大型萬向軸法蘭焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種大型萬向軸法蘭焊接方法，包括：將將大型萬向軸上機床割去舊法蘭；對連接管端面加工U形坡口；將新法蘭安裝到連接管上，并使新法蘭與連接管對中，位置找正；焊接定位連接板，并將整體組件放進加熱爐加熱，直至加熱溫度至所要求的預熱溫度；將整體組件出爐并安放在焊接平臺上；在連接管的內(nèi)圈上安放電加熱板并通電加熱，使焊縫位置加熱到所要求的層間溫度；對焊縫位置溫度進行檢測到是層間溫度時，進行焊接；焊好一層進行沖擊消除應力，直至焊接完成；拆除定位連接板，并將焊接成的萬向軸上機床對焊縫表面加工，以消除焊縫表面裂紋；以及拍片、檢驗，以獲得合格的大型萬向軸。本發(fā)明使大型萬向軸整體強度、沖擊韌性大大提高。
【專利說明】大型萬向軸法蘭焊接方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種主軸的焊接加工方法，具體說有關一種萬向軸法蘭焊接方法。
【背景技術】
[0002]萬向聯(lián)軸器是一種應用廣泛的機械部件，通常將其稱為萬向軸。萬向軸的主要功能是傳遞不在同一直線上的兩傳動軸系的運動和動力。十字萬向軸在我國自20世紀80年代初起步，并率先用于冶金工業(yè)軋制設備，但十字萬向軸用于軋機主傳動還是很少，以往傳統(tǒng)都是用滑塊式萬向軸。十字萬向軸與滑塊式萬向軸相比較具有維護簡單、擺角大的特點，尤其適用于冶金工業(yè)中的軋機。
[0003]目前厚板軋機主軸已采用了目前世界上最先進的十字萬向軸，但這種十字萬向軸在厚板生產(chǎn)中故障不斷。經(jīng)下機對主軸解體修復過程中發(fā)現(xiàn)故障是由主軸連接法蘭處出現(xiàn)的大量裂紋所引起，這樣就無法繼續(xù)上機使用而需對其進行修復處理，就是將具有裂紋的法蘭更換，重新焊接法蘭。但是，端面齒法蘭需要承受較大扭矩載荷故選用的材質(zhì)為42CrMo鍛件，而整根萬向軸的連接管為Q235的普通厚壁管。42CrMo的含碳量高，合金元素含量也高，淬硬傾向比較大。它的馬氏體點Ms=280°C，馬氏體難以產(chǎn)生自回火效應，馬氏體中含碳量高，點陣畸變嚴重，硬度和脆性比較大，對冷裂紋的敏感性就比較大。按臨界經(jīng)驗公式計算，42CrMo的冷裂紋敏感性系數(shù)占S=14.6MPa，遠小于材料的屈服強度。由于冷裂傾向嚴重，所以必須延長降至100〃C所需時間，即需高的預熱溫度。42CrMo材料雖含有能細化晶粒的臺金元素Mo以及較高Mn含量抑制著硫引起的熱裂性,但其含碳量太高,遠超過包晶點
0.16%C，這就顯著增大了磷的危害，用伊藤慶典經(jīng)驗公式計算裂紋敏感系數(shù)，AG=4，遠大于AG=2這個臨界點，以此判斷42CrMo的熱裂紋敏感性比較大。
[0004]因此，42CrMo為中碳高合金鋼，由于這種材料的碳當量高，其可焊性、回火效應差、冷熱敏感性大，采用該材料的十字萬向軸的端面法蘭的冷、熱裂傾向嚴重，而容易產(chǎn)生裂紋而導致故障。十字萬向軸和連接管的這兩種材料的焊接就需要合適的工藝和方法來實施。
[0005]雖然在發(fā)明名稱為“鈦鋁合金渦輪與42CrMo調(diào)質(zhì)鋼軸的摩擦焊接方法”的第201010178555.7號發(fā)明專利申請中公開了一種鈦鋁合金渦輪與42CrMo調(diào)質(zhì)鋼軸的摩擦焊接方法，該技術方案是在鈦鋁合金渦輪一側加工回轉體形狀的嵌入槽，焊接過程中渦輪軸的焊接端面與鈦鋁合金渦輪的嵌入槽焊接面摩擦，通過控制摩擦縮短量，使得渦輪軸側形成的飛邊填充滿嵌入槽，從而達到焊接面的冶金結合與機械連接的雙重效果，提高了連接鈦鋁合金渦輪轉子與調(diào)質(zhì)鋼軸時的接頭拉伸強度，但該摩擦焊接方法并不適用于大型萬向軸法蘭的焊接。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種大型萬向軸法蘭焊接方法，可克服其所采用材料可焊性差的問題，并極大提高大型萬向軸的整體強度、沖擊韌性。
[0007]本發(fā)明的一種大型萬向軸法蘭焊接方法，所述萬向軸由法蘭與連接管焊接一體形成，所述法蘭的材質(zhì)為42CrMo中碳高合金鋼，所述連接管為Q235的普通厚壁管，所述大型萬向軸法蘭焊接方法包括以下步驟:
[0008]首先，將將大型萬向軸上機床割去舊法蘭；
[0009]對連接管端面加工U形坡口；
[0010]將新法蘭安裝到連接管上，并使新法蘭與連接管對中，位置找正；
[0011]焊接定位連接板，并將整體組件放進加熱爐加熱，直至加熱溫度至所要求的預熱溫度;
[0012]將整體組件出爐并安放在焊接平臺上；
[0013]在連接管的內(nèi)圈上安放電加熱板并通電加熱，使焊縫位置加熱到所要求的層間溫度；
[0014]對焊縫位置溫度進行檢測到是層間溫度時，進行焊接；
[0015]焊好一層進行沖擊消除應力，直至焊接完成；
[0016]拆除定位連接板，并將焊接成的萬向軸上機床對焊縫表面加工，以消除焊縫表面裂紋；以及
[0017]拍片、檢驗，以獲得合格的大型萬向軸。
[0018]所述預熱溫度為250°C，所述層間溫度為350°C。
[0019]焊接采用:直徑為1.2mm-2.4mm的焊絲；焊接電流為160A-213A ;焊接電壓為19V-25V ;送絲速度< 10m/min ;運行速度為20cm/min:熱輸入< 16KJ/cm ;保護氣體為気氣；以及接觸工件距離最大為20mm。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明焊接方法由于采取焊前預熱及緊急后熱處理，形成具有定心和透氣雙功能的U形坡口以及選用低匹配焊接材料，以及焊好后對焊接表面進行車削加工這些工藝措施，可緩和焊接接頭的受力狀態(tài)，提高塑性和韌性，以避免應力集中。因此，采用本發(fā)明的焊接方法可克服42CrMo材料可焊性差，使大型萬向軸整體強度、沖擊韌性大大提高，從而成功將裂紋法蘭更換，使得萬向軸又能重新上機使用，大大降低了萬向軸的備件采購費用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的大型萬向軸法蘭焊接方法形成有焊接坡口的法蘭與連接管整體結構示意圖；
[0022]圖2是采用本發(fā)明的大型萬向軸法蘭焊接方法將焊縫焊好后表面加工示意圖；以及
[0023]圖3是本發(fā)明的大型萬向軸法蘭焊接方法的工藝流程圖；
【具體實施方式】
[0024]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細說明。首先需要說明的是，本發(fā)明并不限于下述【具體實施方式】，本領域的技術人員應該從下述實施方式所體現(xiàn)的精神來理解本發(fā)明，各技術術語可以基于本發(fā)明的精神實質(zhì)來作最寬泛的理解。圖中相同或相似的構件采用相同的附圖標記表示。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的萬向軸6包括法蘭1、連接管5，法蘭I具有排氣通道2和定心圈4。萬向軸由法蘭I與連接管2焊接一體形成，法蘭的材質(zhì)為42CrMo中碳高合金鋼，連接管為Q235的普通厚壁管，本發(fā)明一個實施例的大型萬向軸法蘭焊接方法包括以下步驟:
[0026]如圖1至圖3所示，將有裂紋的舊法蘭上機床割去，對連接管5端面加工U形坡口3，尤其是連接管的內(nèi)圈(未標示)按公差要求加工；將件新法蘭I插入安裝到連接管5上，使定心圈4與連接管5的內(nèi)圈配合安裝，對兩端法蘭(圖中僅顯示其中一端法蘭)的螺栓孔Ia進行對中，位置找正，在法蘭I及連接管5的內(nèi)圈焊接定位連接板(未圖示)，將整個連接管5及法蘭I放進加熱爐(未圖示)進行加熱，加熱溫度控制在250°C，然后出爐安放在焊接平臺(未圖示)上，在法蘭I及連接管5的內(nèi)圈的焊縫位置安裝自動溫度控制的電加熱板(未圖示)，對焊縫位置進行局部加熱，加熱溫度控制在350°C以上，開始焊接。
[0027]在本實施例中焊接焊絲采用“天泰焊材”的TM-56軟鋼高張力鋼用實心焊絲，焊絲直徑1.2mm-2.4mm，焊接電流為160A-213A，焊接電壓為19V-25V，送絲速度彡10m/min，運行速度為20cm/min，熱輸入彡16KJ/cm，保護氣體采用氬氣，預熱溫度為250°C，層間溫度為350°C，接觸工件距離為最大20mm。焊接的層間采用沖擊法消除應力，層間溫度嚴格控制在350°C以上。
[0028]焊好后空氣冷卻至常溫，上機床對焊縫表面進行加工，焊縫的外圓周就是上車床加工平整，焊縫的內(nèi)圓周將起定位作用的部分加工去除，并對內(nèi)表面按圖2所示加工平整，消除表面細小裂紋，拍片探傷、檢驗。
[0029]以上實施例的焊接工藝過程詳細顯示于圖3的流程圖中，可概括為如下步驟:
[0030]首先，將將大型萬向軸上機床割去舊法蘭；
[0031 ] 對連接管端面加工U形坡口；
[0032]將新法蘭安裝到連接管上，并使新法蘭與連接管對中，位置找正；
[0033]焊接定位連接板，并將整體組件放進加熱爐加熱，直至加熱溫度=250°C ；
[0034]將整體組件出爐并安放在焊接平臺上；
[0035]在連接管的內(nèi)圈上安放電加熱板并通電加熱，使焊縫位置加熱到350°C ；
[0036]對焊縫位置溫度進行檢測到=350°C，進行焊接；
[0037]焊好一層進行沖擊消除應力，直至焊接完成；
[0038]拆除定位連接板，并將焊接成的萬向軸上機床對焊縫表面加工，以消除焊縫表面裂紋；以及
[0039]拍片、檢驗，以獲得合格的大型萬向軸。
[0040]綜上所述，本發(fā)明焊接方法由于采取焊前預熱及緊急后熱處理，形成具有定心和透氣雙功能的U形坡口 3以及選用低匹配焊接材料，以及焊好后對焊接表面進行車削加工這些工藝措施，可緩和焊接接頭的受力狀態(tài)，提高塑性和韌性，以避免應力集中。因此，采用本發(fā)明的焊接方法可克服42CrMo材料可焊性差，使大型萬向軸6整體強度、沖擊韌性大大提高，從而可成功將裂紋法蘭更換，使得萬向軸又能重新上機使用，大大降低了萬向軸的備件采購費用。
[0041]應理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
【權利要求】
1.一種大型萬向軸法蘭焊接方法，所述萬向軸由法蘭與連接管焊接一體形成，所述法蘭的材質(zhì)為42CrMo中碳高合金鋼，所述連接管為Q235的普通厚壁管，所述大型萬向軸法蘭焊接方法包括將大型萬向軸上機床割去舊法蘭；其特征在于，還包括以下步驟: 對連接管端面加工U形坡口； 將新法蘭安裝到連接管上，并使新法蘭與連接管對中，位置找正； 焊接定位連接板，并將整體組件放進加熱爐加熱，直至加熱溫度至所要求的預熱溫度； 將整體組件出爐并安放在焊接平臺上； 在連接管的內(nèi)圈上安放電加熱板并通電加熱，使焊縫位置加熱到所要求的層間溫度； 對焊縫位置溫度進行檢測到是層間溫度時，進行焊接； 焊好一層進行沖擊消除應力，直至焊接完成； 拆除定位連接板，并將焊接成的萬向軸上機床對焊縫表面加工，以消除焊縫表面裂紋；以及 拍片、檢驗，以獲得合格的大型萬向軸。
2.根據(jù)權利要求1所述的大型萬向軸法蘭焊接方法，其特征在于，所述預熱溫度為2500C，所述層間溫度為350°C。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的大型萬向軸法蘭焊接方法，其特征在于，焊接采用:直徑為1.2mm-2.4mm的焊絲；焊接電流為160A-213A ;焊接電壓為19V-25V ;送絲速度彡1m/min ;運行速度為20cm/min:熱輸入彡16KJ/cm ;保護氣體為IS氣；以及接觸工件距離最大為 20mm。
【文檔編號】B23K9/16GK104227187SQ201310231838
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月9日 優(yōu)先權日:2013年6月9日
【發(fā)明者】丁海紹, 孔利明 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司