CN109570675B - 一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法 - Google Patents
一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法,该方法具体包括以下步骤:步骤一,确定钎焊段和塞焊段/角焊段;步骤二,焊前工件准备;步骤三,准备钎料;步骤四,钎焊;步骤五,预热;步骤六,塞焊;步骤七,焊后消应力:焊接完成后进行进炉消应力处理;步骤六,打磨探伤。本发明的组合焊接方法通过采用钎焊+塞焊/角焊代替制造成功率低的钎焊。制造过程中的关键为确定钎焊+塞焊/角焊在整个叶片的比例,确定完比例后,辅助于围带设计,氮气压盖、对中盘工装,钎焊卡子,增加叶轮支撑,提高焊接质量,更有益于提高叶轮焊接成型成功率,成本低。
Description
技术领域
本发明属于离心压缩机叶轮制造领域,涉及小直径大稍度离心叶轮,具体涉及一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法。
背景技术
目前,在工业制造中,具有小直径、大稍度叶片特点的叶轮由于其在特定应用领域具有优点,使用制造频率越来越多。而整体铣制的工艺方法由于其成本问题较少被企业使用,两体焊接是企业青睐的经济而有效的工艺成型方法。角焊、塞焊、钎焊是目前企业常用的三种两体成型方法。由于三种成型方法的特点差异性,目前企业均采用单一的成型方法进行叶轮制造。
角焊由于需要焊条从流道内进行焊接,且要求焊条倾角≥20°,对于小直径,尤其是直径小于200mm的叶轮,且叶片稍度大的叶轮无法实施。且由于叶轮直径小,若采用塞焊,则可能出现由于叶顶尺寸小,叶片与叶片之间的距离小,而无法实现相对应的塞焊槽的加工,从而无法采用塞焊进行成轮。
钎焊需要铺设钎料,钎料为80%纯度以上金基钎料,且钎焊质量与叶片结构关系大,对于叶片稍度大的叶轮,在制造过程中焊缝容易出现开裂、钎料未融合等质量问题。而塞焊由于需要在轮盘或盖上开设塞焊槽,塞焊槽的开设对叶轮结构要求苛刻,对于小直径、叶片稍度大的叶轮,由于空间位置过小,在叶轮进风口处塞焊槽无法开设,则无法进行塞焊制造,因此,需要一种工艺方法经济且高质量的制造该种结构叶轮。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于,提供一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法,解决现有技术中小直径大稍度离心叶轮的焊接成型成功率低下的技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案予以实现:
一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法,该方法具体包括以下步骤:
步骤一,确定钎焊段和塞焊段:
在小直径大稍度离心叶轮的叶片上,沿着叶片的叶顶长度方向,从出气边到进气边依次分为塞焊段和钎焊段,所述的塞焊段的长度与所述的钎焊段的长度之和为叶顶长度;所述的塞焊段的长度为叶顶长度的28%~68%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的32%~72%;
步骤二,焊前工件准备:
轮盖按照塞焊段的位置进行塞焊槽加工;轮盘上加工围带;采用砂纸打磨轮盖与叶片配合面,使用对中盘将轮盘与轮盖拼装在一起,轮盖与叶顶研磨叶片顶钎焊段的位置保证间隙≤0.05mm;清理轮盖、轮盘、叶片表面,保证其表面清洁无油污;
步骤三,准备钎料:
按照叶片与轮盖接触面准备钎料,清理钎料,保证钎料清洁无油污;
步骤四,钎焊:
采用工装卡子对轮盘轮盖进行紧固,保证每个叶片处均装有一件工装卡子,将紧固好的叶轮进炉钎焊;
步骤五,预热:
等钎焊结束后,叶轮出炉后,将工装卡子拆卸下来,将轮盖与轮盘上的围带进行焊接,将轮盘和轮盖整体进炉预热,预热温度控制在250℃~300℃范围内;
步骤六,塞焊:
对塞焊段进行焊接,所述的塞焊段的焊接结构为塞焊;
步骤七,焊后消应力:
焊接完成后进行进炉消应力处理;
步骤八,打磨探伤:
消完应力后,对焊缝进行打磨探伤,探伤合格后,小直径大稍度离心叶轮制造结束。
本发明还具有如下技术特征:
步骤一中,所述的塞焊段的长度为叶顶长度的28%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的72%。
步骤四中,将钎料准备好后,使用粘接剂将钎料固定在叶片上,使用工装卡子使用对中盘将轮盘与轮盖拼在一起,保证每个叶片上有一个工装卡子,钎焊温度控制在990℃~1010℃范围内。
步骤六中,所述的塞焊段的焊接具体过程为:
将氩气压盖安装在轮盖上,通过氩气压盖的工艺孔进行通氩气,氩气从围带的工艺孔中排除,形成氩气通道,钨极氩弧焊焊过程中全程通氩气;
采用钨极氩弧焊打底焊,钨极氩弧焊焊接共2~3层,逐层焊接,每个叶片全部焊接完一层后,采用钢刷清理干净焊道上的焊渣,确定无裂纹及未融合后,再焊接下层,每一层焊接均为对称施焊;
打底焊完打磨进行着色探伤,确定探伤无缺陷后采用手工电弧焊进行盖面焊,每层焊接工艺过程相同,焊接过程中小直径大稍度离心叶轮温度不得低于150℃。
所述的进炉消应力处理过程中,升温速率≤50℃/h,升温至600℃后,保温4h。
本发明还保护一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法,该方法具体包括以下步骤:
步骤一,确定钎焊段和角焊段:
在小直径大稍度离心叶轮的叶片上,沿着叶片的叶顶长度方向,从出气边到进气边依次分为角焊段和钎焊段,所述的钎焊段的长度与所述的角焊段的长度之和为叶顶长度;所述的角焊段的长度为叶顶长度的28%~48%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的52%~72%;
步骤二,焊前工件准备:
采用砂纸打磨轮盖与叶片配合面,使用对中盘将轮盘与轮盖拼装在一起,轮盖与叶顶研磨叶片顶钎焊段的位置保证间隙≤0.05mm;清理轮盖、轮盘、叶片表面,保证其表面清洁无油污;
步骤三,准备钎料:
按照叶片与轮盖接触面积进行准备钎料,清理钎料,保证钎料清洁无油污;
步骤四,钎焊:
采用工装卡子对轮盘、轮盖进行紧固,保证每个叶片安装一套工装卡子,将紧固好的叶轮进炉钎焊;
步骤五,预热:
等钎焊结束后,叶轮出炉后,将工装卡子拆卸下来,将轮盖与轮盘上的围带进行焊接,将轮盘和轮盖整体进炉预热,预热温度控制在250℃~300℃范围内;
步骤六,角焊:
对角焊段进行焊接,所述的角焊段的焊接结构为角焊;
步骤七,焊后消应力:
焊接完成后进行进炉消应力处理;
步骤八,打磨探伤:
消完应力后,对焊缝进行打磨探伤,探伤合格后,小直径大稍度离心叶轮制造结束。
步骤一中,所述的角焊段的长度为叶顶长度的28%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的72%。
步骤六中,所述的角焊段的焊接具体过程为:手工电弧焊打底,打磨着色探伤合格后采用手工电弧焊进行盖面焊;焊接过程中小直径大稍度离心叶轮温度不得低于150℃。
本发明与现有技术相比,具有如下技术效果:
本发明的组合焊接方法通过采用钎焊+塞焊或钎焊+角焊代替制造成功率低的钎焊。制造过程中的关键为确定钎焊和塞焊或角焊在整个叶片的比例,确定完比例后,辅助于围带设计,氮气压盖、工装卡子、对中盘工装,增加叶轮支撑,提高焊接质量,更有益于提高叶轮焊接成型成功率,成本低。
附图说明
图1是小直径大稍度离心叶轮的整体结构示意图。
图2是轮盘和叶片的结构示意图。
图3是实施例1至3的轮盘轮盖及氮气压盖装配图。
图4是实施例4至6的轮盘轮盖及氮气压盖装配图。
图5是氮气压盖图。
图中各个标号的含义为:1-轮盘,2-叶片,3-轮盖,4-进气边,5-出气边,6-塞焊槽,7-坡口,8-氮气压盖。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
本发明中的小直径大稍度离心叶轮,如图1至图5所示,包括轮盘1,轮盘1上沿着径向布设有多个结构相同的叶片2,叶片2上盖合有轮盖3。叶片2位于轮盘1中心的一侧为进气边4,叶片2位于轮盘1边缘的一侧为出气边5。
优选的,叶片数为19个。
优选的,本发明中的小直径大稍度离心叶轮的材料为合金钢或不锈钢。
本发明中的小直径大稍度离心叶轮的直径≤200mm,叶片稍度≥15°,具有直径小、叶片稍度大的特点。
以下给出本发明的具体实施例,需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1:
本实施例给出一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法,该方法具体包括以下步骤:
步骤一,确定钎焊段和塞焊段:
在小直径大稍度离心叶轮的叶片上,沿着叶片的叶顶长度方向,从出气边到进气边依次分为塞焊段和钎焊段,所述的塞焊段的长度为叶顶长度的28%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的72%;
步骤二,焊前工件准备:
轮盖按照塞焊段的位置进行塞焊槽加工;轮盘上加工围带;采用砂纸打磨轮盖与叶片配合面,使用对中盘将轮盘与轮盖拼装在一起,轮盖与叶顶研磨叶片顶钎焊段的位置保证间隙≤0.05mm;清理轮盖、轮盘、叶片表面,保证其表面清洁无油污。
步骤三,准备钎料:
按照叶片与轮盖接触面准备钎料,清理钎料,保证钎料清洁无油污。
步骤四,钎焊:
采用工装卡子对轮盘轮盖进行紧固,将紧固好的叶轮进炉钎焊。
钎焊所用的为真空钎焊炉,真空度不小于6×10-2Pa。
步骤五,预热:
等钎焊结束后,叶轮出炉后,将工装卡子拆卸下来,将轮盖与轮盘上的围带进行焊接,将轮盘和轮盖整体进炉预热,预热温度控制在250℃~300℃范围内;
步骤六,塞焊:
对塞焊段进行焊接,所述的塞焊段的焊接结构为塞焊;
塞焊段的焊接具体过程为:将氩气压盖安装在轮盖上,通过氩气压盖的工艺孔进行通氩气,氩气从围带的工艺孔中排除,形成氩气通道,钨极氩弧焊焊过程中全程通氩气;采用钨极氩弧焊打底焊,钨极氩弧焊焊接共2~3层,逐层焊接,每个叶片全部焊接完一层后,采用钢刷清理干净焊道上的焊渣,确定无裂纹及未融合后,再焊接下层,每一层焊接均为对称施焊;打底焊完打磨进行着色探伤,确定探伤无缺陷后采用手工电弧焊进行盖面焊,每层焊接工艺过程相同,焊接过程中小直径大稍度离心叶轮温度不得低于150℃。
手工电弧焊的焊条直径φ3.2~φ4mm;钨极氩弧焊的焊丝直径φ1.6mm;手工电弧焊采用YD400AT焊机,钨极氩弧焊采用YC-400TX3HVW焊机。
步骤七,焊后消应力:
焊接完成后进行进炉消应力处理;进炉消应力处理过程中,升温速率≤50℃/h,升温至600℃后,保温4h。
步骤八,打磨探伤:
消完应力后,对焊缝进行打磨探伤,探伤合格后,小直径大稍度离心叶轮制造结束;
本实施例焊接的小直径大稍度离心叶轮,经过探伤检测,合格,焊接成功。
实施例2:
本实施例给出一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法,该方法与实施例1基本相同,区别仅仅在于步骤一不同。
步骤一,确定钎焊段和塞焊段:
在小直径大稍度离心叶轮的叶片上,沿着叶片的叶顶长度方向,从出气边到进气边依次分为塞焊段和钎焊段,所述的塞焊段的长度为叶顶长度的38%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的62%。
本实施例焊接的小直径大稍度离心叶轮,经过探伤检测,合格,焊接成功。
实施例3:
本实施例给出一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法,该方法与实施例1基本相同,区别仅仅在于步骤一不同。
步骤一,确定钎焊段和塞焊段:
在小直径大稍度离心叶轮的叶片上,沿着叶片的叶顶长度方向,从出气边到进气边依次分为塞焊段和钎焊段,所述的塞焊段的长度为叶顶长度的48%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的52%。
本实施例焊接的小直径大稍度离心叶轮,经过探伤检测,合格,焊接成功。
对比例1:
本对比例给出一种小直径大稍度离心叶轮的焊接方法,该方法具体包括以下步骤:
步骤一,焊前工件准备:
叶片打磨坡口,优选的,坡口为单边V型坡口。
步骤二,预热:
将轮盘和轮盖整体进炉预热,预热温度控制在250℃~300℃范围内;
步骤三,焊接:
叶片全程的焊接结构均为角焊;
角焊的具体过程与实施例1中的角焊段的焊接具体过程相同。
步骤四,焊后消应力:
与实施例1的焊后消应力过程相同。
本对比例的焊接过程失败,无法获得合格的小直径大稍度离心叶轮。采用此种焊接方法本应每个叶片全部焊接完一层后,采用钢刷清理干净焊道上的焊渣,保证无裂纹及未融合后,再焊接下一层。但在进行第一层焊接时发现,手工电弧焊焊条从流道内伸入,在叶片坡口处焊接时,由于叶轮直径小,叶片稍度大,由于焊条无法达到而无法继续焊接,导致整个叶片无法成功焊接。
对比例2:
本对比例给出一种小直径大稍度离心叶轮的焊接方法,该方法具体包括以下步骤:
步骤一,焊前工件准备:
轮盖进行塞焊槽加工,当塞焊槽加工到叶顶从出气边到进气边线的68%部分,塞焊槽打通,加工失败后续的工序则无法进行。
本对比例的焊接过程失败,无法获得合格的小直径大稍度离心叶轮。
对比例3:
本对比例给出一种小直径大稍度离心叶轮的焊接方法,该方法具体包括以下步骤:
步骤一,焊前工件准备:
清洗轮盖轮盘和叶片,扣合轮盖与叶片保证间隙≤0.05mm;
步骤二,铺设钎料:
按照叶片与轮盖接触面准备钎料,清理钎料,保证钎料清洁无油污;
步骤三,进炉真空钎焊:
采用工装卡子对轮盘轮盖进行紧固,将紧固好的叶轮进炉钎焊;
步骤四,探伤:
探伤结果叶轮有4个叶片在出气边处未钎焊上,出现缺陷,钎焊失败。
对比例4:
本对比例给出一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法,该方法具体包括以下步骤:
步骤一,确定钎焊段和塞焊段:
在小直径大稍度离心叶轮的叶片上,沿着叶片的叶顶长度方向,从出气边到进气边依次分为塞焊段和钎焊段,所述的塞焊段的长度为叶顶长度的50%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的50%。
步骤二,焊前工件准备:
轮盖进行塞焊槽加工,当塞焊槽加工到叶顶从出气边到进气边线的68%部分,塞焊槽打通,加工失败后续的工序则无法进行。
本对比例的焊接过程失败,无法获得合格的小直径大稍度离心叶轮。
从上述对比例1至4和实施例1的对比可以看出,叶轮成型过程中,仅采用一种单一的焊接方式,如纯角焊结构,纯塞焊结构,纯钎焊结构,由于各种原因,叶轮成型失败;采用角焊与塞焊结构组焊方式,要找到合适的比例,若简单的1:1比例进行区别,也不能使叶轮成型成功;只有本申请的钎焊及塞焊比例结构才能确保叶轮成型成功。
实施例4:
本实施例给出一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法,该方法具体包括以下步骤:
步骤一,确定钎焊段和角焊段:
在小直径大稍度离心叶轮的叶片上,沿着叶片的叶顶长度方向,从出气边到进气边依次分为角焊段和钎焊段,所述的钎焊段的长度与所述的角焊段的长度之和为叶顶长度;所述的角焊段的长度为叶顶长度的28%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的72%;
步骤二,焊前工件准备:
叶片按照角焊段的位置打磨坡口;采用砂纸打磨轮盖与叶片配合面,使用对中盘将轮盘与轮盖拼装在一起,轮盖与叶顶研磨叶片顶钎焊段的位置保证间隙≤0.05mm;清理轮盖、轮盘、叶片表面,保证其表面清洁无油污;优选的,坡口为单边V型坡口;
步骤三,准备钎料:
与实施例1的准备钎料过程相同;
步骤四,钎焊:
与实施例1的钎焊过程相同;
步骤五,预热:
与实施例1的预热过程相同;
步骤六,角焊:
对角焊段进行焊接,所述的角焊段的焊接结构为角焊;
手工电弧焊打底,打磨着色探伤合格后采用手工电弧焊进行盖面焊;焊接过程中小直径大稍度离心叶轮温度不得低于150℃;手工电弧焊的焊条直径φ3.2~φ4.0mm;手工电弧焊采用YD400AT焊机;
步骤七,焊后消应力:
与实施例1的预热过程相同;
步骤八,打磨探伤:
消完应力后,对焊缝进行打磨探伤,探伤合格后,小直径大稍度离心叶轮制造结束。
本实施例焊接的小直径大稍度离心叶轮,经过探伤检测,合格,焊接成功。
实施例5:
本实施例给出一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法,该方法与实施例4基本相同,区别仅仅在于步骤一不同。
步骤一,确定钎焊段和角焊段:
在小直径大稍度离心叶轮的叶片上,沿着叶片的叶顶长度方向,从出气边到进气边依次分为角焊段和钎焊段,所述的钎焊段的长度与所述的角焊段的长度之和为叶顶长度;所述的角焊段的长度为叶顶长度的38%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的62%;
本实施例焊接的小直径大稍度离心叶轮,经过探伤检测,合格,焊接成功。
实施例6:
本实施例给出一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法,该方法与实施例4基本相同,区别仅仅在于步骤一不同。
步骤一,确定钎焊段和角焊段:
在小直径大稍度离心叶轮的叶片上,沿着叶片的叶顶长度方向,从出气边到进气边依次分为角焊段和钎焊段,所述的钎焊段的长度与所述的角焊段的长度之和为叶顶长度;所述的角焊段的长度为叶顶长度的48%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的52%;
本实施例焊接的小直径大稍度离心叶轮,经过探伤检测,合格,焊接成功。
Claims (3)
1.一种小直径大稍度离心叶轮的组合焊接方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:
步骤一,确定钎焊段和角焊段:
在小直径大稍度离心叶轮的叶片上,沿着叶片的叶顶长度方向,从出气边到进气边依次分为角焊段和钎焊段,所述的钎焊段的长度与所述的角焊段的长度之和为叶顶长度;所述的角焊段的长度为叶顶长度的28%~48%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的52%~72%;
步骤二,焊前工件准备:
采用砂纸打磨轮盖与叶片配合面,使用对中盘将轮盘与轮盖拼装在一起,轮盖与叶顶研磨叶片顶钎焊段的位置保证间隙≤0.05mm;清理轮盖、轮盘、叶片表面,保证其表面清洁无油污;
步骤三,准备钎料:
按照叶片与轮盖接触面积进行准备钎料,清理钎料,保证钎料清洁无油污;
步骤四,钎焊:
采用工装卡子对轮盘、轮盖进行紧固,保证每个叶片安装一套工装卡子,将紧固好的叶轮进炉钎焊;
步骤五,预热:
等钎焊结束后,叶轮出炉后,将工装卡子拆卸下来,将轮盖与轮盘上的围带进行焊接,将轮盘和轮盖整体进炉预热,预热温度控制在250℃~300℃范围内;
步骤六,角焊:
对角焊段进行焊接,所述的角焊段的焊接结构为角焊;
步骤七,焊后消应力:
焊接完成后进行进炉消应力处理;
步骤八,打磨探伤:
消完应力后,对焊缝进行打磨探伤,探伤合格后,小直径大稍度离心叶轮制造结束。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤一中,所述的角焊段的长度为叶顶长度的28%,所述的钎焊段的长度为叶顶长度的72%。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤六中,所述的角焊段的焊接具体过程为:手工电弧焊打底,打磨着色探伤合格后采用手工电弧焊进行盖面焊;焊接过程中小直径大稍度离心叶轮温度不得低于150℃。
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