CN107900496A - 一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,包括如下步骤:步骤一:法兰盘的待焊接的坡口为内凹的圆弧形,法兰盘坡口的根部与主轴的外壁之间留有间隙;步骤二:将主轴置于辊轮上,法兰盘套设在主轴上,在法兰盘上套装有对开式加热器,对法兰盘及主轴预热处理,采用分段对称定位焊将法兰盘与主轴固定焊接;步骤三:法兰盘与主轴焊接后,采用手工电弧焊对法兰盘的坡口进行封底焊接;步骤四:采用二氧化碳气体保护焊对法兰盘的坡口进行填充焊和盖面焊,填充焊时焊接导电嘴处于爬坡焊位置,盖面焊时导电嘴处于下坡焊位置;步骤五:焊接完成后对焊缝区域进行局部退火,缓冷至室温,完成焊接,本发明减少制造成本,焊接质量提高,有效提高焊接效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接方法,具体涉及一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法。
背景技术
目前主轴与法兰盘的连接形式为整体锻打而成,由于法兰盘的直径较主轴的外径大得多,整体制造的成本会很大,采用焊接形式(主轴和法兰盘分体锻打后再组焊)可以极大降低制造成本。但是由于主轴和法兰盘为45#中碳钢,其碳当量较高,淬硬性较高,因此焊接性较差,在焊接过程中极易因为焊接工艺制定不当而产生热裂纹、密集性气孔等缺陷,目前行业内主轴与法兰盘连接仍采用整体锻打结构。当主轴与法兰盘组合装配时,形成的组焊件几何尺寸较大,因此具有非常大的刚性和约束,从而在焊接过程中产生较大的内应力,再加上整个焊接过程时间较长,在焊接热循环过程中,从高温冷却时极易产生淬硬的马氏体组织,因此在主轴与法兰盘焊接时必须采取严格的工艺措施。
如公开号为CN103521887A的发明专利申请,公开了一种45钢与35CrMo铸钢的焊接工艺,工艺采用如下步骤:a.预热,盘芯和盘片置退火炉内以40-60℃/h的升温速度预热到300℃,保温1h出炉组对,并用煤气继续加热保温,使焊接过程始终保持200-250℃的预热温度;b.焊接方式,采用H08Mn2SiA焊丝,80%Ar+20%CO2的富氩CO2气体保护焊;c.焊接参数,焊丝直径为1.2mm,焊接电流为190-240A,焊接电压为28-32V,层间温度200-250℃,气体流量,15-20L×min-1,采用多层多道焊,焊道彼此重叠,重叠焊缝不少于焊缝宽度的1/3,同时每焊完一层用风铲捶击焊缝以消除应力,焊后进炉作消除应力热处理,其可大大降低约束应力,从而有效地控制了裂纹的出现。但是该方法无法适用于坡口深度较大、碳当量较高的45钢主轴与法兰盘的焊接。
发明内容
为克服现有技术中存在的厚壁45钢法兰盘与实心主轴的焊接问题,本发明提供了一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法。
本发明的技术方案为:一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,包括如下步骤:步骤一:法兰盘的待焊接的坡口为内凹的圆弧形,法兰盘坡口的根部与主轴的外壁之间留有间隙;
步骤二:将主轴置于辊轮上,法兰盘套设在主轴上,在法兰盘上套装有对开式加热器,对法兰盘及主轴预热处理,采用分段对称定位焊将法兰盘与主轴固定焊接;
步骤三:法兰盘与主轴焊接后,采用手工电弧焊对法兰盘的坡口进行封底焊接;
步骤四:采用二氧化碳气体保护焊对法兰盘的坡口进行填充焊和盖面焊,填充焊时焊接导电嘴处于爬坡焊位置,盖面焊时导电嘴处于下坡焊位置;
步骤五:焊接完成后对焊缝区域进行局部退火,缓冷至室温,完成焊接。
进一步地,所述步骤一中坡口处的切线与延伸线的夹角的角度为15°,钝边的厚度为3mm。
进一步地,所述步骤二中,对法兰盘及主轴预热处理,预热温度在200-250℃之间,升温梯度≤150℃。
进一步地,所述步骤二中,用对开式加热器对法兰盘的坡口及主轴的待焊区域进行加热,加热温度为300-400℃,保持加热时间在0.5-2h。
进一步地,所述步骤三中,对定位焊的起头和收尾处进行圆滑处理,定位焊起头和收尾之间长度为80-100mm。
进一步地,所述步骤三中,手工电弧焊时,先启动辊轮,使辊轮缓慢转动,确定焊接点位置使焊接接头呈微上坡状;焊接过程中采用摆动焊法,使熔敷金属与焊接坡口两侧边缘完全熔合,跳过最初的点固焊位置,保证整条焊缝的连贯与平滑,得到的焊缝表面呈内凹船形。
进一步地,所述步骤四中,进行二氧化碳气体保护之前,使焊接后的法兰盘的坡口的温度保持在200-250℃之间。
进一步地,所述步骤四中,进行二氧化碳气体保护焊时,焊丝位于焊接接头中心,起始焊时,进行单层一道焊接,随着层次的增加,同一层采用两道或多道焊焊接,并做好叠加顺序记号,当焊接接近坡口边缘时,焊丝应与坡口边缘保持一定距离,使焊缝与坡口边缘形成稍具凹形的圆滑过渡,焊层每增高20mm时作为停止点,对法兰盘与主轴的同心度检查;焊接过程中要及时清理残留药皮预防导致夹渣缺陷;熄弧时要适当延缓,将弧坑填满;在焊接过程中保持焊层的连续覆盖,随着焊层的增加,焊接电流和电弧电压应适当增大。
进一步地,所述步骤五,局部退火的方法:用对开式加热器对焊缝区进行加热,加热温度为600-700℃,升温速率不大于150℃/h,并保持温度在600-700℃条件下2-4h。
进一步地,所述对开式加热器由壳体、电阻带、隔板、保温棉、手柄、脚轮和锁紧连接螺栓构成,壳体的中部设置有与法兰盘相适配的通孔,通孔处设置有电阻带,电阻带环绕在半圆形的隔板上,隔板与壳体之间填充有保温棉,壳体的一侧设置有手柄,壳体的底部固定有脚轮,对开式加热器由锁紧连接螺栓将两个对半的开式加热器连接而成。
本发明的有益效果为:
(1)利用焊接法兰盘替代整体锻件极大地减少了制造成本;
(2)利用合理的焊接工艺确保焊接质量的稳定性;
(3)填充盖面采用二氧化碳气体保护焊,可有效提高焊接效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是法兰盘与主轴配合的结构示意图。
图2是法兰盘的结构示意图。
图3是法兰盘坡口的结构示意图。
图4是焊接后的结构示意图。
图5是对开式加热器的结构示意图。
图6是对开式加热器的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明,本实施例不构成对本发明的限制。
如图1、4所示,一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,包括主轴1、法兰盘2和焊接处3。
焊接时包括如下步骤:
(1)考虑到焊缝根部的熔透情况,如图2、3所示,将法兰盘2的坡口201设计为内凹的圆弧形,优选坡口201处的切线202与延伸线203的夹角的角度为15°,钝边204的厚度为3mm,并使法兰盘2的坡口201的根部205与主轴1的外壁之间留有2-6mm的间隙。
(2)先将法兰盘2的坡口201及主轴1的待焊区域100mm以内的油污、锈斑、杂质清理干净,将主轴1置于焊接辊轮上,然后将法兰盘2套设在主轴1上,定位后,调整法兰盘2的轴向尺寸,法兰盘2上套装有对开式加热器4,如图5、6所示,对开式加热器4由壳体401、电阻带402、隔板403、保温棉404、手柄405、脚轮406和锁紧连接螺栓407构成,壳体401的中部设置有与法兰盘相适配的通孔,通孔处设置有电阻带402,电阻带402环绕在半圆形的隔板403上,隔板403与壳体401之间填充有保温棉404,壳体401的一侧设置有手柄405,壳体401的底部固定有脚轮406,可以随时移动对开式加热器。通过锁紧连接螺栓407将两个对半的开式加热器连接,形成对开式加热器。用对开式加热器对法兰盘2的坡口201及主轴1的待焊区域进行加热,加热时温度为300-400℃,保持加热时间在0.5-2h。
(3)采用分段对称定位焊将法兰盘2与主轴1固定焊接:首先对法兰盘及主轴预热处理,预热温度在200-250℃之间,要求升温均匀,升温梯度≤150℃;其次,通过对开式加热器对焊接区域进行加热,加热温度为400-500℃,保温1-3小时,加热升温速度大于100℃/h,不大于125℃/ h,加热时用测电偶测量主轴1和法兰盘2的温度。焊接过程中,对定位焊的起头和收尾处进行圆滑处理,定位焊起头和收尾之间长度为80-100mm,定位焊时焊接电流比正常焊接时高10%~15%,确保定位焊时的质量,检查定位焊是否完好无缺陷,有缺陷需铲除并重新焊接。
(4)采用手工电弧焊对坡口201进行封底焊接:手工电弧焊的焊条选用E5015(J507)φ4.0焊条,焊条使用前先在温度为350℃的条件下烘干1小时,存放于保温筒,手工电弧焊的电流为150-170A。手工电弧焊时,先启动辊轮,使辊轮缓慢转动,确定焊接点位置使焊接接头呈微上坡状。焊接过程中采用摆动焊法,优选采用小电流焊接以减少焊缝中母材金属的熔合比,使熔敷金属与法兰盘2的坡口201两侧边缘完全熔合,跳过最初的点固焊位置,但必须保证整条焊缝的连贯与平滑,得到的焊缝表面呈内凹船形,底层焊接结束后去除焊渣、飞溅、氧化皮。
(5)采用二氧化碳气体保护焊对焊接后的坡口进行填充焊和盖面焊,填充焊时将焊接导电嘴处于爬坡焊位置,盖面焊时导电嘴处于下坡焊位置。进行二氧化碳气体保护之前,使焊接后的法兰盘2的坡口201处的温度保持在200-250℃之间。进行二氧化碳气体保护焊时,焊丝位于焊接接头中心,起始焊时,进行单层一道焊接,随着层次的增加,同一层采用两道或多道焊焊接,并做好叠加顺序记号,当接近坡口201边缘的焊道时,焊丝应与坡口201边缘保持一定距离,一般稍大于或等于焊丝的直径,使焊缝与坡口201边缘形成稍具凹形的圆滑过渡,既保证熔深又利于脱渣。进行气体保护焊时层道间需自然平滑过渡,不允许有突变区域,如有突变区域需打磨平缓。焊层每增高20mm时作为停止点,对法兰盘与主轴的同心度检查。焊接过程中要及时清理残留药皮预防导致夹渣缺陷。熄弧时要适当延缓,将弧坑填满。在焊接过程中保持连续覆盖,随着层次的增加焊接电流和电弧电压应适当增大,当焊接的温度过高时,不宜增大,并稍待降至160-250℃的层间控制温度再焊接。
(6)焊接完成后对焊缝区域进行局部退火,缓冷至室温后拆下对开式加热器,得到组焊件完成焊接。局部退火用对开式加热器对焊缝区进行加热,加热温度为600-700℃,升温速率不大于150℃/h,并保持温度在600-700℃条件下2-4小时。
根据参数关系及坡口大小设置工艺参数及层道叠加顺序,表1为试验所测得数据
表1 焊接工艺参数
I(A) | 200~260 | 200~260 | 200~260 | 200~260 |
U(V) | 25~32 | 25~32 | 25~32 | 25~32 |
u(r/min) | 300~340 | 400 | 560 | 590~600 |
B(mm) | 10 | 9 | 10 | 11 |
V(m/h) | 22.77 | 26.85 | 37.24 | 40.28 |
H(mm) | 3 | 3 | 3 | 3 |
ω(1/h) | 79.89 | 94.21 | 130.67 | 141.33 |
其中B为熔宽、I为焊接电流、U为电弧电压、u为辊轮架电机速度、v为主轴最外缘端点线速度、H为焊接层有效叠加厚度、ω为主轴的角速度。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,不用于限制本发明,本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤一:法兰盘的待焊接的坡口为内凹的圆弧形,法兰盘坡口的根部与主轴的外壁之间留有间隙;
步骤二:将主轴置于辊轮上,法兰盘套设在主轴上,在法兰盘上套装有对开式加热器,对法兰盘及主轴预热处理,采用分段对称定位焊将法兰盘与主轴固定焊接;
步骤三:法兰盘与主轴焊接后,采用手工电弧焊对法兰盘的坡口进行封底焊接;
步骤四:采用二氧化碳气体保护焊对法兰盘的坡口进行填充焊和盖面焊,填充焊时焊接导电嘴处于爬坡焊位置,盖面焊时导电嘴处于下坡焊位置;
步骤五:焊接完成后对焊缝区域进行局部退火,缓冷至室温,完成焊接。
2.根据权利要求1所述的一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,其特征在于:所述步骤一中坡口处的切线与延伸线的夹角的角度为15°,钝边的厚度为3mm。
3.根据权利要求1所述的一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,其特征在于:所述步骤二中,对法兰盘及主轴预热处理,预热温度在200-250℃之间,升温梯度≤150℃。
4.根据权利要求1所述的一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,其特征在于:所述步骤二中,用对开式加热器对法兰盘的坡口及主轴的待焊区域进行加热,加热温度为300-400℃,保持加热时间在0.5-2h。
5.根据权利要求1所述的一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,其特征在于:所述步骤三中,对定位焊的起头和收尾处进行圆滑处理,定位焊起头和收尾之间长度为80-100mm。
6.根据权利要求1所述的一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,其特征在于:所述步骤三中,手工电弧焊时,先启动辊轮,使辊轮缓慢转动,确定焊接点位置使焊接接头呈微上坡状;焊接过程中采用摆动焊法,使熔敷金属与焊接坡口两侧边缘完全熔合,跳过最初的点固焊位置,保证整条焊缝的连贯与平滑,得到的焊缝表面呈内凹船形。
7.根据权利要求1所述的一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,其特征在于:所述步骤四中,进行二氧化碳气体保护之前,使焊接后的法兰盘的坡口的温度保持在200-250℃之间。
8.根据权利要求1所述的一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,其特征在于:所述步骤四中,进行二氧化碳气体保护焊时,焊丝位于焊接接头中心,起始焊时,进行单层一道焊接,随着层次的增加,同一层采用两道或多道焊焊接,并做好叠加顺序记号,当焊接接近坡口边缘时,焊丝应与坡口边缘保持一定距离,使焊缝与坡口边缘形成稍具凹形的圆滑过渡,焊层每增高20mm时作为停止点,对法兰盘与主轴的同心度检查;焊接过程中要及时清理残留药皮预防导致夹渣缺陷;熄弧时要适当延缓,将弧坑填满;在焊接过程中保持焊层的连续覆盖,随着焊层的增加,焊接电流和电弧电压应适当增大。
9.根据权利要求1所述的一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,其特征在于:所述步骤五,局部退火的方法:用对开式加热器对焊缝区进行加热,加热温度为600-700℃,升温速率不大于150℃/h,并保持温度在600-700℃条件下2-4h。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种45#钢主轴与45#钢法兰盘焊接方法,其特征在于:所述对开式加热器由壳体、电阻带、隔板、保温棉、手柄、脚轮和锁紧连接螺栓构成,壳体的中部设置有与法兰盘相适配的通孔,通孔处设置有电阻带,电阻带环绕在半圆形的隔板上,隔板与壳体之间填充有保温棉,壳体的一侧设置有手柄,壳体的底部固定有脚轮,对开式加热器由锁紧连接螺栓将两个对半的开式加热器连接而成。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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CB02 | Change of applicant information | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 226001 No. 135 Zhong Xiu Zhong Lu, Jiangsu, Nantong Applicant after: Jintongling Technology Group Co., Ltd. Address before: 226001 No. 135 Zhong Xiu Zhong Lu, Jiangsu, Nantong Applicant before: Jiangsu Jintongling Fluid Machinery Technology Co., Ltd. |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180413 |