CN113042980A - 一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法 - Google Patents

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贾朋刚
吴英
霍岩
李景
文道维
吴彦军
欧阳孔良
葛光男
陶韬
刘毅
侯世璞
吴双辉
王清宇
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Abstract

本发明公开一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法。本发明将浇铸与焊接相结合，避免了大型发电机组轴承合金浇铸过程中造成的成分偏析、表面缺陷多等问题，克服了焊接导致的瓦坯变形大、生产效率低的弊端，可提高大型发电机组轴承合金的生产效率和产品质量，减小次品率和返修率，尤其适用于带有沟槽且精度要求高的薄壁瓦坯表面巴氏合金的生产制造。

Description

一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法
技术领域
本发明涉及大型发电机组轴瓦制造领域，尤其涉及一种带有沟槽且精度要求高的轴瓦表面巴氏合金浇铸与焊接配合的生产方法。
背景技术
大型发电机组轴瓦承载着转动部件重量，为了保证轴的旋转精度，减少轴与轴上零件的摩擦，通常在轴瓦表面制备一层具有良好耐磨性和减磨性的轴承合金，又称巴氏合金。轴瓦表面巴氏合金生产方法主要有浇铸和焊接两种方式，对于瓦坯表面带有沟槽等结构的轴瓦，如图1、图2所示，由于浇铸法具有生产效率高、轴瓦基体不易变形的优点，但是存在表面缺陷多的问题，焊接法可提高轴承合金表面质量及结合力，但是存在生产效率低、瓦坯易产生变形的缺点，且瓦坯厚度越小焊后变形量越大，因此目前的生产方法难以保证轴承合金与轴瓦基体结合良好，表面质量好，且制造过程不能造成瓦坯变形。大型水电站的推力瓦和核电密封瓦等瓦类部件，其精度要求高，瓦坯厚度较小且表面带有燕尾槽4和凹槽5等沟槽，如图1、图2所示，采用铸造法生产的巴氏合金因表面质量不合格造成产品的的废品率较高，采用焊接法生产的巴氏合金因瓦坯表面沟槽部位焊接困难故而生产效率低，且焊接热输入容易造成瓦坯变形。
因此，开发一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法，提高带有沟槽且精度要求高的瓦坯表面巴氏合金的生产效率和产品质量，避免瓦坯变形，减小次品率和返修率，成为目前行业内亟待解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是要解决大型发电机组的推力瓦和核电密封瓦等带有沟槽且精度要求高的瓦类部件巴氏合金的生产效率低、质量差，而且瓦坯变形量打、次品率和返修率高的问题，而提供一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合的生产方法。本发明通过以下步骤实现：清理干净瓦坯挂铸表面的油污、锈蚀及加工毛刺，对瓦坯进行预热，预热温度为140-180℃；在瓦坯挂铸表面均匀无遗漏刷涂搪锡剂，然后将瓦坯浸泡到锡锅中，浸泡时间为5-30min，使瓦坯吊出锡锅后搪锡表面呈现均匀的银白色镜面状态；瓦坯出锡锅后快速进行装配、把合固定，轴瓦止口完全落入胎具止口内；采用浇铸法在瓦坯表面浇铸一层巴氏合金，浇铸巴氏合金厚度为3.5-4.5mm，浇铸结束后预冷0.5-2min，之后打开冷却水管进行冷却，冷却时间为2-30min，然后卸下瓦坯；待瓦坯冷却至室温后，采用机械加工方式，加工去除浇铸的巴氏合金至保留的巴氏合金厚度为2.5-3mm；在瓦坯加工表面，采用冷金属过渡自动焊堆焊一层巴氏合金，堆焊厚度为2-3mm；采用机械加工方式，加工去除焊接的巴氏合金至保留浇铸和焊接的巴氏合金厚度为4mm。
在上述大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法中，所述的轴承瓦坯预热保温时间系数为1min/mm，轴承瓦坯最短保温时间≥1h，最长保温时间≤24小时。
在上述大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法中，所述的轴承瓦坯搪锡时，锡锅中锡液温度控制在280-310℃之间。
在上述大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法中，所述的轴承瓦坯浇注前，对浇勺进行预热，浇勺预热为150-200℃。
在上述大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法中，所述的冷金属过渡焊接采用CMT焊接机器人，焊丝为φ1.6mm巴氏合金，焊接电流为80-100A，焊接电压8.8-9.5V，送丝速度为4.9-5.7m/min，预热温度80-120℃。
技术效果
本发明是大型发电机组轴承合金生产方法的革新。使用本发明的工艺方法，可以提高大型水电站的推力瓦和核电密封瓦等精度要求高、瓦坯厚度小且表面带有沟槽等瓦类部件的生产效率和产品质量。本发明与传统的浇铸法相比，减少轴瓦表面PT红点等缺陷，降低返修率，与传统的焊接法相比，减小瓦坯变形，提高生产效率。因此本发明继承传统浇铸法生产技术和传统焊接法生产技术各自的优点并避免各自缺点，提高了带有沟槽且精度要求高的薄壁轴瓦表面巴氏合金的生产效率和产品质量，降低了生产过程中的瓦坯变形和返修率，且本方法操作简单，应用性好。
本发明通过巴氏合金浇铸与焊接配合，实现大型水电站推力瓦的生产，与焊接法相比瓦坯变形发生率下降70％，生产效率提高20％，与浇铸法相比产品返修率下降80％，合格频率提升70％。
本发明通过巴氏合金浇铸与焊接配合，实现核电密封瓦的生产，与焊接法相比瓦坯变形发生率下降80％，生产效率提高20％，与浇铸法相比产品返修率下降80％，合格频率提升70％。
附图说明
图1为大型发电机组轴承合金浇铸与焊接结构示意图。
图2是图1的周向截面图。
具体实施方式
下面结合2个实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
清理干净瓦坯1挂铸表面的油污、锈蚀及加工毛刺，瓦坯1预热至160℃并保温1h；在瓦坯1挂铸表面均匀无遗漏刷涂搪锡剂，然后将瓦坯1浸泡到锡锅中，锡锅中锡液温度为300℃，浸泡时间为20min，瓦坯1吊出锡锅后搪锡表面呈现均匀的银白色镜面状态；瓦坯1出锡锅后快速进行装配、把合固定，轴瓦止口完全落入胎具止口内；浇勺预热至200℃，采用静浇的方法在瓦坯1表面浇铸一层厚度为3.5mm巴氏合金2，浇铸结束后预冷1min，之后打开冷却水管进行冷却，冷却时间为10min，然后卸下瓦坯1；瓦坯1冷却至室温后，采用机械加工方式，加工掉浇铸的巴氏合金至保留巴氏合金2厚度为3mm；在瓦坯加工表面2，采用冷金属过渡自动焊堆焊一层巴氏合金3，采用的焊丝为
Figure BDA0003026550380000041
巴氏合金，焊接电流为90A，焊接电压9V，送丝速度为5m/min，预热温度90℃，堆焊厚度为2.5mm；采用机械加工方式，加工掉焊接的巴氏合金至保留浇铸和焊接的巴氏合金3厚度为4mm。
实施例2：
清理干净瓦坯1挂铸表面的油污、锈蚀及加工毛刺，瓦坯1预热至180℃并保温1.5h；在瓦坯1挂铸表面均匀无遗漏刷涂搪锡剂，然后将瓦坯1浸泡到锡锅中，锡锅中锡液温度为300℃，浸泡时间为25min，瓦坯1吊出锡锅后搪锡表面呈现均匀的银白色镜面状态；瓦坯1出锡锅后快速进行装配、把合固定，轴瓦止口完全落入胎具止口内；采用离心浇铸法在瓦坯1表面浇铸一层厚度为4.0mm的巴氏合金，瓦坯1进入离心机进行浇注前，对浇勺、浇包以及浇口杯进行预热，浇口杯预热至180℃，浇包预热至280℃，瓦坯1浇注时表面温度为270℃，浇铸结束后预冷1min，之后打开冷却水管进行冷却，冷却时间为15min，然后卸下瓦坯1；瓦坯1冷却至室温后，采用机械加工方式，加工掉浇铸的巴氏合金至保留巴氏合金2厚度为3mm；在瓦坯加工表面2，采用冷金属过渡自动焊堆焊一层巴氏合金3，采用的焊丝为
Figure BDA0003026550380000051
巴氏合金，焊接电流为95A，焊接电压9V，送丝速度为5.5m/min，预热温度90℃，堆焊厚度为2.0mm；采用机械加工方式，加工掉焊接的巴氏合金至保留浇铸和焊接的巴氏合金3厚度为4mm。
最后，本发明的保护范围并不限于上述的实施例。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (8)

1.一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法，其特征包括如下步骤：
1)轴承瓦坯(1)清理和预热：清理干净瓦坯(1)挂铸表面的油污、锈蚀及加工毛刺，对瓦坯(1)进行预热；
2)瓦坯(1)搪锡：在步骤1)状态下，在瓦坯(1)挂铸表面均匀无遗漏刷涂搪锡剂，然后将瓦坯(1)浸泡到锡锅中，使瓦坯(1)吊出锡锅后搪锡表面呈现均匀的银白色镜面状态；
3)铸型装配：瓦坯(1)出锡锅后快速进行装配、把合固定，轴瓦止口完全落入胎具止口内；
4)轴承合金浇铸及冷却：在步骤3)状态下，采用浇铸法在瓦坯(1)表面浇铸一层巴氏合金(2)，然后空冷，之后打开冷却水管进行水冷；
5)一次机加：采用机械加工方式，加工去除步骤4)浇铸的巴氏合金(2)；
6)焊接：在步骤5)的瓦坯加工表面(2)，采用冷金属过渡自动焊堆焊一层巴氏合金(3)；
7)二次机加：采用机械加工方式，加工去除步骤6)焊接的巴氏合金(3)。
2.根据权利要求1所述的一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法，其特征在于，步骤1)中将瓦坯预热至140-180℃，预热保温时间系数为1min/mm，最短保温时间≥1h，最长保温时间≤24小时。
3.根据权利要求1所述的一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法，其特征在于，步骤2)中锡锅中锡液温度为280-310℃，瓦坯(1)浸泡时间为5-30min。
4.根据权利要求1所述的一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法，其特征在于，步骤4)中轴承瓦坯(1)浇注前，对浇勺进行预热，浇勺预热温度为150-200℃，浇铸的巴氏合金厚度为3.5-4.5mm，空冷时间为0.5-2min，水冷时间为2-30min。
5.根据权利要求1所述的一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法，其特征在于，步骤5)中机械加工后瓦坯(1)保留的巴氏合金(2)厚度为2.5-3mm。
6.根据权利要求1所述的一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法，其特征在于，步骤6)中堆焊的巴氏合金(3)厚度为2-3mm。
7.根据权利要求1所述的一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法，其特征在于，步骤6)中冷金属过渡焊接采用CMT焊接机器人，焊丝为φ1.6mm巴氏合金，焊接电流为80-100A，焊接电压8.8-9.5V，送丝速度为4.9-5.7m/min，预热温度80-120℃。
8.根据权利要求1所述的一种大型发电机组轴承合金浇铸与焊接配合方法，其特征在于，步骤7)中机械加工后瓦坯(1)保留的巴氏合金厚度为4mm。
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