一种大型高压电机底耳座开裂的简易焊接装置、焊接方法与流程

1.本发明属于焊接技术领域，涉及一种大型高压电机底耳座开裂的简易焊接装置、焊接方法。


背景技术：

2.大型高压电机是高压泵房常用到的核心设备，如宝武马钢轨道交通材料科技有限公司是我国重要的火车车轮生产基地，为亚洲最大的车轮生产企业，也是国内唯一能生产120km/h以上速度等级客车车轮的企业，重载车轮研发已达到国际先进水平，其目前共有二条车轮生产线，年产能力80万件，其要害部门高压泵房，12台高压水泵专供车轮二线轧制系统，输送压力为32兆帕，分两排在地面摆放，通过12台520kw大型电机带动每一台高压水泵增压做功，连接方式是高压水泵内曲轴齿轮一头配合连接大型电机轴齿轮的一头，两个齿轮配套咬合后，再有520kw大型电机带动运转。由于高压水泵长期的运转供水，520kw大型电机除日常的点检修维护，每年都会定期进行离线出厂维护保养，如图1所示的大型高压电机的示意图，该520kw大型电机在吊运过程中，往往会出现落地不平稳以及在多次底耳座2重复安装不水平进行紧固时，直接导致底耳座2板面的开裂，无法整体固定520kw大型电机配套高压水泵运转。对于上述情况，如果仅仅因底耳座开裂而整体更换520kw大型电机，会浪费大量的成本费用，而如果送厂家局部更换时间周期长，因此需要现场进行焊接修复。因520kw大型电机本体的材料为球墨铸铁，此类材料焊接的主要问题是：(1)、球墨铸铁焊接时的白口化倾向及淬硬倾向比灰口铸铁大；(2)、球墨铸铁的强度、塑性和韧性都比灰口铸铁高，焊接难度较大；(3)、因需要确保520kw大型高压电机底耳座开裂部位在水平位置焊接，并保证在单面焊接后恢复原有安装尺寸，直接焊接修复难以保证达到底耳座的修复要求。


技术实现要素：

3.针对在背景技术中大型电机底耳座开裂处焊接修复时存在的困难，本发明提供了一种大型高压电机底耳座开裂的简易焊接装置及焊接方法。
4.本发明解决技术问题的技术方案如下：
5.本发明一种大型高压电机底耳座开裂的简易焊接装置，它包括呈“u”状的结构件工装，结构件工装包括平行设置的两块侧板和固定连接在两块侧板同一侧端部的后挡板，两块侧板的顶部两侧分别相对应设置有两对凸起，两对相对应的凸起顶部分别可拆卸设置有前压板和后压板，前压板和后压板上分别贯穿设置有若干前顶杆和后顶杆，两侧侧板另一侧端部可拆卸设置有前端部压板，前端部压板上贯穿设置有若干前端部顶杆。
6.进一步地，所述前压板和后压板的两端分别通过前连接螺杆和后连接螺杆与侧板上相对应的凸起可拆卸连接固定。
7.进一步地，所述前端部压板的两端分别通过前端部螺杆与两块侧板的端部可拆卸连接固定。
8.进一步地，所述侧板和后挡板焊接固定。
9.进一步地，所述结构件工装、前压板、后压板和前端部压板均分别通过厚度50mm钢板制作而成；所述前连接螺杆、前顶杆、后连接螺杆、后顶杆、前端部连接螺杆和前端部顶杆均分别通过φ40mm圆棒制作而成。
10.本发明一种大型高压电机底耳座开裂的焊接方法，所述大型高压电机的底耳座长期使用后有开裂处，使用上述技术方案所述的大型高压电机底耳座开裂的简易焊接装置进行，步骤如下：
11.步骤一、焊前准备；
12.1.1)、焊接设备：数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用直流焊机，焊接材料采用z258焊条；
13.1.2)、加热装置：h01-20加热枪；
14.1.3)、辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、面罩、样板、测温仪、放大镜、保温棉；
15.1.4)、焊件材料：本体球墨铸铁；
16.1.5)、焊前堆焊要求：通过机械加工并清理磨损表面去除铁锈、油脂、水分；
17.1.6)、焊接位置：整体焊缝水平单面焊接v型坡口；
18.1.7)、焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷并熔合于母材；
19.1.8)、焊接工艺参数：根据焊接设备、焊接材料、焊件材质以及焊接要求制定焊接参数；
20.步骤二、焊接实施；
21.2.1)、在底耳座的开裂处采用手工角磨机沿着开裂处切割单面v型坡口，然后在底耳座上安装结构件工装，通过前顶杆和后顶杆分别顶压住底耳座的v型坡口两侧水平面，通过前端部顶杆顶压住底耳座的前端部，然后通过氧
·
乙炔火焰烤枪在v型坡口两侧20-30mm加热至500-600℃，并采用测温枪进行温度验证，待温度达到后，使用数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用直流焊机并采用φ3.2mm的z258焊条进行底层焊接，焊条运条方法为直线，根底部熔透，采用8-12mm中等弧长连续焊接，通过焊芯和药皮共同作用，使焊缝石墨球化，焊接完成后确认无裂纹等焊接缺陷；
22.2.2)、填充层和盖面层焊接时，控制层间温度继续保持在500-600℃，同样采用数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用直流焊机使用φ4.0mm的z258焊条焊接，焊条的水平夹角为80-90
°
，运条方法为小月牙形，采用12-18mm长的弧长连续焊接，有利于药皮熔化以及石墨向熔池中过渡，头尾完全覆盖，焊接每一层完成后立即采用锤击使焊缝表面布满麻坑，消除焊接应力；堆焊层盖面时高于母材，便于手工研磨跟母材圆滑过渡；
23.2.3)、开裂处全部焊接完成后，再利用h01-20加热枪进行整体焊缝的加热500-700℃消除应力正火处理，并随着缓冷到250℃后采用保温棉整体覆盖再冷却到室温，然后拆分大型高压电机底耳座开裂的简易焊接装置，再通过检测探伤确认焊缝无任何缺陷后，利用手工角磨机精确研磨加工底耳座的焊缝，并采用先制作的符合的样板进行比对，恢复使用公差尺寸。
24.进一步地，所述焊接设备为型号为ht400d或ht500d数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用焊机。
25.进一步地，底层焊接时，采用φ3.2mm的z258焊条，焊接电流为110-140a，电弧电压为25
±
1v，焊接速度为17
±
1cm/min；堆焊层焊接时，采用φ4.0mm的z258焊条，焊接电流为
160-200a，电弧电压为28
±
1v，焊接速度为19
±
1cm/min。
26.相对于现有技术，本发明所述的大型高压电机底耳座开裂的简易焊接装置，其设计新颖，结构简单合理，取材及制作方便，操作简易，通过结构件工装及各压板的设置，有效确保大型电机底耳座开裂部位处在单面水平焊接位置，并有效防止焊接变形；本发明大型高压电机底耳座开裂的简易焊接装置配合其焊接方法，有效满足球墨铸铁材质底耳座的焊接要求，修复时间短，维护费用低，也为其它大型铸铁件焊接修复提供了科学参考依据。
附图说明
27.图1为本发明中大型高压电机的结构示意图；
28.图2为本发明简易装置的结构示意图；
29.图3为本发明简易装置的爆炸示意图；
30.图4为本发明中结构件工装的示意图；
31.图中：1、大型高压电机；2、底耳座；2.1、开裂处；2.2、v型坡口；3、结构件工装；3.1、侧板；3.2、后挡板；3.3、凸起；4、后压板；5、后连接螺杆；6、后顶杆；7、前压板；8、前连接螺杆；9、前压杆；10、前端部压板；11、前端部连接螺杆；12、前端部顶杆。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
33.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”、“内”、“外”、“横”、“纵”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。
34.实施例1：
35.如图1-4所示，大型高压电机1，其底部四角位置分别有一个底耳座2，经长期使用及维护后，各底耳座2很容易出现开裂外2.1，影响大型高压电机1的正常运行；为了对底耳座2的开裂入2.1焊接修复时进行固定和防止焊接变形以及确保开裂处2.1处于水平焊接位置，本发明一种大型高压电机底耳座开裂的简易焊接装置，它包括呈“u”状的结构件工装3，结构件工装3包括平行设置的两块侧板3.1和焊接连接在两块侧板3.1同一侧端部的后挡板3.2，后挡板3.2的顶部高于两块侧板3.1高度，两块侧板3.1的顶部两侧分别相对应设置有两对凸起3.3，两对相对应的凸起3.3顶部分别可拆卸设置有前压板7和后压板4，前压板7和后压板4上分别贯穿设置有若干前顶杆9和后顶杆6，两侧侧板3.1另一侧端部可拆卸设置有前端部压板10，前端部压板10上贯穿设置有若干前端部顶杆12。优选地，所述前压板7和后压板4的两端分别通过前连接螺杆8和后连接螺杆5与侧板3.1上相对应的凸起3.1可拆卸连接固定；所述前端部压板10的两端分别通过前端部螺杆11与两块侧板3.1的端部可拆卸连接固定。
36.制作时，所述结构件工装3、前压板7、后压板4和前端部压板10均分别通过厚度
12mm中等弧长，通过焊芯和药皮共同作用，使焊缝石墨球化，焊接完成后确认无裂纹等焊接缺陷；本步骤中，由于球墨铸铁焊接时的白口化倾向及淬硬倾向比灰口铸铁大，所以采用预热温度一般500℃～600℃高温预热焊接方法，同时，球墨铸铁的强度、塑性和韧性都比灰口铸铁高，必然要求焊接接头的力学性能与母材相匹配，因此选择z258焊条，通过焊芯和药皮共同作用，使焊缝中石墨球化，另外通过大型高压电机底耳座开裂的简易焊接装置防止焊接变形；
53.2.2)、填充层和盖面层焊接时，控制层间温度继续保持在500-600℃，同样采用数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用直流焊机使用φ4.0mm的z258焊条焊接，焊条的水平夹角为80-90
°
，运条方法为小月牙形，采用12-18mm长的弧长连续焊接，有利于药皮熔化以及石墨向熔池中过渡，头尾完全覆盖，焊接每一层完成后立即采用锤击使焊缝表面布满麻坑，消除焊接应力；堆焊层盖面时高于母材，便于手工研磨跟母材圆滑过渡；
54.2.3)、开裂处2.1全部焊接完成后，再利用h01-20加热枪进行整体焊缝的加热500-700℃消除应力正火处理，并随着缓冷到250℃后采用保温棉整体覆盖再冷却到室温，然后拆分大型高压电机底耳座开裂的简易焊接装置，再通过检测探伤确认焊缝无任何缺陷后，利用手工角磨机精确研磨加工底耳座2的焊缝，并采用先制作的符合的样板进行比对，恢复使用公差尺寸。
55.以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。