專利名稱：改進埋弧自動焊機的導電嘴并用于轉架軸的裝焊方法
技術領域：
本發明屬于焊接技術領域，尤其涉及到一種改進埋弧自動焊機的導電嘴并用于轉 架軸的裝焊方法。
背景技術：
圖1-2是轉架軸體的結構示意圖，轉架軸體由ZG35CrMo制作。圖3是轉架軸頭的 結構示意圖，轉架軸頭由35CrMo制作。轉架軸頭的大端即Φ576πιπι處裝
焊在轉架軸體的定位孔即Φ576πιπι內構成行星齒輪減速器上使用的轉架軸，裝焊后的 轉架軸要求能傳遞較大的扭矩。轉架軸以其簡單的結構，較輕的重量和較低的材料成本正 逐漸被國內的許多企業認可并得到廣泛應用。根據轉架軸體和轉架軸頭的結構設計，裝焊前轉架軸頭的大端即Φ576πιπι處采 用T型接頭(下文直稱為轉架軸頭的T型接頭端，不再另行解釋)，轉架軸體的定位孔即 φ 576mm處在圓周方向采用單U型環狀坡口(下文直稱為轉架軸體的單U型環狀坡口，不再 另行解釋)，轉架軸體的單U型環狀坡口的焊接角為25°。裝焊時通常考慮以下幾個因素
l>35CrMo的碳當量和合金元素都較高，焊接時具有較大的熱裂紋敏感性和冷裂傾向；
2、焊縫承受的拘束度較大，因此極易產生裂紋；
3、焊縫處于轉架軸體的根部，選用何種焊接設備才能達到焊接部位，在使用該焊接設 備下的焊接工藝如何安排等。若采用手工電弧焊或CO2氣體保護焊雖然可以解決上述問題，但卻增加了焊工的 勞動強度，對焊工的操作水平也提出了更高要求。加之焊接操作環境差，焊接質量很難達到 圖紙技術要求的無損探傷檢測的等級，反修頻率高。若采用埋弧自動焊，埋弧自動焊機的機頭和剛性直圓筒形導電嘴可能與轉架軸焊 接部位產生干涉現象導致焊絲無法到達坡口焊接位置，造成埋弧自動焊機不能用于轉架軸 的裝焊。此外圍繞埋弧自動焊控制轉架軸的預熱、控制層間溫度、后熱處理等焊接工藝也是 要考慮的因素。如何在埋弧自動焊機上實現轉架軸這樣特殊結構形狀的焊接工藝在國內尚未報 道。
發明內容
為了解決埋弧自動焊機的機頭和剛性直圓筒形導電嘴可能與轉架軸焊接部位產 生干涉現象導致焊絲無法到達坡口焊接位置的問題，本發明提供了一種改進埋弧自動焊機 的導電嘴并用于轉架軸的裝焊方法，該裝焊方法將剛性直圓筒形導電嘴改為一個固定導電 嘴和一個活動導電嘴，通過變角度鉸架使活動導電嘴對中在轉架軸體的單U型環狀坡口 上，利用埋弧自動焊機的其它焊接特性更好地控制好轉架軸的焊縫質量，減少轉架軸焊縫
3的返修率也就減少了焊接變形量，最終使轉架軸的焊接尺寸也相應減少，降低了焊接成本 和加工成本。為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案
一種改進埋弧自動焊機的導電嘴并用于轉架軸的裝焊方法，裝焊之前先檢查轉架軸體 和轉架軸頭是否符合圖紙裝焊尺寸要求，符合圖紙裝焊尺寸要求后將轉架軸體放在埋弧自 動焊機中焊接變位器的回轉平臺上且轉架軸體的定位孔向上，將直角尺的一直角面靠在回 轉平臺的上端面同時將直角尺的另一直角面貼近轉架軸體的外圓母線來檢查轉架軸體外 圓母線是否與直角尺的另一直角面完全重合，待不斷調整并完全重合后表示轉架軸體與回 轉平臺具有相同的同軸度，此時通過回轉平臺自配的卡爪對轉架軸體進行剛性固定；在轉 架軸體的定位孔內端先焊接一限位平板，將轉架軸頭的T型接頭端裝入轉架軸體的定位孔 內，由于定位平板的作用使轉架軸頭T型接頭端裝入轉架軸體定位孔內的深度得到保證， 將直角尺的一直角面靠在轉架軸體的上端面同時將直角尺的另一直角面貼近轉架軸頭的 外圓母線來檢查轉架軸頭外圓母線是否與直角尺的另一直角面完全重合，待不斷調整并完 全重合后表示轉架軸頭與轉架軸體具有相同的同軸度；在轉架軸體的單U型環狀坡口處任 選幾個對稱點進行預熱，預熱溫度達到280°c后用C02氣體保護焊進行點焊以保證經檢查 確定的轉架軸體和轉架軸頭的相對安裝位置不被改變，點焊后經再次檢查轉架軸體和轉架 軸頭的相對安裝位置符合設計要求時再進行打底層焊接，打底層焊接前的預熱溫度同樣為 280°C，打底層焊接采用C02氣體保護焊；除了上述點焊和打底層焊接采用C02氣體保護焊 外，其余焊接均在埋弧自動焊機上進行，埋弧自動焊接的焊絲選用GHM70 Φ4，焊劑選用 GM 70，埋弧自動焊接的速度控制在280 360mm/min，電流控制在550 600A，電壓控制在 29 32V;本發明的特征是
將安裝在埋弧自動焊機機頭上的剛性直圓筒形導電嘴改為一個固定導電嘴和一個活 動導電嘴，在埋弧自動焊機機頭原安裝位置上裝卡有固定導電嘴，固定導電嘴通過安裝其 上的變角度鉸架與活動導電嘴聯接，固定導電嘴和活動導電嘴之間通過柔性銅網的聯接使 其成為導電體，移動埋弧自動焊機機頭并通過變角度鉸架調整活動導電嘴對中在轉架軸體 的單U型環狀坡口上，調整焊接變位器的回轉速度使回轉平臺勻速轉動，引弧后進行埋弧 自動焊接，每完成一圈即一道次分層埋弧自動焊接均要調整一次活動導電嘴與轉架軸體的 單U型環狀坡口的對中狀態以便進行下一道次分層埋弧自動焊接；每一道次分層埋弧自動 焊接的層間溫度不能低于280°C，若層間溫度低于280°C應預熱到280°C才能進行下一道次 分層埋弧自動焊接，直至在埋弧自動焊機完成所有分層分道焊接過程。由于采用上述技術方案，本發明具有如下有益效果
1.本發明將剛性直圓筒形導電嘴改為一個固定導電嘴和一個活動導電嘴，通過變角度 鉸架使活動導電嘴對中在轉架軸體的單U型環狀坡口上，利用埋弧自動焊機的其它焊接特 性，能夠更好地控制好轉架軸的焊縫質量，減少轉架軸焊縫的返修率也就減少了焊接變形 量，最終使轉架軸的焊接尺寸也相應減少，降低了焊接成本和加工成本。2.本發明的裝焊方法相比手工電弧焊而言其焊接量得到相應減少。3.本發明的裝焊方法利用焊接變位器的回轉平臺是一同心圓平臺，再利用直角尺 調整轉架軸體和轉架軸頭的安裝位置，解決了轉架軸頭、轉架軸體和回轉平臺之間的垂直 度和同軸度問題。
4.本發明的裝焊方法利用焊前預熱，焊接過程中控制層間溫度，焊后進行保溫緩 冷，探傷后進行退火等工藝手段解決了焊縫出現開裂的問題。5.本發明的裝焊方法利用焊接變位器和可調整焊接角度的活動導電嘴對轉架軸 進行整圓周連續埋弧自動焊接，較好地控制住焊接過程中極易產生的焊接變形。6.本發明的裝焊方法除了點焊和打底層焊接采用C02氣體保護焊外，其余焊接均 在埋弧自動焊機上進行，解決了生產過程中的安全問題。
圖1是轉架軸體的結構示意圖； 圖2是圖1的A-A向剖視圖3是轉架軸頭的結構示意圖； 圖4是轉架軸體的單U型環狀坡口示意圖； 圖5是本發明裝焊方法的示意圖5中1_轉架軸頭；2-直角尺；3-機頭；4-轉架軸體；5-卡爪；6-回轉平臺。
具體實施例方式以ZZDP1250A行星齒輪減速器的轉架軸為例。結合圖1-2，轉架軸體的材質是ZG35CrMo，最大外徑Φ 1120mm，寬度452mm，單U型 環狀坡口處即轉架軸體的定位孔直徑0576mm，U型坡口深度79mm (帶6mm加工余量)，U型 坡口圓角R12mm，U型坡口夾角25°，U型坡口的底部止口深2mm (U型坡口底部止口 2mm+ U型坡口設計深度73mm=75mm是設計寬度)。結合圖3，轉架軸頭的材質是35CrMo，總長1111mm，T型接頭處的直徑Φ576πιπι，T 型接頭處的寬度上79mm (帶6mm加工余量)，T型接頭的底部止口深2mm。轉架軸體和轉架 軸頭的機加工余量均為單邊6mm。裝焊之前先檢查轉架軸體4和轉架軸頭1是否符合圖紙裝焊尺寸要求，符合圖紙 裝焊尺寸要求后將轉架軸體4放在埋弧自動焊機中焊接變位器的回轉平臺6上且轉架軸體 4的定位孔向上，將直角尺2的一直角面靠在回轉平臺6的上端面同時將直角尺2的另一直 角面貼近轉架軸體4的外圓母線來檢查轉架軸體外圓母線是否與直角尺的另一直角面完 全重合，待不斷調整并完全重合后表示轉架軸體4與回轉平臺6具有相同的同軸度，此時通 過回轉平臺6自配的卡爪5對轉架軸體5進行剛性固定。在轉架軸體4的定位孔內端先焊接一限位平板，將轉架軸頭1的T型接頭端裝入 轉架軸體4的定位孔內，由于定位平板的作用使轉架軸頭IT型接頭端裝入轉架軸體4定位 孔內的深度得到保證，將直角尺2的一直角面靠在轉架軸體4的上端面同時將直角尺2的 另一直角面貼近轉架軸頭1的外圓母線來檢查轉架軸頭外圓母線是否與直角尺的另一直 角面完全重合，待不斷調整并完全重合后表示轉架軸頭1與轉架軸體4具有相同的同軸度。在轉架軸體4的單U型環狀坡口處任選幾個對稱點進行預熱，任選幾個對稱點至 少為三點，用烤把對任選幾個對稱點進行預熱，預熱溫度達到280°C (用遠紅外測溫儀可以 測量出280°C)后用C02氣體保護焊進行點焊以保證經檢查確定的轉架軸體4和轉架軸頭 1的相對安裝位置不被改變。
點焊后經再次檢查轉架軸體4和轉架軸頭1的相對安裝位置符合設計要求時再 進行打底層焊接，打底層焊接前的預熱溫度同樣為280°C (用遠紅外測溫儀可以測量出 280°C)，打底層焊接采用C02氣體保護焊。除了上述點焊和打底層焊接采用C02氣體保護焊外，其余焊接均在埋弧自動焊機 上進行，埋弧自動焊接的焊絲選用GHM70 Φ4，焊劑選用GM 70，埋弧自動焊接的速度控制 在280 360mm/min，電流控制在550 600A，電壓控制在29 32V。將安裝在埋弧自動焊機機頭3上的剛性直圓筒形導電嘴改為一個固定導電嘴和 一個活動導電嘴，在埋弧自動焊機機頭3原安裝位置上裝卡有固定導電嘴，固定導電嘴通 過安裝其上的變角度鉸架與活動導電嘴聯接，固定導電嘴和活動導電嘴之間通過柔性銅網 的聯接使固定導電嘴和活動導電嘴成為導電體。固定導電嘴和活動導電嘴可分別取自標準 導電嘴的一部分，因此固定導電嘴和活動導電嘴的結構特性和焊接特性并不發生改變。固 定導電嘴與埋弧自動焊機原剛性直圓筒形導電嘴的安裝方式相同。柔性銅網的一端與固定 導電嘴聯接而其另一端與活動導電嘴聯接，固定導電嘴和活動導電嘴之間采用柔性銅網連 接導電，不影響活動導電嘴的焊接角度調整，更便于操作。變角度鉸架由兩個直線狀金屬 架構成，所述兩個直線狀金屬架的一端固定在固定導電嘴上而其另一端固定在活動導電嘴 上，所述兩個直線狀金屬架的活動端通過螺栓鉸接后可以調節活動導電嘴的焊接角度。移動埋弧自動焊機機頭并通過變角度鉸架調整活動導電嘴對中在轉架軸體的單U 型環狀坡口上，調整焊接變位器的回轉速度使回轉平臺勻速轉動，引弧后進行埋弧自動焊 接，每完成一圈即一道次分層埋弧自動焊接均要調整一次活動導電嘴與轉架軸體的單U型 環狀坡口的對中狀態以便進行下一道次分層埋弧自動焊接；每一道次分層埋弧自動焊接的 層間溫度不能低于280°C，若層間溫度低于280°C應預熱到280°C才能進行下一道次分層埋 弧自動焊接，直至在埋弧自動焊機完成所有分層分道焊接過程。埋弧自動焊的全過程按焊接規范執行，焊接時要求分層分道焊接，均勻施焊，施焊 時焊縫中不允許存在氣孔或夾渣以及未熔合等影響焊縫質量的缺陷，一經發現立即用砂輪 或電銼打磨清理，然后再繼續施焊。焊后對轉架軸保溫緩冷至室溫，將直角尺靠到轉架軸體的外圓上測量轉架軸頭與 直角尺的最短距離最短距離=[Φ 1120+12 (兩個單邊機加工余量)-Φ542 (靠近T型接頭 處的直徑)]/2=295mm，檢查焊后轉架軸頭和轉架軸體的之間的同軸度是否Slmm和垂直度 是否< 1.5mm (由于粗加工后留有單邊6mm的加工量)，進行超聲波探傷檢查合格后進行去 應力退火。轉架軸的埋弧焊裝焊方法是切實可行的，它的應用不僅大大降低了電焊工 的工作強度，改善了工作環境，縮短了轉架軸的焊接周期，而且焊縫質量也得到了明顯的提
尚ο
權利要求
1. 一種改進埋弧自動焊機的導電嘴并用于轉架軸的裝焊方法，裝焊之前先檢查轉架軸 體(4)和轉架軸頭(1)是否符合圖紙裝焊尺寸要求，符合圖紙裝焊尺寸要求后將轉架軸體 (4)放在埋弧自動焊機中焊接變位器的回轉平臺(6)上且轉架軸體的定位孔向上，將 直角尺( 的一直角面靠在回轉平臺(6)的上端面同時將直角尺O)的另一直角面貼近轉 架軸體(4)的外圓母線來檢查轉架軸體(4)外圓母線是否與直角尺O)的另一直角面完全 重合，待不斷調整并完全重合后表示轉架軸體(4)與回轉平臺(6)具有相同的同軸度，此時 通過回轉平臺(6)自配的卡爪( 對轉架軸體(4)進行剛性固定；在轉架軸體的定位 孔內端先焊接一限位平板，將轉架軸頭⑴的T型接頭端裝入轉架軸體(4)的定位孔內， 由于定位平板的作用使轉架軸頭(I)T型接頭端裝入轉架軸體(4)定位孔內的深度得到保 證，將直角尺O)的一直角面靠在轉架軸體的上端面同時將直角尺O)的另一直角面 貼近轉架軸頭(1)的外圓母線來檢查轉架軸頭(1)外圓母線是否與直角尺(2)的另一直角 面完全重合，待不斷調整并完全重合后表示轉架軸頭(1)與轉架軸體(4)具有相同的同軸 度；在轉架軸體(4)的單U型環狀坡口處任選幾個對稱點進行預熱，預熱溫度達到^(TC后 用C02氣體保護焊進行點焊以保證經檢查確定的轉架軸體(4)和轉架軸頭(1)的相對安裝 位置不被改變，點焊后經再次檢查轉架軸體(4)和轉架軸頭(1)的相對安裝位置符合設計 要求時再進行打底層焊接，打底層焊接前的預熱溫度同樣為280°C，打底層焊接采用C02氣 體保護焊；除了上述點焊和打底層焊接采用C02氣體保護焊外，其余焊接均在埋弧自動焊 機上進行，埋弧自動焊接的焊絲選用GHM70 Φ4，焊劑選用GM 70，埋弧自動焊接的速度控 制在280 360mm/min，電流控制在550 600A，電壓控制在四 32V ；其特征是將安裝在埋弧自動焊機機頭(3)上的剛性直圓筒形導電嘴改為一個固定導電嘴和一 個活動導電嘴，在埋弧自動焊機機頭(3)原安裝位置上裝卡有固定導電嘴，固定導電嘴通 過安裝其上的變角度鉸架與活動導電嘴聯接，固定導電嘴和活動導電嘴之間通過柔性銅網 的聯接使其成為導電體，移動埋弧自動焊機機頭(3)并通過變角度鉸架調整活動導電嘴對 中在轉架軸體的單U型環狀坡口上，調整焊接變位器的回轉速度使回轉平臺(6)勻速 轉動，引弧后進行埋弧自動焊接，每完成一圈即一道次分層埋弧自動焊接均要調整一次活 動導電嘴與轉架軸體(4)的單U型環狀坡口的對中狀態以便進行下一道次分層埋弧自動焊 接；每一道次分層埋弧自動焊接的層間溫度不能低于280°C，若層間溫度低于280°C應預熱 到280°C才能進行下一道次分層埋弧自動焊接，直至在埋弧自動焊機完成所有分層分道焊 接過程。
全文摘要
一種改進埋弧自動焊機的導電嘴并用于轉架軸的裝焊方法，焊前先通過回轉平臺(6)自配的卡爪(5)對轉架軸體(4)進行剛性固定,將轉架軸頭(1)的T型接頭端裝入轉架軸體的定位孔內，用直角尺(2)分別檢查轉架軸頭、轉架軸體和回轉平臺的同軸度，先點焊后打底層焊接。在埋弧自動焊機機頭(3)上裝卡固定導電嘴，固定導電嘴通過安裝其上的變角度鉸架和柔性銅網與活動導電嘴聯接，通過變角度鉸架調整活動導電嘴對中在轉架軸體(4)的單U型環狀坡口上，引弧后進行埋弧自動焊接，每一道次分層埋弧自動焊接的層間溫度不能低于280℃，直至在埋弧自動焊機完成所有分層分道焊接過程。埋弧自動焊按規范執行，縮短了焊接周期，提高了焊縫質量。
文檔編號B23K9/18GK102091853SQ201010611718
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者侯小沖, 孫麗紅, 權建軍, 王麗宏 申請人:中信重工機械股份有限公司