[发明专利]重载万向接轴中间轴的组焊方法

说明书

本发明公开了提供一种粗轧钢生产线所使用的重载万向接轴中间轴的组焊方法。本发明重载万向接轴中间轴，它包括接托架轴1、接管Ⅰ2、接管Ⅱ3、焊接法兰Ⅰ、焊接法兰Ⅱ5，其组焊方法是：以托架轴为中心，两侧依次与接管、焊接法兰两两对称的分段组对焊接，即首先托架轴1的左右两侧依次与接管Ⅰ2、接管Ⅱ3焊接，然后接管Ⅰ2与焊接法兰Ⅰ4焊接、接管Ⅱ3与焊接法兰Ⅱ5焊接，形成中间轴整体。本发明中间轴组焊方法的优点是：一、它的焊缝性能好，不易断裂，保证了接轴在轧钢过程中的使用性能；二、焊接效率高，使生产成本大大降低。

技术领域

本发明涉及冶金装备粗轧线重载万向接轴中间轴的焊接方法，更具体地说，本发明涉及一种长度大于5米、回转直径为600mm～1400mm、焊缝壁厚为60mm～100mm的重载万向接轴中间轴的焊接方法。

背景技术

本发明中的重载万向接轴在冶金装备中粗轧钢生产线中使用，其使用工况为：工作温度：-20～+80℃；传递扭矩范围：1085KN.m～9190KN.m；过载极限扭矩为2300kN.m～19405kN.m；回转直径：600mm～1400mm；该接轴在钢板轧制过程中要求承载能力高、使用寿命长，传动效率高达98.7％-99.9％。

现有重载万向接轴的中间轴结构复杂，如果作为一个整体锻造成型，锻造工艺复杂，而且精加工难度大、加工精度往往达不到技术要求；同时材料浪费厉害，制造成本很高。

重载万向接轴如图1所示，沿着长度方向按照结构共分为七件零件，从左往右依次为：法兰叉头Ⅰ、焊接法兰Ⅰ、接管Ⅰ、托架轴、接管Ⅱ、焊接法兰Ⅱ、法兰叉头Ⅱ，焊接法兰与法兰叉头之间通过端面齿进行连接。在使用过程中，法兰叉头会产生±10度左右摆角，接轴两端与电机或者轧机连接，在轧制钢板过程中进行扭矩传递。

其中，焊接法兰Ⅰ、接管Ⅰ、托架轴、接管Ⅱ、焊接法兰Ⅱ五件零件组成中间轴。如果先将每件零件分别锻造成型、经调质处理使其综合机械性能良好，然后将五件零件焊接成一个整体，那么工艺简单、精加工难度小、成本低。

但是，如果两个零件之间的焊缝处的性能及质量不能保证，在使用过程中易在焊缝处出现断裂，其情况分为两种：一种为若焊缝底部未熔透，在大轴工作受扭矩和弯矩时成为裂纹源，导致从内至外延伸的断裂；另一种若焊缝结构设计坡口角度过大导致焊缝上下尺寸差异大，在焊接时上部收缩量大，拉扯焊缝两侧母材金属，会导致焊缝上半部熔合线处从外至内断裂，造成产品的早期失效。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种粗轧钢生产线所使用的重载万向接轴中间轴的组焊方法，它的焊缝性能好，不易断裂，保证了接轴在轧钢过程中的使用性能。同时，本发明方法焊接效率高，使生产成本大大降低。

本发明重载万向接轴中间轴，它包括接托架轴1、接管Ⅰ2、接管Ⅱ3、焊接法兰Ⅰ、焊接法兰Ⅱ5，其组焊方法是：以托架轴为中心，两侧依次与接管、焊接法兰两两对称的分段组对焊接，即首先托架轴1的左右两侧依次与接管Ⅰ2、接管Ⅱ3焊接，然后接管Ⅰ2与焊接法兰Ⅰ4焊接、接管Ⅱ3与焊接法兰Ⅱ5焊接，形成中间轴整体。

重载万向接轴中间轴的组焊方法，其具体步骤是：①焊缝设计：将相邻两个零件之间的焊缝按照零件的厚度和材质进行焊接坡口的设计；②预热组装：将组对焊接的相邻两个零件之间的焊缝处与内定心环进行预热组装，内定心环与零件的内孔为过盈配合；③焊前预热：焊前对组装的焊缝区域的一定长度范围，采用环形加热器对内定心环内孔及焊接部位外圆同时进行预热，预热温度250℃左右，预热后的焊缝部位从底部至上部的温度度差不超过60℃；④焊接：焊接采用自动埋弧焊接设备，焊枪在焊缝内左右摆动、均匀焊接，焊枪两侧自带跟踪爪，实时调整焊枪距相对焊缝的位置，保证焊缝质量符合要求；⑤焊缝热处理：采用环形加热器，对焊缝内外加热保温进行退火，消除焊接应力，防止焊后延迟缺陷产生；重复上述步骤①到⑤，先焊接托架轴与接管Ⅰ，再焊接托架轴与接管Ⅱ，然后焊接接管Ⅰ与焊接法兰Ⅰ，最后焊接接管Ⅱ与焊接法兰Ⅱ，此时五个零件焊接成一个整体即中间轴。