出与定位胎同心的圆，直径为前盖板吸入口口径，按叶片数等分均布，在工作台上钻销子孔，使销钉在吸入口直径内侧，插入销钉，进行销钉定位。

5.根据权利要求1所述的大型循环泵叶轮摆焊成型方法，其特征在于所述的第五步中，安放位置点A1-An、B1-Bn之间相位角为叶片在前盖板上的包角。

6.根据权利要求1所述的大型循环泵叶轮摆焊成型方法，其特征在于所述的第六步中，前盖板放在工作台上后，定位销在内侧，按中心打表找正，保证前盖板与工装定位胎同心；叶片A点放在垫铁上，用定位销侧面顶在叶片A点，防止叶片滑动；将各叶片的A点、B点对应前盖板面吸入口端安放位置点A1-An、出口端安放位置点B1-Bn。

7.根据权利要求1所述的大型循环泵叶轮摆焊成型方法，其特征在于所述的第七步中，工装刮板的型线是后盖板过流曲面的中开面线。

8.根据权利要求1所述的大型循环泵叶轮摆焊成型方法，其特征在于所述的第八步中，叶片C点、D点位置摆放均布对应在后盖板的过流面C1-Cn、D1-Dn安放位置点上，对应点重合，后盖板安放位置点C1-Cn、D1-Dn之间相角为叶片在后盖板上的包角；并检查叶片C点、D点高度值是否符合图纸尺寸要求，确保各叶片C点和D点各对应点，长度相等并均布；用工装刮板检查盖板曲线，用工装支撑控制后盖板高度，确保前、后盖板同心，用工装支撑后盖板轴孔端面，检查叶片出口宽度和叶片焊接收缩量达到要求。

9.根据权利要求1所述的大型循环泵叶轮摆焊成型方法，其特征在于所述的第九步中，将叶片焊缝分成若干段，分段焊接，在叶片和过流部位刷大白粉，防止焊渣焊豆喷射，过流面做好防护后进行焊接，开始从大圆根方向的坡口处焊满，圆角不焊，从反方向用气刨方式清理焊缝，进行液体渗透PT检查，待PT检查合格后，为防止焊接应力导致叶轮焊接变形，多次调换焊接方向，然后再从反方向对称堆焊圆根，并且采取间断焊接，防止变形，进行焊接反方向堆焊圆根，每焊完一层要锤击焊缝消除应力，彻底清除气孔、飞溅、焊瘤和灰渣，同时须进行叶轮开口和后盖板面收缩值测量并作好记录，若发现焊接收缩量大及时采取支撑和调整焊接参数的措施，控制收缩，以后各层均按焊接顺序反复进行上述过程直至末层。