CN214350630U - 一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置，它包括前端固定支架和后斜端固定支架；所述前端固定支架的上部呈圆弧形；所述后斜端固定支架包括主体支撑钢架，所述主体支撑钢架的两侧分别固定设置有侧翼支撑钢架，其上部转动设置有支撑钢板。本实用新型还公开了利用该焊接辅助装置对平整开卷机芯轴挡盘断裂处进行焊接修复的工艺，通过对平整开卷机芯轴挡盘断裂、局部掉块处进行采用多功能微弧增材制造机堆焊修复及手工氩弧焊焊接修复，节约了检修时间，降低了维修成本，减少了停机损失，为合理组产提供了保障。

Description

一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置

技术领域

本实用新型属于焊接设备及焊接工艺技术领域，涉及一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置及焊接工艺。

背景技术

马钢冷轧总厂使用的平整开卷机，多数为意大利进口设备，设计年产量825000吨/年，年运行时间6800h，生产规格产品平整钢卷厚度0.3-2.5mm，宽度900-1.575mm,钢卷内径610mm，钢卷增大外径1.900mm,最大卷重28.35tonne(吨)，此类设备投产十几年后，在机组运行过程中，开卷机芯轴轴头螺栓多次出现松动、断裂现象，严重影响了机组的顺利运行，如图1所示出的芯轴示意图，该芯轴为30CrNiMo空心轴，芯轴1的轴头呈圆柱状，轴身呈圆台状，向内侧倾斜，轴身与轴头连接处为挡盘2，将芯轴轴头拆卸下检查发现，芯轴与轴头连接的挡盘出现断裂、局部掉块，因芯轴备件成本较高，将芯轴直接报废将造成较大的浪费，如果运到厂家修复，进口备件时间周期长，现场更换，无备件还需要采购过程，为尽快恢复生产，需要把平整开卷机芯轴挡盘断裂、局部掉块处进行堆焊修复。

目前，各种轴类断裂、磨损堆焊接修复应用较为普遍，不少文献中都有叙述，但针对进口材料30CrNiMo空心轴，平整开卷机芯轴挡盘断裂、局部掉块处进行采用多功能微弧增材制造机堆焊修复还未见记载，平整开卷机芯轴挡盘断裂、局部掉块处进行堆焊修复主要难点在于因为在狭窄的空间内难以完成对局部掉块部位的加热、操作、保温等焊接工艺，另外，堆焊后的平整开卷机芯轴挡盘断裂、局部掉块处通过手工研磨达到符合运转尺寸，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

针对在背景技术中平整开卷机芯轴挡盘断裂、局部掉块处修复困难的缺陷，本实用新型提出了一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置及焊接工艺，通过针对进口材料30CrNiMo空心轴，平整开卷机芯轴挡盘断裂、局部掉块处进行采用多功能微弧增材制造机堆焊修复，节约了检修时间，降低了维修成本，减少了停机损失，为合理组产提供了保障。

本实用新型解决技术问题的技术方案如下：

本实用新型一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置，它包括前端固定支架和后斜端固定支架；所述前端固定支架的上部呈圆弧形；所述后斜端固定支架包括主体支撑钢架，所述主体支撑钢架的两侧分别固定设置有侧翼支撑钢架，其上部转动设置有支撑钢板。

进一步地，所述主体支撑钢架呈“H”形。

进一步地，所述主体支撑钢架的“H”形上部焊接设置有轴棒，所述支撑钢板中部开设有轴孔，并通过该轴孔转动设置在该轴棒上。

进一步地，所述侧翼支撑钢架呈“L”形，其底部与主体支撑钢架的“H”形底部齐平。

进一步地，所述侧翼支撑钢架焊接设置在主体支撑钢架的“H”形两侧。

本实用新型解决技术问题的另一技术方案如下：

一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接工艺，所述芯轴的轴头呈圆柱状，轴身呈圆台状，其轴身与轴头连接处的挡盘存在断裂待修复处，将所述芯轴放置在上述技术方案中所述的平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置上进行，具体步骤如下：

步骤一、焊前准备；

1.1、焊接设备：多功能微弧增材制造机、WS-400T手工氩弧焊焊机；

1.2、加热装置：氧·乙炔瓶、电加热带；

1.3、辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、面罩、保温桶、样板、测温仪、放大镜、保温棉；

步骤二、焊接工艺制定；

2.1、焊件材料：30CrNiMo空心轴；

2.2、坡口尺寸：几乎是半圆弧形状，底部大上面小；此处最后能配一个该坡口形状的简图，因为该坡口不是常规的几种坡口之一，没有相关资料记载

2.3、焊接位置：平位置焊接；

2.4、焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷，底部第一层焊接熔合于母材；

2.5、焊接材料：焊丝采用H08CrNi2MoA、焊条采用MG600；

2.6、气体要求：纯度99.99％的Ar气体；

2.7、焊接电源极性及接法：焊条电弧焊填充、盖面反接法；

2.8、焊前清洗：使用氧乙炔火焰，去除待焊接修复处的水分和油，然后用砂布或磨削砂轮机打磨除锈；

2.9、焊件位置固定：平整开卷机的芯轴1的前端由前端固定支架3固定，轴身由后斜端固定支架4支撑固定，使得芯轴1挡盘2的断裂待修复处处于上水平位置，并预防在正常堆焊修复时芯轴1移动；

2.10、根据焊件材料、焊接设备、焊丝规格及焊接要求确定焊接工艺参数；

步骤三：焊接修复；

考虑30CrNiMo空心轴平整开卷机芯轴挡盘断裂待焊接修复处整体堆焊焊接特殊性，过渡第一层打底焊接前，采用手工角向磨光机将挡盘断裂待修复处修磨见金属光泽，并在符合焊接要求后，利用氧·乙炔加热待焊接部位，其余部分采用电加热带均匀包扎芯轴挡盘预热，将挡盘断裂处预热到200℃左右；施焊时，过渡打底层根部通过多功能微弧增材制造机采用H08CrNi2MoA焊丝过渡焊接，采用微弧点焊熔化焊材直线运丝，焊层控制在2mm以下，保证跟母材熔合；打底层焊接完成后，用3～4倍放大镜检查，确保无任何焊接缺陷；然后通过手工氩弧焊焊机采用MG600焊条进行填充层和盖面层堆焊，焊接方法采用三角形和月牙形运条组合手法，焊接层必须圆滑过渡，留有加工余量，层层锤击；焊接过程中，当层间温度低于预热温度时，立即对轴进行中间回火，回火温度最低350℃，防止吸氢以及延迟裂纹；回火后，继续进行焊接，待全部堆焊达到外观焊接尺寸包括加工尺寸后，进行外观和内部探伤，确认无焊接缺陷后，采用电热毯加热方式进行焊后350℃-400℃热处理，再通过保温棉缓冷到室温后，采用手工研磨将焊接修复处恢复至原始尺寸并交付使用现场组装论证，经过周期运转达到机械性能效果后，即可投入使用。

进一步地，焊接修复时，所述打底层焊接采用Φ2.5mm的H08CrNi2MoA焊丝，焊接电流为40-80A，电弧电压为13±1V，焊接速度为5±1cm/min；所述填充层和盖面层焊接采用Φ4.0mm的MG600焊条，焊接电流为140-180A，电弧电压为28±1V，焊接速度为25±1cm/min。

进一步地，预热时，力求温度以50℃/h均匀上升，测温仪每半小时测量一次，以避免不均匀的高温加热，导致母材内部产生微裂纹，预热的面积全部覆盖，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。

进一步地，中途回火的时间为4h，焊后热处理的时间为4h。

进一步地，填充层和盖面层堆焊时，将填充层自下向上分为若干大层，每一大层及盖面层均焊接四小层，相邻小层的焊接方向相反，其中第一、四小层采用月牙形运条方法焊接，第二、三小层采用三角形运条方法焊接。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置，其结构简单，制作方便，稳定性好，并且不需要大的投资，占用空间小，使用维护方便；另外，利用该焊接辅助装置对平整开卷机芯轴挡盘断裂处焊接处堆焊修复时，该工艺不仅安全易操作，焊接质量稳定，投资费用低，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，减少了停机损失，为合理组产提供了保障；与之同时，该平整开卷机芯轴挡盘断裂堆焊修复工艺也为其它大型工件在线修复提供了科学参考依据。

附图说明

图1为本实用新型中芯轴的结构示意图；

图2为本实用新型中利用所述焊接辅助装置进行挡盘断裂处焊接修复时的结构示意图；

图3为本实用新型中前端固定支架的结构示意图；

图4为本实用新型中后斜端固定支架的结构示意图；

图5为本实用新型中除去支撑钢板的后斜端固定支架的结构示意图；

图6为本实用新型中半圆弧形坡口填充层和盖面层的焊接层示意图；

图7是本实用新型中填充层和盖面层每一大层的四个小层的焊接方向示意图；

图中：1.芯轴；2.挡盘；3.前端固定支架；4.后斜端固定支架；41.主体支撑钢架；42.侧翼支撑钢架；43.轴棒；44.支撑钢板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变；“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

实施例1：

如图1至图5所示，本实用新型一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置，它包括前端固定支架3和后斜端固定支架4；所述前端固定支架3的整体呈“H”形，其上部呈圆弧形状，与所要焊接修复的芯轴的轴头相适配；所述后斜端固定支架4包括呈“H”形状的主体支撑钢架41，该主体支撑钢架41的“H”形上部焊接设置有轴棒43，该轴棒43上转动设置有支撑钢板44,所述支撑钢板44中部开设有轴孔，套设置在该轴棒3上，可以左右转动；所述呈“H”形状的主体支撑钢架41的两侧分别焊接设置有呈“L”形状的侧翼支撑钢架42，侧翼支撑钢架42的底部与主体支撑钢架41的“H”形底部齐平。

制作时，前端固定支架3采用钢板按照平整开卷机芯轴前端轴头外径焊接制作成“H”形形状，并将该“H”形状的上部设置成圆弧状，使得该芯轴的前轴可以水平固定在该前端固定支架3上。

后斜端固定支架4按照平整开卷机芯轴后斜端(轴身)平稳放置的宽度，采用钢板焊接制作“H”形状的主体支撑钢架41，然后在主体支撑钢架41的两侧中间水平焊接呈“L”形状的侧翼支撑钢架42，使得主体支撑钢架41和侧翼支撑钢架42合成一个整体的结构件框架，既要能够承载平整开卷机芯轴重量又保证水平放置在地面上；采用厚钢板制作长方形的支撑钢板44并在钢板中间通过机械加工轴孔，轴孔直径大于轴棒43，轴棒43采用圆钢加工而成并焊接固定在主体支撑钢架41“H”形状的上部，高度尺寸满足支撑钢板44斜面配合平整开卷机芯轴后斜端面平稳放置。

整个焊接辅助装置要保证平整开卷机芯轴放置后，挡盘的断裂处处在水平上部，便于堆焊修复。

实施例2：

一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接工艺，所述芯轴1的轴头(前端)呈圆柱状，轴身(后斜端)呈圆台状，其轴身与轴头连接处的挡盘2存在断裂待修复处，将所述芯轴1水平放置在实施例1所述的平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置上进行，具体步骤如下：

步骤一、焊前准备；

1.1)、焊接设备：多功能微弧增材制造机和WS-400T手工氩弧焊焊机；

1.2)、加热装置：氧·乙炔瓶和电加热带；

1.3)、辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、面罩、保温桶、样板、测温仪、放大镜、保温棉；

步骤二、焊接工艺制定；

2.1)、焊件材料：30CrNiMo空心轴；

2.2)、坡口尺寸：如图6所示，几乎是半圆弧形状，底部大上面小；

2.3)、焊接位置：平位置焊接；

2.4)、焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷，尤其是底部第一层焊接熔合于母材；

2.5)、焊接材料：焊丝采用规格为φ2.5mm的H08CrNi2MoA焊丝，焊条采用φ4.0mm的MG600；

2.6)、气体要求：纯度99.99％的Ar气体；

2.7)、焊接电源极性及接法：焊条电弧焊填充、盖面采用反接法；

2.8)、焊前清洗：使用氧乙炔火焰，去除待焊接修复处的水分和油，然后用砂布或磨削砂轮机打磨除锈；

2.9)、焊件位置固定：平整开卷机的芯轴1的前端由前端固定支架3固定，轴身由后斜端固定支架4支撑固定，使得芯轴1挡盘2的断裂待修复处处于上水平位置，并预防在正常堆焊修复时芯轴1移动；

2.10)、根据焊件材料、焊接设备、焊丝规格及焊接要求确定焊接工艺参数；

焊接工艺参数

步骤三：焊接修复；

考虑30CrNiMo空心轴平整开卷机芯轴挡盘断裂待焊接修复处整体堆焊焊接特殊性，过渡第一层打底焊接前，采用手工角向磨光机将挡盘断裂待修复处修磨见金属光泽，并在符合焊接要求后，利用氧·乙炔加热待焊接部位，其余部分采用电加热带均匀包扎芯轴挡盘预热(普通的电加热带一般都是平面定尺，不能适用于特殊的圆柱形开卷机芯轴挡盘断裂整体加热，故为了达到焊接预热及焊后热处理要求，本实施例中，此处的电加热带是根据开卷机芯轴挡盘断裂处尺寸制定一种U型加热体，加热时把开卷机芯轴挡盘断裂处由底部放在U型加热体上，只把堆焊处露在外面。)，将挡盘断裂处预热到200℃左右；预热时，力求温度以50℃/h均匀上升，测温仪每半小时测量一次，以避免不均匀的高温加热，导致母材内部产生微裂纹，预热的面积全部覆盖，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；施焊时，过渡打底层根部通过多功能微弧增材制造机采用H08CrNi2MoA焊丝过渡焊接，采用微弧点焊熔化焊材直线运丝，焊层控制在2mm以下，保证跟母材熔合；打底层焊接完成后，用3～4倍放大镜检查，确保无任何焊接缺陷；然后通过手工氩弧焊焊机采用MG600焊条进行填充层和盖面层堆焊，焊接方法采用三角形和月牙形运条组合手法，焊接层必须圆滑过渡，留有加工余量，层层锤击；焊接过程中，由于堆焊时间过长，当层间温度低于预热温度时，立即通过电加热带对轴进行中间回火，回火温度最低350℃×4h，防止吸氢以及延迟裂纹；回火后，继续进行焊接，待全部堆焊达到外观焊接尺寸包括加工尺寸后，进行外观和内部探伤，确认无焊接缺陷后，采用电热毯加热方式进行焊后350℃-400℃×4h热处理，再通过保温棉缓冷到室温后，采用手工研磨将焊接修复处恢复至原始尺寸，表面光洁，并交付使用现场组装论证，经过周期运转达到机械性能效果后，即可投入使用。

进一步地，在填充层和盖面层堆焊时，如图6和图7所示，将填充层自下向上分为若干大层(本例如图6所示，分别A～D四大层和盖面层E层)，每一大层及盖面层均焊接四小层(Ⅰ～Ⅳ层)，相邻小层的焊接方向相反，其中第Ⅰ、Ⅳ小层采用月牙形运条方法焊接，第Ⅱ、Ⅲ小层采用三角形运条方法焊接。

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 (6)

1.一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置，其特征在于：它包括前端固定支架(3)和后斜端固定支架(4)；所述前端固定支架(3)的上部呈圆弧形；所述后斜端固定支架(4)包括主体支撑钢架(41)，所述主体支撑钢架(41)的两侧分别固定设置有侧翼支撑钢架(42)，其上部转动设置有支撑钢板(44)。

2.根据权利要求1所述的一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置，其特征在于：所述主体支撑钢架(41)呈“H”形。

3.根据权利要求2所述的一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置，其特征在于：所述主体支撑钢架(41)的“H”形上部焊接设置有轴棒(43)，所述支撑钢板(44)中部开设有轴孔，并通过该轴孔转动设置在该轴棒(43)上。

4.根据权利要求2或3所述的一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置，其特征在于：所述侧翼支撑钢架(42)呈“L”形，其底部与主体支撑钢架(41)的“H”形底部齐平。

5.根据权利要求3所述的一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置，其特征在于：所述侧翼支撑钢架(42)焊接设置在主体支撑钢架(41)的“H”形两侧。

6.根据权利要求4所述的一种平整开卷机芯轴挡盘断裂焊接辅助装置，其特征在于：所述侧翼支撑钢架(42)焊接设置在主体支撑钢架(41)的“H”形两侧。

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