[发明专利]一种大型电机转子大断面裂纹现场修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机转子裂纹现场修复方法，主要涉及大型电机转子轴不规则严重裂纹的现场焊接修复方法。

背景技术

近年来随着制造业特大型设备的增加和生产节奏的加快，各种恶性设备事故也不断增加。这些恶性事故不仅造成高附加值的大型设备报废，而且这些设备制造周期比较长，给企业造成生产组织的被动和较大的经济损失。

国内外大型电机由于转子轴径轻微磨损而进行现场焊接修复的案例，它的磨损部位在轴承支撑处，远离线圈且磨损较小，焊接量仅有几毫米。这种情况下的焊接，既不会引起线圈过热，也不会引起转子焊接过热变形。

国内外有大型往复式压缩机曲轴裂纹的修复案例，其裂纹深度只有6.2mm。为了去除裂纹，利用车床在直径方向上车掉12.4mm，然后利用交叉对称焊接法，控制曲轴的焊接变形，将轴径焊接至设计尺寸即可。

而对于大型电机转子轴出现大断面裂纹时，由于裂纹的深度比较深且在轴颈的圆周上呈非对称分布，无法通过交叉对称焊接法控制焊接变形，修复质量不能控制；且焊接过程中会造成线圈温度过高，破坏线圈的绝缘性能。因此，在这种情况下往往对转子轴进行报废处理，转子返回电机制造厂家，拆除线圈，更换新转子轴或者整体更换转子备件，费时费力且成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对大型电机转子大断面不规范的裂纹，在不拆除转子线圈的情况下，现场对裂纹进行焊接修复，较好的解决了焊接变形和焊接应力问题，且能够对焊接修复区域进行应力实时监测，可以有效预防应力集中对转子产生的损坏。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种大型电机转子大断面裂纹现场修复方法,依次采用如下步骤，

a）缺陷检查，对断裂区域和其他应力集中部分进行超声波探伤和着色探伤检查，保证一次性彻底消除裂纹缺陷；

b）对转子线圈进行保护和密封，防止开坡口时铁屑进入线圈内或者焊渣飞溅到线圈上，保证线圈良好的绝缘性；

c）用冷加工方法对裂纹位置处开坡口；

d）对坡口进行预热，然后采用短弧、低热量输入以及短段多层焊接法对坡口进行焊接；

e）焊接过程中对焊口进行高频振动时效处理，焊后去应力退火，控制转子轴最大焊接变形量在0.09mm之内；

f）焊后去应力退火过程中对转子线圈进行冷却降温，控制线圈温度在80摄氏度以下；

g) 对裂纹修复区进行外观检查、探伤检验、焊缝强度检验以及最大变形量测量；

h）在裂纹修复区安装应变式传感器，实施应力在线监测。

作为本发明进一步的改进，在步骤c）之后还包括对裂纹产生的原因进行评价，避免重复产生类似缺陷同时还可以指导下一步的焊接修复；具体方法为，通过裂纹形貌、断口、金相组织的分析，明确裂纹的性质以及开裂原因。

作为本发明进一步的改进，在步骤d）之后还包括在裂纹集中区域的轴表面堆焊加强箍，用于提高结构强度。

作为本发明进一步的改进，在步骤f）之后还包括对焊接部分进行表面喷丸处理。表面喷丸处理可以改善焊缝表面的力学性能，可以形成有利的表面应力，还可以使材料局部加工硬化，提高焊接处的疲劳强度。

作为本发明进一步的改进，所述步骤c）中坡口的形状为V型，所述坡口底部的夹角为60度且通过圆弧过渡连接。这种结构能够有效降低焊接应力。

作为本发明进一步的改进，所述步骤d）中，具体方法为，坡口底部用直流手弧焊接，坡口填充层用半自动气体保护焊接；焊接过程中层间温度控制在150摄氏度以下；单道焊接厚度在4-6mm以内，焊枪摆动幅度在3.5mm以内，焊枪倾斜角度在±30度之内，在每层的焊道末端用准确的收弧控制焊层形状。这种焊接方法可以消除焊接应力，防止应力集中，同时还能够有效降低转子的焊接变形量。

作为本发明进一步的改进，所述步骤e）中，振动频率大于1000赫兹，振动时间为20-30分钟。

作为本发明进一步的改进，所述步骤f）中，具体方法为，在电机幅板外沿靠近线圈处加装冷却降温装置；所述冷却降温装置为淋水装置或风机。通过此种结构可以有效降低线圈的温度，将线圈温度控制在80摄氏度以下，进而防止线圈因焊接温度过高而损坏。

作为本发明进一步的改进，所述步骤g）中，具体方法为，在裂纹修复区焊接应变式传感器,将最大应力报警值设为198MPa实时监测修复区域的应力状态，及时掌握转子初期劣化趋势，起到很好的预知防范的作用。

对比现有技术，本发明的有益效果是：