控制風機葉輪焊接變形及裂紋的工藝措施

朱加強

（山東現代萊恩空調設備有限公司 山東臨沂225500）

控制風機葉輪焊接變形及裂紋的工藝措施

朱加強

（山東現代萊恩空調設備有限公司 山東臨沂225500）

葉輪焊接后產生的變形不利于其平衡、強度。因存在焊接應力會產生變形，還需手工修形，工作量大。葉輪焊接變形主要與材料（碳素鋼、普通低合金鋼、中碳調質鋼等）、料厚、焊接電流、工藝方法等有關。葉輪焊接變形分為焊接過程中變形和焊后變形（即焊接殘余變形），其中焊接殘余變形包括縱向收縮變形、橫向收縮變形、角變形、彎曲變形、葉片扭曲變形、前盤邊緣波浪變形等。葉輪的變形主要是輪蓋外圓呈波浪形。引起變形的原因是薄板焊接后存在于板中的內應力，在焊道附近是拉應力，離開焊道較遠的兩側區域是正應力，如拉應力與壓力正應力之間的差值較大，平板失去穩定，就發生波浪變形。

1 防止葉輪焊接過程變形的工藝措施

1.1 焊條的烘干

為了提高焊接質量、減少焊渣飛濺，使電弧能夠穩定燃燒，防止焊中和焊后產生氣孔和裂紋，要求焊前烘干焊條。常用的烘干方法見表1。

1.2 焊條直徑的選用原則

對根部不要求完全均勻焊透的開Ⅰ形坡口焊接，T形接和背面清根封底焊的對接焊縫（2條），焊條直徑可根據焊件厚度進行選用（見表2），如葉片與后盤、輪蓋的T形接焊縫。如果焊條直徑選用不合理，容易產生變形、開裂。

表2 焊件厚度與所選用焊條直徑的關系

1.3 焊接電流的選用原則

焊接電流太大時，焊條尾部易發紅，部分藥皮的涂層脫落，易產生氣孔，降低焊接機械強度，導致咬邊、燒穿等焊接缺陷，且焊渣飛濺增多，影響焊道外觀質量；還會使接頭熱影響區晶粒粗大，焊接接頭的塑性下降，尤其對焊件材料16Mn和1Cr18Ni9Ti的影響更加明顯。

焊接電流偏小時，會造成焊縫未焊透、未熔合、夾渣等缺陷，且焊接速度降低。因此，選用焊接電流時，首先在保證焊接質量前提下，應盡量選用較大的電流，以提高焊接速度。根據焊條直徑選用焊接電流的原則見表3。

表3 根據焊條直徑選用焊接電流的原則

根據板厚、焊接位置適當調整焊接電流。焊件越厚焊接熱量失散得越快，故焊接較厚的焊件時，應選用表3中焊接電流的上限值；立、仰、橫焊焊件時，應選用表3中焊接電流的下限值，根據實踐摸索，一般其焊接電流比平焊小10%左右；焊接奧氏體不銹鋼焊件時，為防止不銹鋼焊條藥皮發紅開裂和降低晶粒之間腐蝕，其焊接電流應比同直徑的碳鋼焊條降低20%左右，因為不銹鋼焊條電阻小，易發紅。

1.4 焊接葉輪

先將葉片點焊在葉輪后盤上，再將輪蓋放在葉片上找正、點焊固定，然后把葉輪裝夾在焊接變位機上施焊。先從內圓向外圓對葉片施焊，再對稱施焊另一葉片，先焊葉片與后盤的焊道，再焊葉片與前盤的焊道，可減少或避免焊件在焊接過程中變形。

2 防止葉輪焊接后變形和裂紋的工藝措施

上述方法可有效減小葉輪焊接變形，但焊件內部還有一部分殘余內應力，焊件長時間放置時，因內應力的存在會使焊件產生焊后變形。防止葉輪焊接后變形方法很多，采用比較實用的方法可使葉輪焊接變形量降至最小。

（1）對焊件進行振動時效處理。通過振動時效設備，使被處理的焊件產生共振，并通過這種方式將一定的振動能量傳遞到焊件的所有部位，使焊件內部發生微觀的塑性變形，被歪曲的晶格逐漸恢復平衡狀態、錯位重新滑移，從而使工件內部的殘余應力得以消除和均化，最終達到防止工件在焊后變形和開裂的目的。振動時效處理是國內比較新的一種工藝手段，此方法不僅可以消除內應力，而且可使微觀缺陷暴露出來，再通過探傷即可查出裂紋所在。

（2）利用高溫回火消除殘余應力。將焊件入爐加熱至一定溫度并保溫一段時間后再冷卻。同一種材料，回火溫度越高、時間越長，殘余應力就消除越徹底。通過整體高溫回火可將85%～95%的殘余應力消除掉。碳鋼及低中合金鋼的回火溫度為580～680℃，奧氏體鋼的回火溫度為850～1050℃。回火時間隨工件厚度而定，一般在0.5～3.0h，因為殘余應力消除時間越長，生產效率越低，所以過長的處理時間是不必要的。

（3）利用手工錘擊矯正焊接殘余變形。這種方法適合于薄板波浪變形，特別是小型風機葉輪，焊后外邊緣發生波浪變形，利用手工沿半徑方向由里向外錘擊，使之塑性伸長，可消除焊后內應力。

（4）利用火焰矯正焊接殘余變形。對一些大型風機葉輪用其他方法無法解決時，采用的一種有效方法是利用火焰對焊件進行局部加熱時產生的塑性變形使金屬在冷卻后收縮，以達到矯正變形目的。加熱火焰常采用火焰性質為中性焰的氧乙炔焰；如果加熱深度小時，可采用氧化焰。對于低碳鋼和低合金結構鋼，加熱溫度為600～800℃時火焰呈櫻桃紅色。火焰加熱方法有點狀、線狀和三角形，其中三角形加熱適用于厚度大、剛性強的焊件。加熱部位應該是焊件的凸處而不是凹處，否則變形將越矯越嚴重。矯正薄板結構焊件變形時，為了提高矯正效果，可在加熱處同時用水急冷；但對于厚度較厚而又有淬硬傾向的鋼材焊件，不可采用此法。

3 結語

上述方法主要是針對手工電弧焊，防止葉輪焊接變形和裂紋的方法有CO2氣體保護焊、氬弧焊等，這2種工藝操作技術條件較高，由于山東現代萊恩空調設備有限公司條件限制很少使用。

2014-12-24）