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【摘要】 针对电机轴的异种材质的基本特性, 焊接时采用CO2 气体保护焊, 选择好焊接材料、焊接规范参数、焊接顺序, 加上严格的技术管理, 可得到良好的焊接质量。
电机辐射轴为轴与筋的组合焊接结构件, 它是电机的主要部件之一, 受力比较复杂, 除了承重和传力外,还承受较大的弯矩和扭矩。为此要求辐射轴应有足够的强度、刚度和韧性, 尤其是焊接质量的优劣将直接影响到辐射轴的机械强度和疲劳寿命, 进而影响到定转子气隙、轴承寿命及整机性能。某电机公司引进国外公司辐射轴的筋轴配对金属材料, 即轴选用合金钢40Cr , 筋选用低碳钢Q235A。工艺上采用CO2 气体保护焊焊接成形。工件结构如图1 所示。
图 1
11 主轴 21 筋板 31 横板
一、40Cr 钢的焊接性能分析40Cr 钢的化学成分见表1。
表1 40Cr 钢化学成分(质量分数) ( %)
40Cr 钢的焊接性:
碳当量估算分析(按J IS 标准计算公式)
Ceq = C + Mn/ 6 + Si/ 24 + Ni/ 40 + Cr/ 5 + Mo/ 4 + V/ 14( %) = 0162 %
从表1 中看出该钢中碳含量较高, 且碳当量较大。据经验, 当碳当量大于0145 %时, 则热影响区淬硬倾向性增大, 使焊接接头的熔合性能降低, 且易产生冷裂纹。故焊接时需采用相应的工艺措施。但该类工件结构对称, 刚体拘束度小, 则是焊接有利的一面。
二、焊接方法的选择
采用细丝CO2 气体保护焊, 熔滴短路过渡方式焊接。
三、焊前准备
1. 焊接电源和焊接材料的选择
(1) 焊接电源 采用直流电源, 反接法。
(2) 焊接材料 采用化学成分与母材相近, 大于500MPa 强度等级的焊材。焊丝: ER50 —6 , <112mm。
(3) 焊材牌号见表2 ; 焊丝化学成分见表3 ; 熔敷
金属力学性能见表4。
表2 焊材牌号
表3 焊丝化学成分(质量分数) ( %)
表4 熔敷金属力学性能
2. 焊接用CO2 气体质量要求
(1) CO2 ≥9915 % , 水蒸气+ 乙醇≤0105 %。
(2) CO2 气瓶使用前要倒立放水, 将气瓶倒置1～2h 后打开瓶阀放出瓶中的自由水; 正立放气, 放气约1～2min ; 当气压低于1MPa 时不用。
(3) 采取挡风措施焊接, 特别要避免风扇直接吹向焊接点, 防止焊接气孔产生。
3. 检查电器线路是否安全可靠
(1) 连接好气管、地线等。
(2) 接通电源, 检查流量计上加热器是否工作, 否
则应检修然后调整好气体流量。
(3) 调整提前送气和延时送气时间, 通常为2s。
(4) 安装好焊丝, 调整好送丝轮压紧力。
四、工艺措施
(1) 筋板用刨边机开双面坡口, 坡口角度45°～50°,
要求工件表面洁净, 无硬化层。
(2) 采用水平角焊接操作工位, 背靠背交叉对称的焊接顺序, 以控制焊接变形。
(3) 采用多层焊, 最后一层焊道用左焊法, 其余各层用右焊法。
(4) 焊后进行退火处理, 温度630～650 ℃。
五、工艺规范参数
(1) 焊接电流 根据焊接位置、板厚及其他工艺要求来确定。细丝CO2 焊接, 电流的调节主要是通过改变焊丝的送丝速度来实现的。
(2) 电弧电压 当焊接电流I < 300A 时, 电弧电压U = 14 + 0105 I ; 当焊接电流I ≥300A 时, U = 20 +0105 I ; 电缆加长时可增加2～3V 修正。
(3) 气体流量 当焊接电流< 200A 时, 气体流量取10～15L/ min ; 当200A ≤焊接电流I < 300A 时, 气体流量取15～20L/ min ; 焊接电流I ≥300A 时, 气体流量取20～25L/ min。
(4) 焊嘴与母材间距离 当焊接电流I ≤250A 时,焊嘴与母材间距离取6～15mm; 当焊接电流I > 250A时, 焊嘴与母材间距离取20～25mm。
(5) 焊丝伸出长度 L = (10～15) ×d , 一般取15～20mm ( d 为焊丝直径, 单位mm) 。
六、结语
在外国公司现场工程师的监督下, 经外观检查、磁粉探伤、超声波探伤检验, 均达到了外商的技术条件要求。
经过两年的生产实践证明, 采用以上工艺方法生产的辐射轴, 完全达到了电机的技术性能要求, 现已纳入公司正常的工艺文件。 |
