CN207372528U - 一种卧螺机螺旋焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种卧螺机螺旋焊接装置，包括螺旋心轴，所述螺旋心轴呈空心管状，所述螺旋心轴的上部设置有第一密封头，下部设置有第二密封头，所述第一密封头与第二密封头相对设置并将螺旋心轴内部围成密封腔，所述密封腔的侧壁上设置有进水口，所述第二密封头上设有出水口。本实用新型通过循环水冷却对不锈钢焊接结构件焊接过程中变形进行控制，彻底解决了螺旋焊接过程中出现的心轴焊接变形弯曲问题。

Description

一种卧螺机螺旋焊接装置

技术领域

本实用新型涉及一种对螺旋零件焊接变形进行控制的装置，尤其是一种卧螺机螺旋焊接装置，属于工程机械技术领域。

背景技术

卧螺机是高速旋转的离心机器，它主要由转鼓、螺旋推料器、差速器、机座、进料装置等部件组成。高速旋转的转鼓内装有螺旋推料器，螺旋推料器的旋转方向与转鼓相同，但两者之间由差速器产生一定的速度差。螺旋推料器是由螺旋心轴和焊接于螺旋心轴的一组螺旋叶片组成，心轴、叶片均属于奥氏体不锈钢薄壁焊接构件，二者构成卧螺机螺旋零件，具体制作方法是将6～8毫米厚的薄板呈螺旋状焊接在心轴外圆上形成螺旋叶片，焊工需要先将一片片的冷装定位叶片电焊在心轴外圆上，然后采用手工电弧焊进行焊接，心轴长度最大超过2000毫米，壁厚为15毫米（见图2）。在焊接过程中，由于螺旋叶片与螺旋心轴之间焊接会产生大量的热量，且特殊的螺旋结构会导致散热不均匀、冷却速度不一致，进而使螺旋心轴焊接后弯曲变形，且变形量无法控制，长径比最大的L416系列卧螺机螺旋焊接后弯曲最小1.2毫米，最大达到2.7毫米。另外，叶片焊接完成后，心轴外圆不再加工，其弯曲造成螺旋状态不稳定，并且造成初始不平衡量偏大，对螺旋零件产品的质量造成较大危害，严重影响了卧螺机的产品质量和使用寿命。

传统的控制螺旋变形的方法主要是通过工件预热和焊后热处理、消应力处理，但是在螺旋零件应用多年效果并不好，螺旋心轴在焊接过程中的弯曲仍然比较严重，采用火焰矫正需要反复校正和上车床打表检查心轴弯曲度，对操作工的技术水平要求也很高，既麻烦又不能保证校正完全成功，校正失败的情况下就会造成价值数万元螺旋零件的报废。

另外，因为焊接过程是通过高温融化焊材将金属工件连接起来，焊缝熔池温度高达上千度，所以一般认为钢结构焊接过程中直接水冷是淬火过程，会使焊缝处的材料脆性增加，韧性和塑性降低，时间长了焊缝处可能会引起应力腐蚀，腐蚀严重时会造成焊缝处突然断裂，导致安全事故发生。因此，焊接过程中一般不会采用直接水冷降温。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种简单实用的卧螺机螺旋焊接装置。

本实用新型通过以下技术方案解决技术问题：一种卧螺机螺旋焊接装置，包括螺旋心轴，螺旋心轴呈空心管状，螺旋心轴的上部设置有第一密封头，下部设置有第二密封头，第一密封头与第二密封头相对设置并将螺旋心轴内部围成密封腔，密封腔的侧壁上设置有进水口，第二密封头上设有出水口。

调研发现，奥氏体不锈钢本身具有较高的弯曲塑性和延展性，淬火造成的塑性降低、应力腐蚀等问题不明显，反而水冷可以使奥氏体不锈钢焊缝金属晶粒细密，组织均匀，焊接残余应力小从而获得理想的焊接接头。本实用新型在螺旋工件上设计通水工装，通过水冷对焊接过程的高温进行强制降温，能够提高焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能，在不降低焊接效率的前提下，将工件的焊接变形降低到较小且可承受范围内，解决了螺旋心轴焊接变形弯曲的问题。

优选地，进水口位于第一密封头下方，第一密封头呈空心倒圆台状，且空心倒圆台的上端敞开。

优选地，第二密封头的横截面为圆形，第二密封头的外表面中部具有凹槽，凹槽的中部设置出水口，在凹槽的周边均匀设有一组定位销。

优选地，进水口中设置有第一快插接头，第一快插接头通过进水管与冷却水源连接，在进水管上设置有流量控制阀，冷却水源为自来水龙头。

优选地，出水口中设置有第二快插接头，第二快插接头通过出水管与回收水箱连接，在出水管上设置有温度计，用来检测出水口冷却水的温度。

本实用新型采用快插接头将冷却水源、回收水箱与螺旋心轴的密封腔连通，让流动的冷水带走焊接过程中产生的热量，对焊接熔池进行快速冷凝，以防止螺旋心轴散热不均匀，减小螺旋心轴的变形，同时提高焊接效率，降低工人的劳动强度。

优选地，在螺旋心轴的外圆上焊接有一组螺旋叶片。

本实用新型的优点是：

1.由于冷却速度较大，熔池过热程度小，使得晶粒细密，同时焊接残余应力小，从而提高了焊接接头的力学性能和耐腐蚀能力，奥氏体不锈钢不仅不会像其他金属焊接遇水发生淬硬，而且能够提高焊接头的力学性能和耐腐蚀性能，保证工件的焊接质量；

2.水冷焊是对焊接工件进行强行冷却，冷却速度快，焊接电流可比自然冷却焊时提高10%～30%，并且由于冷却速度很快，施焊后的熔池很快冷凝，焊缝处温度很快下降，可持续进行焊接，不必考虑道间温度过热的影响，进而提高焊接效率；

3.焊工是劳动强度很大的工种，焊接熔池温度高达上千度，水冷焊快速降低焊接温度，降低热辐射，有效降低了工人劳动强度。

总之，本实用新型通过循环水冷却对不锈钢焊接结构件焊接过程中变形进行控制，彻底解决了螺旋焊接过程中出现的心轴焊接变形弯曲问题。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2为现有技术的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例提供一种卧螺机螺旋焊接装置，其结构如图1所示，包括螺旋心轴3，在螺旋心轴3的外圆上焊接有若干个螺旋叶片6，螺旋心轴3的内径为168毫米，外径为198毫米，螺旋叶片6的外径为348毫米，其外径为壁厚的13倍左右，长度为外径10倍左右，属于大长径比薄壁件。螺旋心轴3呈空心管状，螺旋心轴3的上部设置有第一密封头1，下部设置有第二密封头4，第一密封头1呈空心倒圆台状，且空心倒圆台的上端敞开，第二密封头4的横截面为圆形，第二密封头4的外表面中部具有凹槽，凹槽的中部设置出水口7，在凹槽的周边均匀设有若干个定位销5。第一密封头1与第二密封头4相对设置并将螺旋心轴3内部围成密封腔，密封腔的侧壁上设置有进水口2， 进水口2位于第一密封头1下方。进水口2中设置有第一快插接头，第一快插接头通过进水管与冷却水源连接，在进水管上设置有流量控制阀。出水口7中设置有第二快插接头，第二快插接头通过出水管与回收水箱连接，在出水管上设置有温度计。

在螺旋焊接前，打开流量控制阀，通过进水口2以一定条件（水温、流速和杂质含量）向密封腔中通冷却水，然后进行焊接，冷却水在焊接过程中对螺旋心轴3焊缝背面进行强制冷却，冷却后的高温水通过下端的出水口7流出，流动的冷却水带走了焊接过程中的热量，焊接完成后也需继续通水直至螺旋工件完全冷却。经多次试验，可通过流量控制阀调节进水流速，进而控制冷却水的温度，保证对焊接过程冷却效果最好。

调研了解到，螺旋工件常用的304、316奥氏体不锈钢因为其在快速的水冷过程中不会影响奥氏体的形成，也不会将奥氏体变为其他淬硬组织，也就不会对其组织性能机械性能造成实质影响，然后通过水冷焊接奥氏体不锈钢，对焊接试块进行无损探伤、金相分析、机械性能实验、硬度检验以验证水冷焊对奥氏体材料的影响，检验其奥氏体成分、机械性能、耐腐蚀性能不会发生变化，焊接试块焊缝处试验结果完全符合ISO-15614不锈钢焊接标准，焊缝处水冷淬火不会引起的材料淬硬进而应力腐蚀的问题，确认水冷焊接不会造成金属工件机械性能的改变，焊缝处的抗拉强度和抗弯强度均超过了标准规定的对应不锈钢强度。

以卧螺机产品中长径比最大的450系列卧螺机为例，螺旋心轴3直径约为φ200mm，长度2000mm，长度是直径的十倍，在以往的焊接过程中，由于焊接叶片6过程中产生的热量，螺旋心轴3弯曲，最大达到2.7mm，而螺旋工件的工作转速高严重影响产品性能。采用水冷焊接装置对该系列产品进行施焊，在焊接过程中发现螺旋心轴温度升高不超过四十度，焊接完成后打表检查螺旋心轴3，发现螺旋心轴3弯曲度降低到0.6mm以内，完全达到预期目标。

除上述实施外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种卧螺机螺旋焊接装置，包括螺旋心轴，其特征在于：所述螺旋心轴呈空心管状，所述螺旋心轴的上部设置有第一密封头，下部设置有第二密封头，所述第一密封头与第二密封头相对设置并将螺旋心轴内部围成密封腔，所述密封腔的侧壁上设置有进水口，所述第二密封头上设有出水口。

2.根据权利要求1所述一种卧螺机螺旋焊接装置，其特征在于：所述进水口位于第一密封头下方，所述第一密封头呈空心倒圆台状，且空心倒圆台的上端敞开。

3.根据权利要求1所述一种卧螺机螺旋焊接装置，其特征在于：所述第二密封头的横截面为圆形，所述第二密封头的外表面中部具有凹槽，所述凹槽的中部设置出水口，在所述凹槽的周边均匀设有一组定位销。

4.根据权利要求1所述一种卧螺机螺旋焊接装置，其特征在于：所述进水口中设置有第一快插接头，所述第一快插接头通过进水管与冷却水源连接，在所述进水管上设置有流量控制阀。

5.根据权利要求1所述一种卧螺机螺旋焊接装置，其特征在于：所述出水口中设置有第二快插接头，所述第二快插接头通过出水管与回收水箱连接，在所述出水管上设置有温度计。

6.根据权利要求1所述一种卧螺机螺旋焊接装置，其特征在于：在所述螺旋心轴的外圆上焊接有一组螺旋叶片。