一种大直径环形构件的制造方法

一种大直径环形构件的制造方法

作者：厉福海 刘山 任小省 张祥

来源：《中国新技术新产品》2012年第16期

摘 要：在一种大直径环形构件的组装和焊接时，采取预留工艺裕量，通过均布简易支撑，选取合理焊接工艺参数和匹配焊材，分段实施退焊工艺，将焊接变形控制在合理范围内，为后续机加减轻负担，节约制造成本。

关键词：环形构件；焊接变形；分段退焊；工装 中图分类号：TQ05 文献标识码：A 1 概述

在机械制造领域经常会涉及到大直径环形构件的制作，当制作精度要求较高时，一般采用预留加工余量并多件拼焊，焊接完成后再进行机加工的方法。为了尽可能的减轻机加负担，选取最经济的工艺裕量，优化焊接工艺并控制焊接变形成为一门很重要的课题，本方法制作的大直径环形构件，具有以下三个功能：

1）拼装过程中零件定位准确，组焊分段退焊的实施使每一段的结合点与前一段的起点相结合，因此温差不是很大，这样就改善了不均匀加热和冷却的程度，减小了焊接残余应力与变形。

2）采用熔化极气体保护焊脉冲弧工艺焊接飞溅较少，改善了工人的作业环境，更为重要的是采用此种工艺极大的提高了焊接生产效率并保证了焊接质量。

3）通过支撑板类似的简易工装，直接有效的保证了焊后零件的外形尺寸并满足最终尺寸的精度要求，也为后续机加工减轻了负担，节约了制造成本。 2 试验 2.1 试验条件

大直径环形构件采用3件高强度低合金铌-钒结构钢板拼焊而成，如图1所示，其中卷板（图1件1）由厚度为22.23mm的板材卷制后采用一处全熔透焊缝焊接而成，焊缝坡口形式为单面V型坡口。圆形板（图1件2）由厚度为22.23mm的板材通过若干条全熔透焊缝焊接而成，在平台上进行组对焊接，接头坡口形式及组对间隙见图2，板厚方向错边量小于1mm。焊接采用熔化极气体保护焊脉冲弧，焊后将焊缝打磨至于母材齐平，经射线检测合格后与卷板（图1件1）组焊。

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卷板（图1件1）和2件圆形板（图1件2）组装和焊接步骤为：如图1视图A-A所示压紧在平台上，在它们中间每隔一段距离加一个支撑板（图3），将卷板和圆形板之间每隔600～800mm点焊一处，焊缝长度不短于50mm，将支撑板与圆形板之间点焊牢固，按照图4所示焊接顺序采用分段退焊方法进行焊接，内侧焊接顺序为1'～16'，外侧焊接顺序为1～16，而卷板与圆形板之间的焊接顺序如图5所示，两名焊工分别从内外两侧施焊(内侧焊接顺序为1'～6'，外侧焊接顺序为1～10)，焊接时每段焊缝长度为600～750mm，焊完每段焊缝后空冷一段时间，保证层间温度不超过150℃，然后焊接下一段焊缝。焊接完成后将支撑板拆除，内侧角焊缝因支撑板挡住未焊的地方补焊完整，焊接位置有横焊和仰焊，焊后作磁粉检测。 熔化极气体保护焊的工艺参数：采用脉冲喷射过渡形式，填充金属为低合金钢焊丝ER80S-G，规格Φ1.2mm，保护气体：Ar+O2（混合比：98%+2%），气体流量：14～20升/分钟，焊接电流：90～200A，电弧电压：18～26V，焊接速度：5～17厘米/分钟。 2.1 试验结果

通过图6和表1试验前后对比，可以看出，环形构件的直径变化在1～3mm之间，组焊后的高度变化不超多3mm，因为此环形构件已经留出足够的机加工余量，因此3mm的变形量可以通过机加工来修正，最终满足产品的尺寸和精度要求。 结论

采用本方法所描述的焊接工艺方法应用于大直径环形构件的制作可以将焊接变形控制在较小的范围内，为后续机加工减轻了负担，直接节约了环形构件的制造成本，并且本方法中应用的工装结构简单，制作成本低，使用方便，易于推广应用，也适合于其他类似环形类材料焊接的其他场合。 参考文献

[1]陈焕明.焊接工装设计基础[M].北京：航空工业出版社，2004，1-3.