CN105149827B - 电动客车电机机座的焊接方法 - Google Patents

电动客车电机机座的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动客车电机机座的焊接方法。该方法包括以下步骤：(1)统一选用热轧钢板制成圆筒、机座脚、外罩、用于构成内循环水道的水道筋板；(2)搭焊内循环水道；(3)在内循环水道上搭焊外罩；(4)在外罩上搭焊进水管接头和出水管接头；(5)使用试压装置对焊接后的内循环水道进行试漏检查；(6)为总成搭焊；(7)对上述各零部件进行打磨；(8)按整体退火处理；(9)对退火后的内循环水道内腔进行发黑处理；(10)对机座构件进行精加工。本发明的电机机座采用焊接结构，其结构设计合理，连接牢固，能够保证有效降低电机温度，电机机座正常工作时不变形，从而保证了电机的正常工作。

Description

电动客车电机机座的焊接方法
技术领域
本发明涉及一种电动客车电机机座的焊接方法。
背景技术
现有技术中，电机机座多采用为铸件，需要铸造模具，其生产过程中废品率高，生产周期长，生产成本也相应较高。
中国专利申请号201410644507.0公开了一种焊接式电机机座，包括筒体、底座；底座通过支撑板焊接连接在筒体下部；进一步改进在于：筒体外壁设有若干加强筋板；筒体内壁设有若干肋条；肋条的数量是5～9以内的奇数。该发明为焊接件，无需大型铸造模具，制造周期短，废品率低，制造成本低，冷却降温效果好。
上述的焊接式电机机座由于采用的是自然冷却的方式，结构相应简单。焊接工艺也相对简单一些。对于电动客车的电机机座，由于采用了循环水冷却方式，其结构相应更加复杂，焊接工艺要求也相应更高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电动客车电机机座的的焊接方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，电动客车电机机座的焊接方法，其中焊接式电动客车电机机座包括圆筒、机座脚、外罩、内循环水道；
圆筒由钢板卷成为圆形且两端接口对接；4个机座脚为长条状铸钢件且分别与圆筒筒体的上部两侧焊接，每个机座脚的一端以斜面与圆筒的筒体外侧焊接；
内循环水道呈螺旋形包覆焊接在圆筒的筒体外周，外罩覆盖在内循环水道上面，内循环水道的一端为进水端，另一端为出水端，进水端和出水端分别与外罩上面所设的进水管接头和出水管接头焊接；
包括以下步骤：
(1)统一选用热轧钢板，分别预先制成圆筒、机座脚、外罩、用于构成内循环水道的水道筋板，以及方形支脚、接线盒；
(2)在专用工装上用水道筋板搭焊内循环水道，将弧形的水道筋板环绕圆筒外周呈螺旋形进行搭焊，并对称均匀点焊加固；
(3)在内循环水道上搭焊外罩并焊两头环焊缝；
(4)在外罩上割孔，使用专用工装在外罩上搭焊进水管接头和出水管接头；
(5)使用试压装置对焊接后的内循环水道进行试漏检查，试验压力为0.4MPa，历时5min，并对发现有渗漏部位进行补焊修复；
(6)为总成搭焊，在总成工装上搭焊已经制成的其他零部件，包括搭焊四个机座脚、三个方形支脚、接线盒及法兰板；
(7)按照焊接工艺对上述各零部件进行焊接并打磨；
(8)按整体退火处理，加热速度100～150℃/小时，加热温度650℃，保温时间为4小时，随炉冷至300℃以下出炉空冷；经过退火处理后，再次消除了筒体及整体构件的内应力；
(9)对退火后的内循环水道的内腔按按GB/T15519《化学转化膜铆铁黑色氧化膜规范和试验方法》进行发黑处理，从而对内循环水道起到防腐效果；
(10)按照电机机座加工要求，对机座构件进行精加工。
作为优选，步骤(1)中圆筒按以下步骤制作：
采用Q345B热轧钢板，通过数控火焰下料设备进行毛坯下料并打磨去渣，然后在四辊卷板机上卷圆；
圆筒的对接焊缝接头采用双面V形坡口，然后采用CO2气体保护焊打底，使用埋弧焊进行焊接，并对焊缝进行无损探伤，如焊缝经无损探伤后发现缺陷必须返修；
圆筒应在焊接后用样板检查校圆，要求圆弧曲率尽量均匀；
最后对圆筒外径及端面进行精加工，并车出水道筋板的螺旋形位置线，方便后续搭焊。
作为优选，步骤(1)中热轧钢板为Q345B热轧钢板。
作为优选，步骤(6)中机座脚的焊接方法采用熔化极气体保护电弧焊，包括打底焊接和盖面焊接：
打底焊接采用氩气/二氧化碳混合气体保护焊，焊丝选用Φ1.2mm，焊丝牌号为：ER50-6，混合气体比例为Ar∶CO2＝80％∶20％，气体流量为20～22L/min；焊接电弧电压为27～28V，焊接电流为260～280A，焊接速度为160～200mm/min；氩气/二氧化碳混合气体保护焊打底的每层焊层厚度控制在3～5mm；
盖面焊接采用氩气/二氧化碳混合气体保护焊，焊丝选用Φ1.2mm，焊丝牌号为：ER50-6，焊道数为1道，混合气体比例为Ar∶C02＝80％∶20％，气体流量为20～22L/min；焊接电弧电压为32～36V，焊接电流为320～360A，焊接速度为280～300mm/min。
本发明的有益效果是：
电机机座整体设计采用焊接结构将整体式的电机机座进行部件拆分，再进行拼焊、焊接。本发明解决了电机机座在工作中受热、受力变形(保证电机机座正常工作时不变形、有效降低电机温度)的问题，从而保证了电机正常工作。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例的焊接式电动客车电机机座主视图。
图2是本发明实施例的焊接式电动客车电机机座主视图(圆筒半剖)。
图3是本发明实施例的焊接式电动客车电机机座左视图。
图4是本发明实施例的焊接式电动客车电机机座右视图。
图5是本发明实施例的焊接式电动客车电机机座俯视图。
图6是本发明实施例的法兰板环焊示意图。
图7是本发明实施例的法兰板结构示意图。
图中标记，1-圆筒，2-铭牌座，3-水道筋板，4-外罩，5-机座脚，6-方板，7-接线盒，8-方形支脚，9-螺纹板，10-进水管接头，11-出水管接头，12-法兰板。
具体实施方式
图1是一种焊接式电动客车电机机座，由圆筒1、铭牌座2、机座脚5、外罩4、接线盒7组成。
圆筒1是由钢板卷成为圆形筒体，并且圆形筒体的两端接口对接后以焊接连接。
4个机座脚5为长条状的铸钢件，4个机座脚分别与圆筒筒体的上部两侧焊接，且每个机座脚的一端以斜面与圆筒1筒体外侧焊接(图1、3、4)。
内循环水道是由若干块弧形的水道筋板3以设定的间距呈螺旋形包覆在圆筒筒体外周构成。水道筋板3环绕在圆筒1筒体外周并且呈螺旋形焊接在圆筒的外周，外罩4覆盖在螺旋形的水道筋板上面，使得相邻的水道筋板之间的空隙构成螺旋形的内循环水道(图5)。内循环水道的一端为进水端，另一端为出水端，内循环水道的进水端和出水端分别与设在外罩上两侧的进水管接头10和出水管接头11焊接。
在圆筒1的两侧还设有用于设置温度传感器的圆孔，并且用方板6遮挡圆孔。
铭牌座2设在圆筒的上面，并在圆筒1的下部一侧设有接线盒7。
该电动客车电机的机座安装方式为悬挂式，即4个机座脚朝上与安装面连接。为便于摆放，在圆筒1筒体的下面两端分别焊有3个方形支脚8，圆筒的其中一端焊有2个方形支脚，另一端焊有1个方形支脚，方形支脚的下端均为矩形，便于电机机座稳定摆放。
该电机机座采用焊接式结构，即所有零部件均通过焊接连接为一个整体电机机座。
以下是该电机机座的焊接工艺，分为零部件预制加工和电机机座总成焊接两个部分。
一、零部件加工工艺
零部件包括圆筒1、铭牌座2、水道筋板3、外罩4、机座脚5、方板6、接线盒7、方形支脚8、螺纹板9、进水管接头10、出水管接头11、法兰板12。
所有原材料采购厂家统一，保证了原材料质量。并且焊接件设计时，所有零部件材质选用综合性能好的Q345B热轧钢板。Q345B热轧钢板具有低温性能好，焊接性能和可切削性能好等优点，采用Q345B热轧钢板既能够保证焊接件强度，又同时保证了焊接件的焊接性能。
通过统一所有零部件的材质，保证了焊接件焊接接头化学成分、金属组织和机械性能的均匀性。并且，因为相同材质线膨胀系数一致，材质统一后电机机座在长期受热环境中不会产生附加应力，确保了机座焊接件在使用中不变形。
1)圆筒1的加工工艺(图2)：
工艺流程：数控火焰下料---打磨---卷圆---坡口---焊接---车。
工艺内容：圆筒1的原材料为Q345B热轧钢板，通过数控火焰下料设备进行毛坯下料并打磨去渣，然后在四辊卷板机上卷圆。热轧钢板的生产存在性能不稳定的问题，钢板内在残余应力的大小分布不均，应力状态较为复杂。板材卷圆时发生塑性变形，可以使内应力重新分布、应力大小均匀，由此可以有效防止电机工作(受力、受热)时机座变形。
圆筒的对接焊缝接头采用双面V形坡口，然后采用CO2气体保护焊打底，使用埋弧焊进行焊接，并对焊缝进行无损探伤(如焊缝经无损探伤后发现缺陷必须返修)。圆筒焊接过程中，由于焊接热影响造成焊缝及附近区域变形，因此应在焊接后校圆。校圆时应随时用样板检查，要求圆弧曲率尽量均匀。
最后在卧式车床上对圆筒外径及端面进行精加工，并车出水道筋板螺旋位置线，方便后续搭焊。
2)铭牌座2的加工工艺(图2)：
工艺流程：数控火焰下料---打磨。
工艺内容：铭牌座2的原材料为Q345B钢板，通过激光切割机进行毛坯下料并去渣、打磨，完工后进行整体组焊。
3)水道筋板3的加工工艺(图5)：
工艺流程：剪板下料---成型(弯圆)。
工艺内容：水道筋板3的原材料为Q345B钢板，通过数控剪板机进行下料，然后在专用成型模上进行弯曲成型。
4)外罩4的加工工艺：
工艺流程：剪板下料---折弯(预弯)---卷圆---焊接。
工艺内容：外罩4的原材料为Q345B钢板，通过数控剪板机进行下料，然后在折弯机上对钢板两头进行预弯，预弯结束后进行筒体卷圆并焊对接焊缝及焊缝打磨。
5)机座脚5的加工工艺：
工艺流程：铸造---铣。
工艺内容：由于机座脚5为受力件，材质Q345B，因此考虑机座脚5采用了效率高、成本低的整体铸造成型工艺，而且铸钢件焊接性能良好不影响机座整体力学性能。机座脚毛坯采用铸钢件成型，铸造成型后，进行根据产品装配要求进行铣平面(焊前加工)。
6)方板6的加工工艺：
工艺流程：数控火焰下料---打磨---钻。
工艺内容：方板6的原材料为Q345B钢板，通过激光切割机进行毛坯下料并去渣、打磨，并加工工艺孔。
7)接线盒7的加工工艺：
工艺流程：搭焊---焊接---打磨。
工艺内容：通过单件激光下料成型及加工接线柱螺纹孔，然后进行部件拼焊焊接，完工后进行整体组焊。
8)方形支脚8的加工工艺：
工艺流程：数控火焰下料---打磨。
工艺内容：此件原材料为Q345B钢板，通过激光切割机进行毛坯下料并去渣、打磨，完工后进行整体组焊。
9)螺纹板9的加工工艺：
工艺流程：数控火焰下料---打磨
工艺内容：此件原材料为Q345B钢板，通过激光切割机进行毛坯下料并去渣、打磨，完工后进行整体组焊。在螺纹板9上设有与内循环水道连通的出水口，并用堵头封闭，以便将内循环水道的存水放出。
10)进水管接头10和出水管接头11的加工工艺：
工艺流程：锯床下料---车---气割。
工艺内容：两个水管接头毛坯采用Q345B圆钢，采用卧式带锯床进行下料，再进行车加工至图纸尺寸，然后使用数控加工中心加工圆弧(保证与筒体配合)。
二、电机机座总成焊接工艺：
工艺流程：1)水道搭焊；2)罩壳搭焊、罩壳焊接、打磨；3)水管接头搭焊、水管焊接；4)水道试压；5)总成搭焊；6)总成焊接、打磨；7)退火(去应力)；8)发黑；9)机加工。
电机机座焊接工艺(在各零部件备料完成后)：
第一步在专用工装上搭焊内循环水道，在筒体表面将水道筋板3按螺旋线进行搭焊，并对称均匀点焊加固(图5)。
第二步搭焊水道外罩4并焊两头环焊缝(图2、6、7)。
考虑到电机的发热量大，内循环水道设计的截面高度较高。内循环水道的两侧采用了圆环形的法兰板12封堵。焊接法兰板时，圆筒与法兰板、法兰板与外罩需要两道焊缝连接，但采用两道焊缝在焊接成型后两道焊缝之间存在凹坑，影响产品外观质量。经过多次焊接试验，按照盖面焊焊接工艺参数，通过人工手动摆弧方式，实现了一道焊缝(焊缝宽度21mm)完成圆筒、法兰板、外罩的焊接连接，实现了很好的焊缝成型。
为了保证焊缝质量和外观均匀，采用变频式旋转焊接变位机，通过变频控制旋钮调节旋转速度(即焊接速度)在120～140mm/min，有效控制焊缝高度3～5mm。
第三步在外罩上割孔，使用专用工装在外罩4上搭焊进水管接头10和出水管接头11并焊接，完成内循环水道的焊接；同时搭焊方板6及铭牌座2，并焊接打磨(图5)。
第四步使用试压装置对内循环水道进行试漏检查，试验压力为0.4MPa，历时5min，并对发现有渗漏部位进行补焊修复。
第五步为总成搭焊，在总成工装上搭焊各个零部件。其工艺内容包括搭焊四个机座脚5、三个方形支脚8、接线盒7(图3、4)。
其中机座脚5的焊接方式采用熔化极气体保护电弧焊，焊接工艺参数如下：
1)打底焊接：焊丝选用Φ1.2mm牌号为：ER50-6，混合气体比例为Ar∶C02＝80％∶20％，气体流量为20～22L/min；
焊接电弧电压为27～28V，焊接电流为260～280A，焊接速度为160～200mm/min；
氩气/二氧化碳混合气体保护焊打底的每层焊层厚度控制在3～5mm范围内；
2)盖面焊接：焊丝选用Φ1.2mm牌号为：ER50-6，焊道数为1道，混合气体比例为Ar∶C02＝80％∶20％，气体流量为20～22L/min；
焊接电弧电压为32～36V，焊接电流为320～360A，焊接速度为280～300mm/min；
第六步按照焊接工艺对各部件进行焊接并打磨。
第七步按整体退火处理，加热速度100～150℃/小时，加热温度650℃，保温时间为4小时，随炉冷至300℃以下出炉空冷。经过退火处理后，再次消除了筒体及整体构件的内应力。
第八步对退火后的内循环水道的内腔按GB/T15519《化学转化膜铆铁黑色氧化膜规范和试验方法》进行发黑处理，从而对内循环水道起到防腐效果。
第九步按照电机机座加工要求，对机座构件进行精加工。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.电动客车电机机座的焊接方法，其特征在于，所述焊接式电动客车电机机座包括圆筒、机座脚、外罩、内循环水道；
所述圆筒由钢板卷成为圆形且两端接口对接；4个所述机座脚为长条状铸钢件且分别与圆筒筒体的上部两侧焊接，每个机座脚的一端以斜面与圆筒的筒体外侧焊接；
所述内循环水道呈螺旋形包覆焊接在圆筒的筒体外周，所述外罩覆盖在内循环水道上面，所述内循环水道的一端为进水端，另一端为出水端，所述进水端和出水端分别与外罩上面所设的进水管接头和出水管接头焊接；
包括以下步骤：
(1)统一选用热轧钢板，分别预先制成圆筒、机座脚、外罩、用于构成内循环水道的水道筋板，以及方形支脚、接线盒；
(2)在专用工装上用水道筋板搭焊内循环水道，将弧形的水道筋板环绕圆筒外周呈螺旋形进行搭焊，并对称均匀点焊加固；
(3)在内循环水道上搭焊外罩并焊两头环焊缝；
(4)在外罩上割孔，使用专用工装在外罩上搭焊进水管接头和出水管接头；
(5)使用试压装置对焊接后的内循环水道进行试漏检查，试验压力为0.4MPa，历时5min，并对发现有渗漏部位进行补焊修复；
(6)为总成搭焊，在总成工装上搭焊已经制成的其他零部件，包括搭焊四个机座脚、三个方形支脚、接线盒及法兰板；
(7)按照焊接工艺对上述各零部件进行焊接并打磨；
(8)按整体退火处理，加热速度100～150℃/小时，加热温度650℃，保温时间为4小时，随炉冷至300℃以下出炉空冷；经过退火处理后，再次消除了筒体及整体构件的内应力；
(9)对退火后的内循环水道内腔按GB/T15519《化学转化膜铆铁黑色氧化膜规范和试验方法》进行发黑处理，从而对内循环水道起到防腐效果；
(10)按照电机机座加工要求，对机座构件进行精加工。
2.根据权利要求1所述电动客车电机机座的焊接方法，其特征在于：步骤(1)中所述圆筒按以下步骤制作：
采用Q345B热轧钢板，通过数控火焰下料设备进行毛坯下料并打磨去渣，然后在四辊卷板机上卷圆；
圆筒的对接焊缝接头采用双面V形坡口，然后采用CO2气体保护焊打底，使用埋弧焊进行焊接，并对焊缝进行无损探伤，如焊缝经无损探伤后发现缺陷必须返修；
圆筒应在焊接后用样板检查校圆，要求圆弧曲率尽量均匀；
最后对圆筒外径及端面进行精加工，并车出水道筋板的螺旋形位置线，方便后续搭焊。
3.根据权利要求1所述电动客车电机机座的焊接方法，其特征在于：步骤(1)中所述热轧钢板为Q345B热轧钢板。
4.根据权利要求1所述电动客车电机机座的焊接方法，其特征在于：步骤(6)中所述机座脚的焊接方法采用熔化极气体保护电弧焊，包括打底焊接和盖面焊接：
所述打底焊接采用氩气/二氧化碳混合气体保护焊，焊丝选用Φ1.2mm，焊丝牌号为：ER50-6，混合气体比例为Ar∶CO2＝80％∶20％，气体流量为20～22L/min；焊接电弧电压为27～28V，焊接电流为260～280A，焊接速度为160～200mm/min；氩气/二氧化碳混合气体保护焊打底的每层焊层厚度控制在3～5mm；
所述盖面焊接采用氩气/二氧化碳混合气体保护焊，焊丝选用Φ1.2mm，焊丝牌号为：ER50-6，焊道数为1道，混合气体比例为Ar∶CO2＝80％∶20％，气体流量为20～22L/min；焊接电弧电压为32～36V，焊接电流为320～360A，焊接速度为280～300mm/min。
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