主泵电机轴和飞轮的钨极氩弧热丝焊堆焊工艺

摘要

本发明涉及一种主泵电机轴和飞轮的钨极氩弧热丝焊堆焊工艺，旨在确立一种用于主泵电机关键部件轴和飞轮堆焊的新焊接工艺方法，通过采用更为先进的钨极氩弧热丝焊的焊接工艺，焊丝在填入熔池前进行预热，显著提高了熔敷效率和焊接速度，并且热丝焊对熔池有较好的搅拌作用，比传统的氩弧焊更适合焊接镍基合金等粘稠、表面张力大的有色金属，从而得到高效、优质的镍基堆焊焊缝。该成果在工程上具有很高的应用价值，并具有深远的社会意义。

说明书

技术领域：本发明涉及一种主泵电机轴和飞轮钨极氩弧热丝焊堆 焊工艺。

背景技术：主泵电机的完整性对一回路的安全运行有着重要的影 响，其中轴和飞轮堆焊技术成为主泵电机制造环节中的一道技术难 题。采用的焊接方法是钨极氩弧焊，钨极氩弧焊是一种非熔化极惰性 气体保护焊，利用枪嘴喷射出的氩气形成保护层将电弧与空气进行隔 离，防止空气中的氧和氮对钨极、熔池及热影响区金属造成有害作用， 从而获得优质焊缝，根据送丝方式分为冷丝和热丝焊等，轴和飞轮的 堆焊原采用的焊接方法为冷丝钨极氩弧焊，冷丝氩弧焊虽然具有焊接 过程稳定，焊缝成形美观等优点，但是熔敷效率低，焊接速度慢，由 于钨极对电流的承载能力有限，无法通过加大电流进一步提高送丝速 度和熔敷效率，因此冷丝氩弧焊用于堆焊，焊接效率低；同时因为冷 丝氩弧焊较小的焊接电流，造成熔池冷却速度过快，由于堆焊的镍基 合金材料时熔池金属较粘稠、张力大，气体和杂质溢出的较慢，进而 很容易产生缺陷，焊接质量不稳定，返修率较高，造成资源的浪费和 生产成本的提高。

发明内容：本发明的目的是提供一种主泵电机轴和飞轮的钨极氩 弧热丝焊堆焊工艺，改善原油冷丝氩弧焊堆焊的熔敷效率低，焊接质 量不稳定等问题。

本发明的技术方案为：一种主泵电机轴和飞轮的钨极氩弧热丝焊 堆焊工艺，（1）焊接规范：

焊接电流325～370A，焊接电压11～15V，焊接速度 120～250mm/min，焊接保护气99.999%Ar，气体流量18.8L/min，极性： 直流正接；

交流热丝电源，焊丝电流50～60A，焊丝电压3～6V，焊丝保护气 体99.999%Ar，气体流量4.7～7.1L/min，送丝速度：3～4m/min；

最小预热温度205℃，大层间温度255℃，焊后热处理704～746 ℃，保温3小时，焊接位置平焊；

（2）焊材:

焊丝种类：SFA-5.14（镍合金填充焊丝）牌号：ERNiCr-3（镍 铬合金焊丝）规格：Φ1.2mm；

（3）焊接工艺过程：

a)轴的堆焊，轴是圆棒型式，轴的两侧开有两个U型槽，采用钨 极氩弧热丝焊的方法在U型槽内堆焊镍铬合金，将轴放在滚轮架上， 利用滚轮旋转，带动轴的滚动，实现自动焊接；飞轮轮毂堆焊，飞轮 轮毂为圆盘形，在圆盘两个平面上开设有U型的环槽，采用钨极氩弧 热丝焊的方法在U型槽内堆焊镍铬合金，将飞轮放在变位机上，利用 变位机的旋转，带动飞轮盘旋转，实现自动焊接；

b)首先进行焊前准备工作，对堆焊部位及附近100mm区域进行 清理，达到清洁度要求后，开始预热，预热最小温度205℃，满足要 求后采用钨极氩弧热丝焊开始进行堆焊；

c)按上述焊接规范进行焊接，焊接时焊枪不摆动，利用滚轮架和 变位机旋转带动工件进行转动，实现自动焊接，焊接采用单丝，先通 过热丝电源利用电阻热对焊丝进行预热，达到预定温度后，在电弧后 方送入熔池，实现焊接，工件旋转一周，即焊完一道焊缝后，停弧调 整焊枪位置，在进行下一道焊缝焊接；

d)焊接顺序，焊道从坡口左侧开始排布，每道焊缝压道量为1/3-1/2 焊道宽度；

e)坡口焊满后，进行无损检测和热处理，即完成本工艺。

在本工艺焊丝直径为1.2mm的条件下，冷丝钨极氩弧焊的送丝速 度一般为0.4-1m/min，热丝钨极氩弧焊的送丝速度可以达到 3-4m/min，熔敷效率和焊接速度较冷丝氩弧焊提高了两倍以上，极大 的提高了生产效率，并且热丝焊采用在电弧后送丝的方式，对熔池有 较好的搅拌作用，同时因焊丝经过预热后，可以降低熔池的冷却速度， 使熔池内的杂质和气体更好的溢出，减少缺陷的形成机率，更适合焊 接镍基合金等粘稠、表面张力大的有色金属，有效的保证了产品质量。 本发明的新焊接工艺方法，已在多台产品中得到应用，焊缝表面成型 良好，并且100%通过无损探伤检查，达到了预期效果。

附图说明

图1轴结构形式示意图

图2堆焊坡口形式示意图

图3轴堆焊装配形式示意图。

其中：①氩弧焊焊枪②电机轴③滚轮架④送丝盘⑤龙门架

图4飞轮结构形式示意图。

图5堆焊坡口形式示意图

图6飞轮堆焊装配形式示意图

其中：⑥变位机⑦氩弧焊焊枪⑧推力盘轮毂⑨操作机

具体实施方式

主泵电机轴和飞轮的钨极氩弧热丝焊堆焊工艺，焊接电流 325～370A，焊接电压11～15V，焊接速度120～250mm/min，焊接保护 气99.999%Ar，气体流量18.8L/min，极性：直流正接；

交流热丝电源，焊丝电流50～60A，焊丝电压3～6V，焊丝保护气 体99.999%Ar，气体流量4.7～7.1L/min，送丝速度：3～4m/min；

最小预热温度205℃，大层间温度255℃，焊后热处理704～746 ℃，保温3小时，焊接位置平焊；

（2）焊材:

焊丝种类：SFA-5.14（镍合金填充焊丝）牌号：ERNiCr-3（镍 铬合金焊丝）规格：Φ1.2mm；

（3）焊接工艺过程：

a)轴的堆焊，轴是圆棒型式，轴的两侧开有两个U型槽，如图1， 采用钨极氩弧热丝焊的方法在U型槽内堆焊镍铬合金，如图2，将轴 放在滚轮架上，利用滚轮旋转，带动轴的滚动，实现自动焊接，如图 3。

飞轮轮毂堆焊，飞轮轮毂为圆盘形，在圆盘两个平面上开设有U 型的环槽，如图4，采用钨极氩弧热丝焊的方法在U型槽内堆焊镍铬 合金，如图5，将飞轮放在变位机上，利用变位机的旋转，带动飞轮 盘旋转，实现自动焊接，如图6。

b)首先进行焊前准备工作，对堆焊部位及附近100mm区域进行 清理，达到清洁度要求后，开始预热，预热最小温度205℃，满足要 求后采用钨极氩弧热丝焊开始进行堆焊；

c)焊接规范：焊接电流325～370A，焊接电压11～15V，焊接速度 120～250mm/min，焊接保护气99.999%Ar，气体流量18.8L/min，极性： 直流正接；交流热丝电源，焊丝电流50～60A，焊丝电压3～6V，焊丝 保护气体99.999%Ar，气体流量4.7～7.1L/min，送丝速度：3～4m/min； 最小预热温度205℃，大层间温度255℃，焊后热处理704～746℃， 保温3小时，焊接位置平焊；

按上述焊接规范进行焊接，焊接时焊枪不摆动，利用滚轮架和变 位机旋转带动工件进行转动，实现自动焊接，焊接采用单丝，先通过 热丝电源利用电阻热对焊丝进行预热，达到预定温度后，在电弧后方 送入熔池，实现焊接。工件旋转一周，即焊完一道焊缝后，停弧调整 焊枪位置，在进行下一道焊缝焊接；

d)焊接顺序，焊道从坡口左侧开始排布，每道焊缝压道量为1/3-1/2 焊道宽度，如图5

e)坡口焊满后，进行无损检测和热处理，即完成本工艺。