一种船用低速机气阀盘底及其焊接工艺制造技术

本发明专利技术揭示了一种船用低速机气阀盘底及其焊接工艺，该气阀盘底具有中心孔，中心孔的母材为含有以下化学成分SNCrW材料：C，Si，Mn，P，S，Ni，Cr，W，Nb，B，N，余量Fe。并根据中心孔的形状，将气阀盘底中心孔分为两段：直孔段及斜孔段；并针对不同的中心孔形状，将焊接程序分为Ⅰ阶段焊接及II阶段焊接进行。本发明专利技术通过在不同阶段将焊枪倾斜一定的角度，同时摆动焊枪，使焊接用合金能够与母材很好地熔合，保证中心孔焊饱满。并使用6轴工业机器人和MIG焊机，实现全自动焊接，焊接效率高，质量稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气阀盘底及其焊接工艺，具体地说是一种船用低速机气阀盘底及其焊接工艺，属于气阀焊接

技术介绍
排气阀是船用低速发动机中的关键零件，目前在国内市场上有整体Nimonic 80A气阀和盘底与阀面双金属焊接的duraspindle气阀。其中duraspindle气阀不仅在盘底包覆堆焊有Inconel 625，同时又在阀面堆焊有Inconel718，这样就降低了制造成本，延长了排气阀大修时间，具有可观的社会效益和经济效益。但是由于气阀因机加工过程中盘底必然存在的中心孔，因此对于堆焊工艺具有相当大的要求。盘底中心孔填焊是实施其整个盘底堆焊Inconel 625的首要步骤，需确保中心孔填焊质量合格后，才能在整个盘端面堆焊Inconel 625，从而提高气阀耐高温性能和耐腐蚀性能。但由于中心孔的尺寸细小，堆焊容易产生焊接不满，合金熔合不良等缺陷。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提出一种船用低速机气阀盘底及其焊接工艺，能够解决堆焊不满，合金熔合不良的缺陷，提高气阀的生产工艺，延长气阀的使用寿命。本专利技术的目的，将通过以下技术方案得以实现：一种船用低速机气阀盘底，中心孔分为直孔段及斜孔段,所述中心孔的母材为SNCrW， SNCrW材料含有以下质量百分比的化学成分：C：0.25～0.30％，Si：0.90～1.10％，Mn：0.90～1.10％，P≤0.04％，S≤0.03％，Ni：9.0～11.0％，Cr：18.0～22.0％，W：1.8～2.2％，Nb≤0.1％，B：0.001～0.003％，N：0.04～0.10％，余量Fe。进一步的，前述的船用低速机气阀盘底中心孔，根据气阀盘底中心孔，直孔段及斜孔段的不同形状将焊接程序分为Ⅰ阶段焊接及II阶段焊接进行。进一步的，前述的船用低速机气阀盘底中心孔焊接工艺，所述中心孔采用固溶强化型镍基变形高温合金材料的Inconel625焊丝，所述焊丝的直径为1.0～1.2mm。进一步的，前述的船用低速机气阀盘底中心孔焊接工艺，选用保护气体为Ar、He混合保护气体，所述保护气体的混合比例为85%Ar，15%He。进一步的，前述的船用低速机气阀盘底中心孔焊接工艺，所述Ⅰ阶段焊接中，焊枪倾斜角度为：5～40°。进一步的，前述的船用低速机气阀盘底中心孔焊接工艺，所述I阶段焊接中：焊接电流：90～140A加脉冲，焊接电压：20～30V，摆动参数：摆幅为20～40%d1、摆频为0.5～3Hz、焊枪的左右停留时间为0～0.5s 及0～0.5s，送丝速度：3.0-5.0m/min，气流量：10～20L/min，干伸长：15～25mm，工件转速：10～30r/min，焊枪抬升速度：25～45mm/min。进一步的，前述的船用低速机气阀盘底中心孔焊接工艺，所述II阶段焊接：焊接电流：90～140A加脉冲，焊接电压：20～30V，摆动参数：摆幅为20～40%d2、摆频为0.5～3Hz、焊枪的左右停留时间为0～0.5s 及0～0.5s，送丝速度：3.0-5.0m/min，气流量：10～20L/min，干伸长：15～25mm，工件转速：10～30r/min，焊枪抬升速度：25～45mm/min。进一步的，前述的船用低速机气阀盘底中心孔焊接工艺，所述清洗剂为丙酮、工业酒精。进一步的，前述的船用低速机气阀盘底中心孔焊接工艺，所述步骤Ⅱ中，通过加热装置对待焊部位的表面进行加热，所述加热温度为≤100℃，以去除待焊部位表面的潮湿或冷凝水。本专利技术，其突出效果为：本专利技术通过将中心孔按照形状分为直孔与斜孔，并针对中心孔的不同形状进行阶段性焊接。通过在不同阶段将焊枪倾斜一定的角度，同时摆动焊枪，使焊接用合金能够与母材很好地熔合，保证中心孔焊饱满。并使用6轴工业机器人和MIG焊机，实现全自动焊接，焊接效率高，质量稳定。同时，本专利技术使用的固溶强化型镍基变形高温合金，具有优良的耐腐蚀和搞氧化性能，从低温到980℃均具有良好的拉伸性能和疲劳性能，并且耐盐雾气氛下的应力腐蚀。本专利技术能够延长气阀的使用寿命，降低航运企业船舶营运成本，有利于船舶运行的安全性、环保性，因此具有很好的社会效益。以下便结合实施例附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本专利技术技术方案更易于理解、掌握。附图说明图1 为本专利技术排气阀盘底中心孔示意图。图2 为本专利技术I阶段焊枪姿态示意图。图3为本专利技术II阶段焊枪姿态示意图。具体实施方式实施例1首先，选取材料为SNCrW的柴油机气阀毛坯及固溶强化型镍基变形高温合金材料的焊丝。其中，柴油机气阀盘底中心孔的组分为：C：0.25%，Si：0.90％，Mn：0.90％，P≤0.04％，S≤0.03％，Ni：9.0％，Cr：18.0％，W：1.8％，Nb≤0.1％，B：0.001％，N：0.04％，余量为Fe；焊丝选用的为以钼、铌为主要强化元素的Inconel625材料，其直径为1.0mm。并选用Ar/15He的混合气体作为焊接保护气体，该保护气体的混合比例为85%Ar，15%He。根据气阀盘底中心孔的形状，将其分为直孔段及斜孔段。如图1所示，直孔段中，d1=11mm，h1=7mm，斜孔段中，d2=21mm， h2=12mm。其次，由于在高温环境中，镍在含有硫、磷、铅、锡、锌的环境下很容易脆化，脆化易导致焊缝与受热区域产生严重裂纹。且脆化元素总是以一种或另一种形式存在于焊接车间。如车间的灰尘、油脂、油污、油漆、渗透检验残留物、切削液、马克笔颜料与墨水、加工过程化学品、机床设备润滑油、温度计、铅、铜锤以及压缩机或其它设备的油雾等。因此，需选用无毛屑的抹布，并沾取清洗剂对中心孔的内壁及外侧进行表面清洁去除待焊部位表面的油污、油脂，保证表面洁净无杂质，，本实施例中选用的清洗剂为丙酮。同时，由于潮湿会造成堆焊合金产生气孔，因此采用预热炉将工件加热到100℃，以去除潮湿或冷凝水。如果温度过高，则无法把焊层温度控制在极限范围内，导致合金稀释率增加，性能下降。第三步，对前期预处理的待焊部位进行焊接加工：本实施例中通过6轴工业机器人及MIG焊机组成的焊接工作站，对气阀盘底的中心孔进行自动焊接。其中，针对不同的中心孔形状，焊接程序分为两阶段进行。首先针对直孔段进行I阶段自动焊接，机器人控制焊枪倾斜，使其焊接弧柱更好的接触小孔内壁，焊枪的倾斜角度为5°。焊接参数为：焊接电流：90A加脉冲，焊接电压：20V，摆动参数：摆幅为3mm、摆频为0.5Hz、焊枪的左右停留时间为0s 及0s，送丝速度：3.0m/min，气流量：10L/min，干伸长：15mm，工件转速：10r/min，焊枪抬升速度：25mm/min。其次针对斜孔段进行II阶段自动焊接：此时焊枪无需倾斜摆放，与中心孔呈垂直布置。焊接参数为：焊接电流：90A加脉冲，焊接电压：20V，摆动参数：摆幅为7mm、摆频为0.5Hz、焊枪的左右停留时间为0s 及0s，送丝速度：3.0m/min，气流量：10L/min，干伸长：15mm，工件转速：10r/min，焊枪抬升速度：25mm/min。第四步，对焊接完毕的工件进行常规焊后处理。最终，对处理完毕的工件进行质量检验：通过本实施例中所使用的工艺处理完毕的气阀阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船用低速机气阀盘底，其特征在于：所述气阀盘底具有中心孔，所述中心孔分为直孔段及斜孔段，所述中心孔的母材为SNCrW，所述SNCrW材料含有以下质量百分比的化学成分：C：0.25～0.30％，Si：0.90～1.10％，Mn：0.90～1.10％，P≤0.04％，S≤0.03％，Ni：9.0～11.0％，Cr：18.0～22.0％，W：1.8～2.2％，Nb≤0.1％，B：0.001～0.003％，N：0.04～0.10％，余量Fe。

【技术特征摘要】
1.一种船用低速机气阀盘底，其特征在于：所述气阀盘底具有中心孔，所述中心孔分为直孔段及斜孔段，所述中心孔的母材为SNCrW，所述SNCrW材料含有以下质量百分比的化学成分：C：0.25～0.30％，Si：0.90～1.10％，Mn：0.90～1.10％，P≤0.04％，S≤0.03％，Ni：9.0～11.0％，Cr：18.0～22.0％，W：1.8～2.2％，Nb≤0.1％，B：0.001～0.003％，N：0.04～0.10％，余量Fe。2.根据权利要求1所述的船用低速机气阀盘底焊接工艺，其特征在于：根据气阀盘底中心孔，直孔段及斜孔段的不同形状将焊接程序分为Ⅰ阶段焊接及II阶段焊接进行。3.根据权利要求2所述的船用低速机气阀盘底焊接工艺，其特征在于：所述I阶段焊接中：焊接电流：90～140A加脉冲，焊接电压：20～30V，摆动参数：摆幅为20～40%d1、摆频为0.5～3Hz、焊枪的左右停留时间为0～0.5s 及0～0.5s，送丝速度：3.0-5.0m/min，气流量：10～20L/min，干伸长：15～25mm，工件转速：10～30r/min，焊枪抬升速度：25～45mm/min。4.根据权利要求3所述的船用低速机气阀盘底焊接工艺，其特征在于：所述Ⅰ阶段焊接中，焊枪倾斜角度为：5～40°。5.根据权利要求2所述的船用低速机气阀盘底焊接工艺，其特征在于：所述II阶段焊接：焊接电流：90～140A加脉冲，焊接电压：20～30V，摆动参数：摆幅为20～40%d2、摆频为0.5～3Hz、焊枪的左右停留时间为0～0.5s 及0～0.5s，送丝速度：3.0-5.0m/min，气流量：10～20L/min，干伸长：15～25mm，工件转速：10～30r/min，焊枪抬升速度：25～45mm/min。6.根据权利要求2所述的船用低速机气阀盘底焊接工艺，其特征在于：所述中心孔采用固溶强化型镍基变形高温合金材料的Inconel625焊丝，所述焊丝的直径为1.0～1.2mm。7.根据权利要求2所述的船用低速机气阀盘底焊接工艺，其特征在于：选用保护气体为Ar、He混合保护气体，所述保护气体的混合比例为85%Ar，15%He。8.根据权利要求7所述的船用低速机气阀盘底焊接工艺，其特征在于：所述清洁工序完成后，通过加热装置对待焊部位的表面进行加热，所述加热温度为≤100℃，以去除待焊部位表面的潮湿或冷凝水。9.根据权利要求1所述的船用低速机气阀盘底焊接工艺，其特征在于：所述焊接工艺包括以下步骤：I、选取材料：选取材料为SNCrW的柴油机气阀毛坯及固溶强化型镍基变形高温合金材料的焊丝；所述中心孔的组分为：C：0.28%，Si：0.95％，Mn：0.95％，P≤0.04％，S≤0.03％，Ni：10.0％，Cr：19.0％，W：2.0％，Nb≤0.1％，B：0.0015％，N：0.06％，余量为Fe；焊丝为直径为1.1mm的Inconel625，并选用Ar/15He的混合气体作为焊接保护气体，所述保护气体的混合比例为85%Ar，15%He；II、划分焊接部位：根据气阀盘底中心孔的形状，将其分为直孔段及斜孔段；所述直孔段中，直径d1为11mm，高度h1为7mm，所述斜孔段中，直径d2为21mm， 高度h2为12mm；Ⅲ、焊前预处理：选用无毛屑的抹布，并沾取丙酮为清洗剂对中心孔的内壁及外侧进...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾连军，衷爱东，佟常兵，赵大忠，鲍海波，胡期翔，鲁宏，陈文彬，
申请(专利权)人：南京国际船舶设备配件有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32