CN211866832U - 一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置，它的特点是，它包括底板、支撑座、枕木、焊枪和中心环形加热装置；所述底板的上表面中心处设置有所述中心环形加热装置，其上表面左右两侧平行设置有所述支撑座，每个支撑座上分别设置有枕木；所述焊枪设置在中心环形加热装置处。本实用新型还公开了一种大型水压机上横梁内孔磨损面的修复工艺。应用本实用新型，不但投资费用低、现场操作维护方便、修复时间短，大大降低了停产时间及停产损失，而且焊接修复后的上横梁完全满足大型水压机使用周期，大大降低大型水压机上横梁采购成本。

Description

一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置

技术领域

本实用新型属于机械领域，特别涉及一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置。

背景技术

马钢轨道交材公司轧制车轮和环件大型水压机生产主要工作流程由32MPa 高压水经过各种调节阀产生的动力，高效驱动连体设备有节奏的运转，让其安装在主要核心大型备件上横梁内孔上的主缸，高精度配合主缸内活动柱塞进行程序化上下运动，把加热的钢锭通过各种成形模具进行墩粗及穿孔，精确达到生产成品车轮和环件关键性标准化的第一道工序。产生各种车轮和环件的标准件，只要把第一道工序的产品再经过碾环机碾压、热打印、热处理、成品加工等组成即可。此重要的生产工艺方法，长期在车轮和环件生产工业领域中有着广泛的应用。30MN大型水压机核心备件上横梁材质为ZG35；重量为35T。由于长期高强度满负荷配合主缸及主缸内活动柱塞进行程序化上下运动，导致上横梁内孔和主缸的外侧高精度配套的上下接触面的磨损，形成了上横梁内孔磨损面尺寸的增大，从而跟配合主缸外侧产生了一定的间隙，严重造成大型水压机整体协调轧制生产的不稳定因素，从而影响轧制产品，若更换一个新的30MN大型水压机核心备件上横梁不仅需要百万元备件费用，而且因无备件，采购加工新备件周期长，势必影响生产。为了尽快恢复生产，需要设计一种简易修复装置并利用该焊接修复装置制定和完善基于不同母材的磨损面堆焊及热处理工艺，以确保了磨损的上横梁能够经济性、安全性、可靠性地重复使用。

目前，各种ZG35备件堆焊修复应用较为普遍，不少文献中都有叙述，但针对大型水压机上横梁ZG35备件焊接修复还没有文献记载，大型水压机上横梁焊接修复主要难点在于完成对待焊上横梁内孔磨损面部位的加热、操作、保温等焊接工艺后，必须确保整体大型水压机上横梁不会发生结构性变形、不影响轧制的其它组合件配合大型水压机上横梁的精度安装以及内部组织产生各种不达标性能。另外，堆焊后的大型水压机上横梁满足机械加工达到符合运转尺寸，表面不能有任何焊接缺陷避免后续影响运转周期质量。

实用新型内容

针对上述背景技术中所述的大型水压机上横梁备件出现磨损后影响轧制产品，如果进行更换，不仅采购预定制作时间比较长而且投资费用高，还造成停产，损失比较大的问题，本实用新型利用现有的资源设计制作一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置及修复工艺并加以实施，不但投资费用低、现场操作维护方便、修复时间短，大大降低了停产时间及停产损失，而且焊接修复后的上横梁完全满足大型水压机使用周期，大大降低大型水压机上横梁采购成本。

本实用新型解决技术问题的技术方案如下：

本实用新型一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置，它的特点是，它包括底板、支撑座、枕木、焊枪和中心环形加热装置；所述底板的上表面中心处设置有所述中心环形加热装置，其上表面左右两侧平行设置有所述支撑座，每个支撑座上分别设置有枕木；所述焊枪设置在中心环形加热装置处。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述中心环形加热装置包括设置在底板中心处的呈圆柱状的加热器支座以及输气管道和若干喷嘴；所述加热器支座外侧上下分别设置有上部环形加热管和下部环形加热管，该上部环形加热管和下部环形加热管均与所述输气管道相连通；若干所述喷嘴分别均匀设置在该上部环形加热管和下部环形加热管的外侧。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，其特征是，所述输气管道上还设置有压力表。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述底板为50mm厚的矩形状钢板，所述支撑座为规格250mm的H型钢。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述上部环形加热管和下部环形加热管均分别通过若干连接杆固定连接在加热器支座上。

本实用新型解决技术问题的另一技术方案为：

本实用新型一种大型水压机上横梁内孔磨损面的修复工艺，所述上横梁左右两侧分别对称设置有立柱孔，其中心处设置有内孔，上横梁在长期运行后其内孔的上下位置处分别形成若干内孔上、下磨损面，应用上述技术方案中所述的一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置进行修复，该修复工艺包括如下步骤：

步骤一、加工设置所述焊接装置；根据待修复的上横梁的规格加工制作上述技术方案中所述的一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置，并将所述上横梁放置在该焊接装置上；

步骤二、焊前准备；

2.1)、焊接设备采用数字化控制逆变式手工直流焊机，焊条采用E5015焊条，烘焙后恒温，随用随取；

2.2)、缺陷清根设备为碳弧气刨配合等离子气刨；

2.3)、焊接位置区域与焊条不得有油污、氧化层、水分等，需露出金属光泽；

2.4)、焊接技术要求：堆焊层熔合母材，焊接缝不得有任何焊接缺陷；

2.5)、上横梁材质为ZG35；

2.6)辅助设施：保温桶、样板、测温仪、放大镜、面罩、手套、清渣锤、锤子、凿子、锉刀、钢丝刷、砂纸、钢直尺、水平尺、活动板手、直磨机、角向磨光机、钢丝钳、钢锯条及劳动防护用品等；

2.7)、根据上横梁的规格确定焊接工艺参数；

步骤三、上横梁的内孔上、下磨损面的预热；

所述上横梁的内孔上、下磨损面采取上下对称分段立焊堆焊方式，焊接前把上横梁上的各内孔上、下磨损面分别采用钢直尺、水平尺分段对称标注，然后利用安装好的所述焊接装置上的中心环形加热装置进行内孔上、下磨损面的预热，各喷嘴加热的温度均匀的由外传热到里侧，预热温度设定为80～150℃；

步骤四、上横梁的内孔上、下磨损面的焊接和焊后热处理；

4.1)、待内孔上、下磨损面达到工艺设定的预热温度后，采用等强度的E5015 焊条立焊向上堆焊，先进行打底层焊接，直线形运条快速短弧焊接，焊缝要满足焊接的底部和熔池结合以及上下焊缝之间的熔合，打底层焊接后焊缝采用清渣锤及角向磨光机清理，再利用10倍的放大镜检查焊缝有无焊接缺陷，一旦发现裂纹、气孔等焊接缺陷，立即采用等离子气刨切割机进行清根焊补；

4.2)、打底层确认无缺陷后，再启动焊枪采用等强度的E5015焊条进行二层以及以上的填充层和盖面层的焊接，采用正三角形运条法短弧或5～8mm的中等弧长进行堆焊，盖面层的焊缝要覆盖堆焊层与上横梁本体焊缝宽度，以保证后续机械加工所需尺寸，再进行全方位的焊接检验，可直接观察或用10倍的放大镜查找合格并确认无任何焊接缺陷后，拆除焊枪；

4.3)、再启动中心环形加热装置继续对大型水压机上横梁的内孔上、下磨损面进行升温至450～550℃，保温10小时慢慢冷却直到冷却到室温；

4.4)、最后把焊接修复完成的大型水压机上横梁的内孔上、下磨损面在现场采用机床机械加工至符合装配尺寸，并在验收并达到安装要求后，交付使用。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，根据待修复的上横梁的规格加工制作上述技术方案中所述的一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置时，先切割一块面积大于上横梁底面的50mm厚矩形钢板作为底板，一面水平摆放地面，另一面根据上横梁的左右四个立柱孔的位置，在底板上水平对称焊接连接两根规格为250mm的H型钢作为支撑座，在支撑座的凹槽上面固定摆放枕木，然后在枕木上放置上横梁，首先确保整体大型水压机上横梁在满足高度的情况下稳定水平摆放，其次通过枕木放置上横梁的四个立柱孔底面位置接触面不受破坏，再在上横梁的内孔处安装中心环形加热装置，最后设置焊枪并确保该焊枪在内孔上、下磨损面焊接处焊条跟堆焊面可成70～85°夹角。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述修复工艺所采用的E5015焊条以300℃～350℃烘焙2h后恒温，随用随取。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，焊接前利用中心环形加热装置进行内孔上、下磨损面的预热至80～150℃时，确保预热温度以20℃/h均匀上升；焊接修复后，利用中心环形加热装置进行内孔上、下磨损面的加热至450～550℃时，确保加热温度以100℃/h均匀上升。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述打底层采用φ4.0mm的E5015 焊条，焊接电流为120～160A，电弧电压为22±1V，焊接速度为15±1cm/min，所述填充层和盖面层采用φ5.0mm的E5015焊条，焊接电流为140～180A，电弧电压为25±1V，焊接速度为17±1cm/min。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置，其结构简单、新颖、实用，其修复工艺，不仅安全易操作，焊接质量稳定、投资费用较低，满足了现场实际需求，工作效率高，而且大大降低了维修成本，减少了因上横梁磨损更换造成的停机损失，为各种规格车轮和环件组产提供了保障，本实用新型一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置及修复工艺能够为今后研发的其它大型水、液压机上横梁内孔磨损面的修复提供了科学参考依据。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型所述一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置的俯视结构示意图；

图3为本实用新型中所述水压机上横梁的结构示意图；

图4为本实用新型中所述水压机上横梁的俯视结构示意图；

图中：1.底板2.支撑座3.枕木4.上横梁5.加热器支座6.内孔上磨损面 7.内孔下磨损面8.上部环形加热管9.喷嘴10.压力表11.输气管道12.焊枪 13.连接杆14.立柱孔15.中心环形加热装置16.下部环形加热管17.内孔。

具体实施方式

实施例1：

如图1至图4所示，本实用新型一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置，它的特点是，它包括底板1、支撑座2、枕木3、焊枪12和中心环形加热装置15；所述底板1为50mm厚的矩形状钢板，其上表面中心处设置有所述中心环形加热装置15，其上表面左右两侧平行设置有所述支撑座2，每个支撑座2 上分别设置有枕木3，该支撑座2可以用规格250mm的H型钢进行制作；所述焊枪12设置在中心环形加热装置15处。

本实施例中，所述中心环形加热装置15包括设置在底板1中心处的呈圆柱状的加热器支座5以及输气管道11和若干喷嘴9；所述加热器支座5外侧上下分别设置有上部环形加热管8和下部环形加热管16，该上部环形加热管8和下部环形加热管16均与所述输气管道11相连通；若干所述喷嘴9分别均匀设置在该上部环形加热管8和下部环形加热管16的外侧，以便于在对上横梁内孔磨损面进行均匀加热。

本实施例中，所述输气管道11上还设置有压力表10以及控制阀门等部件。

本实施例中，为便于上部环形加热管8和下部环形加热管16设置在加热器支座上，所述上部环形加热管8和下部环形加热管16均分别通过若干连接杆固定连接在加热器支座5上。

实施例2：

如图1至图4所示，本实用新型一种大型水压机上横梁内孔磨损面的修复工艺，所述上横梁4左右两侧分别对称设置有立柱孔14，其中心处设置有内孔 17，上横梁4在长期运行后其内孔17的上下位置处分别形成若干内孔上磨损面 6和内孔下磨损面7，应用实施例1所述的一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置进行修复，该修复工艺包括如下步骤：

步骤一、加工制作所述大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置；根据待修复的上横梁4的规格加工制作实施例1所述的一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置，并在该所述焊接装置制作好后，将所述上横梁4放置在该焊接装置上；该焊接装置制作时，先切割一块面积大于上横梁4底面的50mm厚矩形钢板作为底板1，一面水平摆放地面，另一面根据上横梁4的左右四个立柱孔 14的位置，在底板1上左右水平对称焊接连接两根规格为250mm的H型钢作为支撑座2，在支撑座2的凹槽上面固定摆放枕木3，然后在两根枕木3上旋转上横梁4，首先确保整体大型水压机上横梁4在满足高度的情况下稳定水平摆放，其次通过枕木3放置上横梁4的四个立柱孔14底面位置接触面不受破坏，再安装中心环形加热装置15的各部件，其中，加热器支座5放在上横梁4的内孔17 中间位置，上部环形加热管8和下部环形加热管16按照内孔上、下磨损面6、7 的中间位置摆放并采用若干连接杆13固定焊接在加热器支座上5，然后在上、下环形加热管8、16上均匀安装若干喷嘴9，以输送气管11上安装压力表10，连通气源使得焊接装置具备在焊接修复前做好内孔上、下磨损面6、7的预热、加热、保温工艺，最后设置焊枪12并确保该焊枪12在内孔上、下磨损面6、7 焊接处焊条跟堆焊面可成70～85°夹角；

步骤二、焊前准备；

2.1、焊接设备采用HT400D数字化控制逆变式手工直流焊机，焊枪12为600A 焊把，焊条采用的直径为φ4.0mm和φ5.0mm的E5015焊条以300℃～350℃烘焙 2h后恒温，随用随取；

2.2、缺陷清根设备为碳弧气刨ZX5-630焊机配合等离子气刨LGK-100MA；

2.3、焊接位置区域与焊条不得有油污、氧化层、水分等，需露出金属光泽；

2.4、焊接技术要求：堆焊层熔合母材，焊接缝不得有任何焊接缺陷；

2.5、上横梁4材质为ZG35；

2.6辅助设施：保温桶、样板、测温仪、放大镜、面罩、手套、清渣锤、锤子、凿子、锉刀、钢丝刷、砂纸、钢直尺、水平尺、活动板手、直磨机、角向磨光机、钢丝钳、钢锯条及劳动防护用品等；

2.7、根据上横梁4的规格确定焊接工艺参数；

手工焊条电弧焊

步骤三、上横梁4的内孔上、下磨损面6、7的预热；

因大型水压机的上横梁4的内孔上、下磨损面6、7较大，考虑如果大面积堆焊必定产生整体上横梁结构件变形，直接导致大型水压机上横梁报废，故为了确保修复焊接并能够长期满足使用工艺要求，又不能把整体的上横梁报废，在大型水压机上横梁4的内孔上、下磨损面6、7上采取上下对称分段立焊堆焊方式，既满足了上横梁内孔磨损面后续机械加工尺寸又防止了整体结构件变形，焊接前把上横梁4上的各内孔上、下磨损面6、7分别采用钢直尺、水平尺分段对称标注，然后利用安装好的所述焊接装置上的中心环形加热装置15进行内孔上、下磨损面6、7的整体预热，各喷嘴9加热的温度均匀的由外传热到里侧，预热温度设定为80～150℃，预热时，确保预热温度以20℃/h均匀上升，以避免不均匀的高温加热，导致整体的大型水压机上横梁4内孔上、下磨损面6、7内部产生微裂纹，因预热是整体大型水压机上横梁加热，这样可以降低局部温差应力，改善内部组织，防止产生或减少淬硬组织；

步骤四、上横梁4的内孔上、下磨损面6、7的焊接和焊后热处理；4.1、待内孔上、下磨损面6、7达到工艺设定的预热温度后，采用等强度的E5015焊条立焊向上堆焊，先进行打底层焊接，焊条采用直径4.0mm的焊条，因全部采用立焊向上堆焊，电流稍小一点，直线形运条快速短弧焊接，焊缝不宜太宽但要满足焊接的底部和熔池结合以及上下焊缝之间的熔合，打底层焊接后焊缝采用清渣锤及角向磨光机清理，再利用10倍的放大镜检查焊缝有无焊接缺陷，一旦发现裂纹、气孔等焊接缺陷，立即采用等离子气刨切割机进行清根焊补，无论是二次焊补还是后续填充层及盖面层的焊接都必须保证层间温度；

4.2、打底层确认无缺陷后，再启动焊枪采用等强度的E5015焊条进行二层以及以上的填充层和盖面层的焊接，采用直径为5.0mm的焊条，正三角形运条法短弧或5～8mm的中等弧长进行堆焊，盖面层的焊缝要覆盖堆焊层与上横梁本体焊缝宽度(10～25mm)，以保证后续机械加工所需尺寸有足够的厚度，再进行全方位的焊接检验，可直接观察或用10倍的放大镜查找合格并确认无任何焊接缺陷后，拆除焊枪12；

4.3、再启动中心环形加热装置继续对大型水压机上横梁4的内孔上、下磨损面6、7进行升温至450～550℃，加热时，确保加热温度以100℃/h均匀上升，温度达到后，保温10小时慢慢冷却直到冷却到室温，保温10小时为了降低硬化程度，避免脆化，消除焊接应力，达到焊接要求的工艺温度；

4.4、最后把焊接修复完成的大型水压机上横梁4的内孔上、下磨损面6、7 在现场采用机床机械加工至符合装配尺寸，并需通过现场实际样板检验验收完全符合整体大型水压机上横梁内孔以及其他轧制组合件和上横梁安装的要求，交付使用，经过周期车轮和环件轧制运转检验，达到机械性能使用效果。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置，其特征是，它包括底板(1)、支撑座(2)、枕木(3)、焊枪(12)和中心环形加热装置(15)；所述底板(1)的上表面中心处设置有所述中心环形加热装置(15)，其上表面左右两侧平行设置有所述支撑座(2)，每个支撑座(2)上分别设置有枕木(3)；所述焊枪(12)设置在中心环形加热装置(15)处。

2.根据权利要求1所述的一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置，其特征是，所述中心环形加热装置(15)包括设置在底板(1)中心处的呈圆柱状的加热器支座(5)以及输气管道(11)和若干喷嘴(9)；所述加热器支座(5)外侧上下分别设置有上部环形加热管(8)和下部环形加热管(16)，该上部环形加热管(8)和下部环形加热管(16)均与所述输气管道(11)相连通；若干所述喷嘴(9)分别均匀设置在该上部环形加热管(8)和下部环形加热管(16)的外侧。

3.根据权利要求2所述的一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置，其特征是，所述输气管道(11)上还设置有压力表(10)。

4.根据权利要求2所述的一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置，其特征是，所述上部环形加热管(8)和下部环形加热管(16)均分别通过若干连接杆(13)固定连接在加热器支座(5)上。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种大型水压机上横梁内孔磨损面的焊接装置，其特征是，所述底板(1)为50mm厚的矩形状钢板，所述支撑座(2)为规格250mm的H型钢。

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