TMEIC機(jī)座焊接變形控制

周 瑋

(上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司，上海 200240)

0 引言

TM系列中型異步電動(dòng)機(jī)與以往電機(jī)有所不同，結(jié)構(gòu)更為簡單，中間沒有機(jī)壁，與定子鐵心的固定完全靠底腳板上底座，且底座在單件上進(jìn)行金加工，裝焊后不再金加工，這就對(duì)機(jī)座焊接精度要求特別高。因此，必須嚴(yán)格控制焊接變形。

1 3200－2機(jī)座和2100－4機(jī)座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及焊接難點(diǎn)

1.1 3200－2機(jī)座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及焊接難點(diǎn)

3200－2機(jī)座(圖1)，其機(jī)壁選用32 mm鋼板，彎板、側(cè)板選用了10 mm鋼板，底腳板、底座選用了36 mm鋼板，材料均為Q235－A。要求除了底座單件金加工外，其它單件均不加工。其焊接難點(diǎn)是機(jī)座焊接后，兩塊底座的平面度、平行度要求控制在0.5 mm 以內(nèi)。

1.2 2100－4機(jī)座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及焊接難點(diǎn)

2100－4機(jī)座(圖2)，其機(jī)壁選用25 mm鋼板，彎板、側(cè)板選用了6 mm鋼板，底腳板選用了36 mm鋼板，底座選用了25 mm鋼板，材料均為Q235－A。要求除了底座單件金加工外，其它單件均不加工。其焊接難點(diǎn)是機(jī)座焊接后，四塊底座的平面度、平行度要求控制在0.5 mm以內(nèi)。

圖1 3200－2機(jī)座

圖2 2100－4機(jī)座

2 焊接工藝的確定

2.1 焊接試驗(yàn)

2.1.1 母材的選擇

選用與機(jī)座相同的Q235－A鋼板，底腳板、底座、底板的尺寸和厚度與機(jī)座一致，機(jī)座板、側(cè)板用250 mm高度來代用，其中1塊底腳板單面金加工后進(jìn)行焊接變形試驗(yàn)。(圖3)

2.1.2 焊接材料和方法的選擇

Q235－A鋼屬低碳鋼，焊接性隨含碳量增加而惡化，其化學(xué)成分見表1、力學(xué)性能見表2。

圖3 機(jī)座框架示意圖

表1 Q235－A鋼的化學(xué)成分%

由表1可知，Q235－A鋼除含碳量低，其它合金元素含量也較少，是焊接性能最好的鋼種。采用通常的焊接方法焊接后，接頭中不會(huì)產(chǎn)生淬硬組織或冷裂紋。選擇適當(dāng)?shù)暮附硬牧?，便能得到滿意的焊接接頭。

選擇焊接材料的主要依據(jù)是保證焊縫金屬的強(qiáng)度、塑性和韌性等力學(xué)性能與母材相匹配或略高于母材。

為了達(dá)到焊縫與母材的力學(xué)性能相當(dāng)，選擇焊接材料應(yīng)從母材力學(xué)性能出發(fā)，而不是從化學(xué)成分考慮選擇與母材成分完全相同的焊接材料。焊接金屬的力學(xué)性能不僅取決于化學(xué)成分，還取決于金屬的組織狀態(tài)。在焊接條件下，焊縫金屬冷卻很快，完全脫離平衡狀態(tài)，如果選擇與母材相同成分的焊材，焊后焊縫金屬的強(qiáng)度將升高，而塑性和韌性將下降，這對(duì)焊接接頭的抗裂性能和使用性能非常不利。[1]

焊接Q235－A鋼，公司常用的焊接方法是焊條電弧焊和 CO2氣體保護(hù)焊，焊條電弧焊選用E43××系列焊條。CO2氣體保護(hù)焊選用ER50－6焊絲。它們的熔敷金屬抗拉強(qiáng)度均能滿足Q235－A鋼的強(qiáng)度要求。

CO2氣體保護(hù)焊與焊條電弧焊相比，CO2氣體保護(hù)焊具有焊接效率高、焊縫金屬含氫量低、熔深大、變形小、煙霧少等優(yōu)點(diǎn)。而TMEIC電機(jī)機(jī)座的焊接難點(diǎn)是焊接變形量的控制，因此選擇CO2氣體保護(hù)焊比焊條電弧焊更為合理。

但CO2氣體保護(hù)焊金屬飛濺較多，且易產(chǎn)生氣孔。采用混合氣體保護(hù)焊(80%Ar+20%CO2)，其工藝特性接近純CO2氣體保護(hù)焊，但焊縫沖擊韌性高、飛濺少，改善呈蘑菇狀的焊縫截面形狀，控制焊縫的冶金質(zhì)量，減少焊接缺陷，改善焊縫形狀及外觀。因此選用混合氣體保護(hù)焊比純CO2氣體保護(hù)焊效果更佳。

2.1.3 焊接參數(shù)的確定

焊接采用ER50－6焊絲混合氣體保護(hù)焊，中厚板(機(jī)座板、底腳板和底座等)的焊接電流選用250～260 A，焊接電壓選用32.5 V。薄板(側(cè)板、彎板等)的焊接電流選用160～180 A，焊接電壓選用22.5 V。適當(dāng)提高電流，電壓可減少飛濺，熔深大，焊接接頭性能好。但側(cè)板、彎板處較薄，選用相對(duì)較低的電流、電壓避免工件燒穿，焊縫成形變壞、咬邊的焊接區(qū)晶粒長大等缺陷。

2.2 焊接工藝的確定

選擇合理的焊接順序，創(chuàng)造合理的焊接條件，是可以達(dá)到要求的。首先要保證焊接平板的平整，保證底腳板平面平整，消除這些外在因素引起的裝配誤差。底腳板、底座金加工要求一次裝夾，且多次翻身加工，公差平面度控制在0.1 mm以內(nèi)，并做好配對(duì)標(biāo)記。裝配時(shí)用工藝撐筋固定機(jī)座板和側(cè)板，底腳板平面用工藝擋板保護(hù)，壓板壓住，由兩邊向中間焊接，兩端交叉進(jìn)行。除機(jī)座板與側(cè)板為立焊外，其余均為平焊。等第一面焊縫焊完，完全冷卻后，拆除壓板，用百分表測量出底腳板平面度為0.33 mm，翻身將其余焊縫焊好。由此判斷焊接平板基本平整，焊接變形出控制在范圍之內(nèi)。將機(jī)座置于焊接平板，用砂輪清除底腳板上飛濺等，按底腳板測出的高低尺寸，底座的厚度調(diào)整4塊底座的位置，盡可能減少焊后底腳板變形和底座金加工引起的誤差。定位焊后底座上蓋4塊工藝擋板保護(hù)金加工面，用壓板壓住，由兩邊向中間焊，兩端交叉對(duì)稱焊。待冷卻后拆除壓板，用百分表測量出4塊底座平面度為0.28 mm，用刀口尺和塞尺來檢測4塊底座之間的平面度為0.50 mm。按照同樣的裝焊工藝，2極機(jī)座焊接完成后，用百分表測量出2塊底座平面度為0.05 mm，用刀口尺和塞尺來檢測2塊底座之間的平面度為0.30 mm，同樣達(dá)到要求。

3 結(jié)語

TM系列電機(jī)機(jī)座結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定其焊接過程中控制變形的重要性，采用ER50－6混合氣體保護(hù)焊、中厚板焊接電流250～260 A，焊接電壓選用32.5 V;薄板的焊接電流160～180 A，焊接電壓22.5 V的焊接參數(shù)。分步裝焊、搭壓板、由兩邊向中間焊的焊接方法，完全達(dá)到工藝要求。TM系列電機(jī)是我公司新的支柱產(chǎn)品，機(jī)座焊接的成功，是該引進(jìn)技術(shù)成功的第一步。

[1]陳祝平.焊接工程師手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.