一種十字頭銷孔中堆焊耐磨銅層的焊接工藝的製作方法

2023-05-27 00:37:11 1

一種十字頭銷孔中堆焊耐磨銅層的焊接工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種十字頭銷孔中堆焊耐磨銅層的焊接工藝，涉及裝備製造業中往復壓縮機中十字頭部件結構改進。該工藝是以鑄鋼ZG270-500十字頭銷孔為基體，以錫青銅焊絲為焊接材料，通過熔化極脈衝氬弧焊在所述基體上完成堆焊過程，從而在十字頭銷孔中形成堆焊耐磨銅層。本發明是用堆焊的方法替代鑲入銅套，與基體結合強度高於鑲入銅套與基體的結合強度，磨損後不需重新更換銅套，只需局部補焊、加工完成。十字頭銷孔堆焊3mm的錫青銅層可替代15mm的銅套，滿足設計耐磨要求，降低生產製造成本，提高往復壓縮機的製造質量和生產效率，是往復壓縮機中十字頭體設計、製造的一次重大改革，滿足往復壓縮機趨於大型化、高壓力方向發展的市場要求。
【專利說明】一種十字頭銷孔中堆焊耐磨銅層的焊接工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及裝備製造業中的耐磨堆焊焊接【技術領域】，具體涉及一種十字頭銷孔中堆焊耐磨銅層的焊接工藝，該焊接工藝是在往復壓縮機中十字頭銷孔中堆焊錫青銅的技術，用堆焊耐磨銅層替代鑲入銅套，是十字頭襯套結構改變新的工藝技術。
【背景技術】
[0002]往復壓縮機是用於石化、冶金建設中氣體分離、裂解、氣動等壓縮機組。十字頭部件是往復壓縮機中實現往復運動的重要部件，十字頭銷孔是連接連杆往復運動的關鍵部位。多年來，往復壓縮機中的十字頭部件中的十字頭體是鑄鋼ZG230-450的材料，在十字頭銷孔中鑲入ZCuSnlOP的錫青銅套，該銷孔與經氮化處理的38CrMoAl (A)十字頭銷配合磨檫，靠十字頭銷定位連接十字頭與連杆，連杆由曲軸帶動，由曲軸、連杆、十字頭組成的曲柄滑塊機構帶動活塞往復運動起著壓縮空氣的作用。
[0003]但上述技術不足之處在於:十字頭銷孔中鑲入的銅套與基體的結合強度差，且耐磨性差，磨損後需要及時更換，成本高。因此，亟待對其進行改進。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種十字頭銷孔中堆焊耐磨銅層的焊接工藝，該焊接工藝是解決鑄鋼基體堆焊錫青銅的關鍵，達到用堆焊十字頭襯套替代原始鑲入銅套的新結構、新工藝。
[0005]本發明的技術方案是:
[0006]一種十字頭銷孔中堆焊耐磨銅層的焊接工藝，該工藝是以鑄鋼ZG270-500十字頭銷孔為基體，以錫青銅焊絲為焊接材料，通過熔化極脈衝氬弧焊在所述基體上完成堆焊全過程，從而在十字頭銷孔中形成堆焊耐磨銅層。
[0007]所述熔化極脈衝氬弧焊工藝參數為:焊接電流190?210A，焊接電壓26?29V ；焊絲直徑1.2mm，焊絲伸出長度15?20mm ;噴嘴直徑16mm ;保護氣體為氬氣(體積百分含量99.99%)，氣體流量15?20L/min ;電源極性:直流反接。
[0008]上述在十字頭銷孔中堆焊耐磨銅層的焊接工藝，具體包括如下步驟:
[0009](I)堆焊前將十字頭體鑄鋼件預熱至100?150°C ；
[0010](2)堆焊時提前3?5秒送氬氣，使焊縫處於氬氣的充分保護中；
[0011](3)按照所述堆焊(熔化極脈衝氬弧焊)工藝參數進行焊接，每堆焊一層後表面進行宏觀檢查，發現缺陷及時清除，直至堆焊高度5?6_，保證足夠的加工餘量，焊接後堆焊層為3mm ；
[0012](4)堆焊收尾時，滯後3?5秒停止送氣，防止堆焊層氧化；
[0013](5)堆焊後熱處理580±10°C，保溫I小時，爐冷至300°C出爐，從而消除十字頭銷孔中堆焊耐磨銅層的熱應力，以提高焊縫金屬的塑性和抗應力腐蝕的能力，從而在十字頭銷孔中形成3_左右堆焊耐磨銅層。[0014]上述步驟(I)之前用酒精清洗十字頭銷孔待堆焊處表面，去除油汙；然後對對銷孔進行著色檢驗，確認銷孔堆焊面沒有裂紋、夾雜、縮孔等缺陷。
[0015]本發明是十字頭體銷孔用堆焊錫青銅替代鑲銅套的技術，是往復壓縮機中大型化壓縮機實行標準化、系列化、機型緊湊所要求。十字頭銷孔堆焊的銅套(堆焊耐磨銅層)厚度僅3_可以替代原有鑲入的15_厚的銅套，堆焊質量保證十字頭體與銅層充分熔合，結合度、耐磨程度高於原來鑲入銅套的十字頭體，不僅耐磨同時可以減輕十字頭部件的重量。
[0016]本發明十字頭部件將鑄鋼ZG230-450十字頭體改為ZG270-500材料的十字頭體，在十字頭銷孔中用堆焊錫青銅替代現有鑲入錫青銅銅套的方法，堆焊的材料與銅套的材料相近，經過幾種焊接材料的可焊性試驗、金相分析、結合性能檢驗、硬度檢驗、縱向面彎90°檢驗，耐磨試驗耐磨性能檢驗，確定一種可焊性較好，結合強度、耐磨程度較高的焊接材料進行設計產品應用。
[0017]本發明採用熔化極脈衝氬弧焊，選擇焊絲:HS212或CuSnSP錫青銅焊絲；焊絲直徑:Φ 1.2mm ;電源極性:直流反接；工藝參數為:焊接電流190?210A ;焊接電壓:26?29V ;保護氣體:99.99% (體積)Ar氣體；噴嘴直徑:16mm ;氣體流量:15?20L/min ;焊絲伸出長度:15?20mm ;本發明是用堆焊的方法替代鑲入銅套，與基體結合強度高於鑲入銅套與基體的結合強度，磨損後不需重新更換銅套，只需局部補焊、加工完成。十字頭銷孔堆焊3mm的錫青銅層可替代15mm的銅套，滿足設計耐磨要求，降低生產製造成本，提高往復壓縮機的製造質量和生產效率，是往復壓縮機中十字頭體設計、製造的一次重大改革，滿足往復壓縮機趨於大型化、高壓力方向發展的市場要求。
[0018]本發明的有益效果為:
[0019]1、本發明錫青銅耐磨堆焊的焊接工藝要求進行十字頭銷孔堆焊，達到異種材料堆焊後充分熔合，其耐磨性能好於鑲入的銅套。
[0020]2、本發明錫青銅耐磨堆焊，是採用熔化極脈衝鎢極氬弧焊的焊接方法，氣體保護焊的焊絲不用烘乾處理，焊接過程中焊絲自動送給，由於熔化極脈衝氬弧焊的熱量集中，具有熱影響區窄、變形小、成形美觀、質量好、成本低、焊接效率高等優點，而且，焊後不需清渣、打藥皮；採用熔化極脈衝氬弧焊，不僅可以解決堆焊技術，同時可保證焊接質量，縮短生產周期，降低製造成本。
[0021]3、十字頭銷孔耐磨堆焊，不需要拼裝胎，可以在焊接轉胎上焊接，實現自動焊，保證堆焊質量，提聞焊接效率。
[0022]4、本發明可以使十字頭銷孔耐磨滿足設計要求，用3mm的錫青銅堆焊層替代15mm的錫青銅套，實屬是新工藝、新方法、新結構。滿足用戶要求和市場的需求，不僅保證了焊接質量同時縮短了焊接周期和產品的製造周期，在拓寬了往復壓縮機市場同時給社會帶了巨大的效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為現有技術中十字頭部件的結構示意圖。
[0024]圖2為圖1中十字頭體的結構示意圖。
[0025]圖3為本發明中十字頭體的結構示意圖。
[0026]圖4為本發明實施例1在鑄件上堆焊錫青銅加工後的效果圖。[0027]圖5為本發明實施例1金相檢驗熔合圖。
[0028]圖中:1_十字頭體；2_銅套；3_蓋板；4_十字頭銷；5_堆焊耐磨銅層。
【具體實施方式】
[0029]以下結合附圖及實施例對本發明作出進一步的詳細說明。
[0030]如圖P2所示，現有技術中的十字頭部件是由十字頭體1、襯套(銅套，ZCuSnlOP)
2、蓋板3和十字頭銷4組成，十字頭體I是十字頭部件的主要零件，多年來一直採用鑄鋼ZG230-450的材料，襯套(銅套，ZCuSnlOP) 2為加工好後鑲入銷孔中。圖3是本發明十字頭體新的設計結構，主要改進是十字頭體I選用鑄鋼ZG270-500，選用錫青銅焊絲，通過熔化極脈衝氬弧焊的焊接方法在十字頭銷孔中形成堆焊耐磨銅層5。
[0031]ZG270-500鑄鋼的化學成分和力學性能分別見表1、表2。錫青銅焊絲可以選擇HS212 或 CuSn8P。
[0032]表1ZG270-500鑄鋼的化學成分(wt.%)
【權利要求】
1.一種十字頭銷孔中堆焊耐磨銅層的焊接工藝，其特徵在於:該工藝是以鑄鋼ZG270-500十字頭銷孔為基體，以錫青銅焊絲為焊接材料，通過熔化極脈衝氬弧焊在所述基體上完成堆焊過程，從而在十字頭銷孔中形成堆焊耐磨銅層。
2.根據權利要求1所述的十字頭銷孔堆焊耐磨銅層的焊接工藝，其特徵在於:所述熔化極脈衝氬弧焊工藝參數為:焊接電流190?210A，焊接電壓26?29V ;焊絲直徑1.2mm,焊絲伸出長度15?20mm ;噴嘴直徑16mm ;保護氣體為氬氣，氣體流量15?20L/min ;電源極性:直流反接。
3.根據權利要求2所述的十字頭銷孔堆焊耐磨銅層的焊接工藝，其特徵在於:所述焊接工藝，具體包括如下步驟: (1)堆焊前將十字頭體鑄鋼件預熱至100?150°C； (2)堆焊時提前3?5秒送氬氣； (3)按照所述堆焊工藝參數進行焊接，直至堆焊高度5?6mm; (4)堆焊結束後保護氣體滯後3?5秒，停止送氣； (5)焊後熱處理580±10°C，保溫I小時然後爐冷至300°C出爐，從而消除十字頭銷孔中堆焊耐磨銅層的熱應力。
4.根據權利要求3所述的十字頭銷孔堆焊耐磨銅層的焊接工藝，其特徵在於:步驟(I)之前用酒精清洗十字頭銷孔待堆焊處表面，去除油汙；然後對銷孔進行著色檢驗，確認銷孔堆焊面沒有裂紋、夾雜和縮孔缺陷。
5.根據權利要求3所述的十字頭銷孔堆焊耐磨銅層的焊接工藝，其特徵在於:步驟(3)中，每堆焊一層後對其表面進行宏觀檢查，發現缺陷清除後再堆焊下一層。
【文檔編號】B23K9/04GK103990889SQ201310052727
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年2月18日 優先權日:2013年2月18日
【發明者】劉冬菊, 孟文惠, 胡俊龍, 黃成寶, 曹宇 申請人:瀋陽透平機械股份有限公司