大型金属锻件坯料真空封焊装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种大型金属锻件坯料真空封焊装置和方法，装置包括作业仓、真空系统、坯料旋转变位机构、焊接系统和焊枪移动机构，坯料旋转变位机构位于作业仓的内部底端，作业仓内放置有多块待焊坯料，多块待焊坯料置于坯料旋转变位机构上且呈竖直堆叠分布，坯料旋转变位机构用于实现坯料的旋转变位；真空系统布置在作业仓外且与作业仓相连，用于对作业仓内部进行抽真空，作业仓用于提供真空密封环境；焊接系统布置在作业仓外，用于对坯料间的焊缝进行真空焊接；焊枪移动机构与焊接系统相连，用于支撑固定焊接系统并实现焊接系统的移动。本发明专利技术用于大型锻造坯料密封组焊，焊缝牢固，后续锻焊过程中不开裂；设备简单，并且省去退磁机。并且省去退磁机。并且省去退磁机。

【技术实现步骤摘要】
大型金属锻件坯料真空封焊装置和方法


[0001]本专利技术涉及金属锻造
，具体而言，尤其涉及一种大型金属锻件坯料真空封焊装置和方法。

技术介绍

[0002]工业中大量使用大型金属构件，并且为了保证构件质量和可靠性，这些金属构件需要由整块材料整体地制造(整体锻造，而不是焊接组装)。因而，需要获得尺寸非常大的整体金属坯料。例如，某些转子部件、大型曲轴、大环件需要数百吨以上的钢锭。这些钢锭通常很难通过铸造方法直径获取，因为大型铸锭由于冷却慢，其内部质量难以保障，或多或少均存在宏观偏析、心部疏松和晶粒粗大等较难解决的问题。因此，发展了一种新的制造方法：将多个尺寸较小、成分和组织均匀的金属坯料堆垛成具有预定尺寸和形状；然后，将这些坯料焊接成整体；之后，将此预制坯用于锻焊，使这些坯料在热和力的作用下焊合，界面消失，形成整体毛坯；最后，用此毛坯进行锻造、加工，以制成所需零件。
[0003]“将多个小坯料焊接成预制坯”是这种制造方法的关键之一。为了达到锻焊的效果，要求被焊合面平整、光滑、无氧化物：材料在热和力的作用下变形，焊后界面两侧的原子互相靠近形成金属键，并发生再结晶过程，使上下小坯料形成(真正意义上的)整体；此过程表面若有氧化物，则氧化物阻碍原子之间的金属键的形成(或者只有在氧化物破碎的部位形成金属键)，焊合不完整，锻件质量大受影响。锻焊是在高温下进行的，而在高温下，金属会被氧化，因此，除了在组坯前对小坯料表面进行加工，去除表面氧化皮、氧化膜，并用有机溶剂清洗去除有机附着物之外，必需在焊接工序排除小坯料之间的空气，并在焊接完成后密封。只有这样，后续在大气下进行的锻前加热和锻造过程中，小坯料被焊合面才不会重新氧化。
[0004]通常采用真空电子束方法进行组坯焊接。因为焊接过程在真空下进行，焊后坯料之间空间必然是真空。另外，真空电子束焊接焊缝深度大，焊缝牢度，锻焊过程中不易开裂；真空电子束焊接无需开坡口、填焊丝，焊缝表面平整，焊后无需加工或仅需少量加工。然而，真空电子束焊接方法存在缺点：设备昂贵，价格高达数百至上千万元；钢件焊接前，必须退磁；生产效率较低。
[0005]除真空电子束方法，电阻点焊方法亦用于组坯焊接目的。此方法的缺点是焊缝浅，不牢固，锻造时极易开裂。目前，在生产中很少使用这种方法。
[0006]本专利技术提出一种新的组坯焊接方法及其装置，可达到真空组坯焊接的目的，且其焊缝深度大、牢固，在锻造过程中不会开裂。与真空电子束焊接方法相比，所需设备简单，价格低，且钢件焊前无需退磁，生产效率更高。

技术实现思路

[0007]根据上述提出的真空电子束焊接方法设备昂贵，价格高达数百至上千万元，钢件焊接前，必须退磁，生产效率较低；电阻点焊方法焊缝浅，不牢固，锻造时极易开裂的技术问
题，而提供一种大型金属锻件坯料真空封焊装置和方法。本专利技术利用真空封焊装置，通过焊前准备、组对、抽真空、对中、焊接的方法，从而实现大型金属锻件坯料的真空组坯焊接，焊缝深度大、牢固，在锻造过程中不会开裂。与真空电子束焊接方法相比，所需设备简单，价格低，且钢件焊前无需退磁，生产效率更高。
[0008]本专利技术采用的技术手段如下：
[0009]一种大型金属锻件坯料真空封焊装置，包括：作业仓、真空系统、坯料旋转变位机构、焊接系统和焊枪移动机构，所述坯料旋转变位机构位于作业仓的内部底端，作业仓内放置有多块待焊坯料，多块待焊坯料置于坯料旋转变位机构上且呈竖直堆叠分布，所述坯料旋转变位机构用于实现坯料的旋转变位；所述真空系统布置在作业仓外且与作业仓相连，用于对作业仓内部进行抽真空，所述作业仓用于提供真空密封环境；所述焊接系统布置在作业仓外，用于对坯料间的焊缝进行真空焊接；所述焊枪移动机构与焊接系统相连，用于支撑固定焊接系统并实现焊接系统的移动。
[0010]进一步地，所述作业仓为密封的罐体，罐体内的密封空间呈立方形；
[0011]所述罐体由上下两部分结构组成，上部结构包括立方形上面、前面、后面、左面和右面，下部结构为平板，所述坯料旋转变位机构安装在下部结构上；所述上部结构的底部与下部结构之间通过法兰和螺栓进行固定连接，并在连接处设置密封圈实现密封；
[0012]所述罐体的一侧面开设有孔一，孔一内连接有外部真空抽气管，所述真空抽气管与所述真空系统相连；
[0013]所述罐体的另一侧面开设有多个孔二，多个孔二呈竖向间隔分布，每个孔二内安装有石英玻璃，所述石英玻璃与罐体之间通过法兰和螺栓进行固定连接，并在连接处设置密封圈，实现真空密封，并形成石英玻璃窗口。
[0014]进一步地，所述真空系统与作业仓上的真空抽气管通过不锈钢波纹管和真空卡箍实现真空密封连接；所述真空系统包括真空泵组、管路、阀门和真空度检测系统，所述真空泵组与不锈钢波纹管相连，阀门安装在不锈钢波纹管上，真空度检测系统与作业仓内部相连，用于测量作业仓内部的真空度；
[0015]所述真空泵组为二级真空泵组或三级真空泵组，所述二级真空泵组由一台机械式真空泵和一台扩散泵组成，或由一台机械式真空泵和一台分子泵组成；所述三级真空泵组由二级真空泵组和一台罗茨真空泵组成；各真空泵之间通过管路连接；
[0016]所述真空检测系统包括相连接的真空计和真空规管，真空规管的接口与真空抽气管相连，用于测量作业仓内的真空度，并将测量到的真空度值传给真空计进行显示。
[0017]进一步地，所述坯料旋转变位机构为在真空下运行的旋转变位机，包括机架、带卡盘的旋转工作台、驱动电机和传动机构，机架安装在下部结构上，驱动电机和传动机构安装在机架上，旋转工作台与传动机构连接，待焊坯料通过卡盘紧固在旋转工作台上，通过驱动电机驱动传动机构运行，使旋转工作台进行旋转，从而带动待焊坯料进行旋转。
[0018]进一步地，所述焊接系统包括激光器、光纤、激光焊枪和控制系统，所述控制系统与激光器相连，用于实现激光器的运行；所述激光器用于产生激光束，通过光纤与激光焊枪相连；所述激光焊枪水平放置，用于将激光束照射至石英玻璃并透过石英玻璃，对准焊缝施焊；所述激光器为光纤式或碟片式激光器。
[0019]进一步地，所述焊枪移动机构采用丝杠
‑
滑轨机构，所述丝杠
‑
滑轨机构竖直安装，
包括电机、丝杠和滑轨，激光焊枪固定在滑轨上，滑轨与丝杠滑动连接，丝杠与电机相连；通过电机驱动丝杠转动，使滑轨带着激光焊枪在丝杠上进行移动；焊接前，将激光焊枪移动，对准待焊焊缝；完成该焊缝焊接后，将激光焊枪向上移动，用于下一道焊缝的焊接。
[0020]本专利技术还提供了一种大型金属锻件坯料真空封焊装置的封焊方法，用于实现大型锻件坯料的密封组焊，包括如下步骤：
[0021]步骤一、焊前准备：通过机加工的方法，将各待焊坯料加工成形状尺寸一致的圆柱或圆饼；焊前用有机溶剂去除坯料表面有机污物；
[0022]步骤二、组对：将多块坯料堆叠并放置在坯料旋转变位机构的旋转工作台上，通过卡盘使最下层坯料位于旋转工作台正中；逐层调整坯料，使各层坯料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型金属锻件坯料真空封焊装置，其特征在于，包括：作业仓、真空系统、坯料旋转变位机构、焊接系统和焊枪移动机构(8)，所述坯料旋转变位机构位于作业仓的内部底端，作业仓内放置有多块待焊坯料(3)，多块待焊坯料(3)置于坯料旋转变位机构上且呈竖直堆叠分布，所述坯料旋转变位机构用于实现坯料的旋转变位；所述真空系统布置在作业仓外且与作业仓相连，用于对作业仓内部进行抽真空，所述作业仓用于提供真空密封环境；所述焊接系统布置在作业仓外，用于对坯料间的焊缝(4)进行真空焊接；所述焊枪移动机构(8)与焊接系统相连，用于支撑固定焊接系统并实现焊接系统的移动。2.根据权利要求1所述的大型金属锻件坯料真空封焊装置，其特征在于，所述作业仓为密封的罐体，罐体内的密封空间呈立方形；所述罐体由上下两部分结构组成，上部结构包括立方形上面、前面、后面、左面和右面，下部结构为平板，所述坯料旋转变位机构安装在下部结构上；所述上部结构的底部与下部结构之间通过法兰和螺栓进行固定连接，并在连接处设置密封圈实现密封；所述罐体的一侧面开设有孔一，孔一内连接有外部真空抽气管，所述真空抽气管与所述真空系统相连；所述罐体的另一侧面开设有多个孔二，多个孔二呈竖向间隔分布，每个孔二内安装有石英玻璃，所述石英玻璃与罐体之间通过法兰和螺栓进行固定连接，并在连接处设置密封圈，实现真空密封，并形成石英玻璃窗口(6)。3.根据权利要求1所述的大型金属锻件坯料真空封焊装置，其特征在于，所述真空系统与作业仓上的真空抽气管通过不锈钢波纹管和真空卡箍实现真空密封连接；所述真空系统包括真空泵组、管路、阀门和真空度检测系统，所述真空泵组与不锈钢波纹管相连，阀门安装在不锈钢波纹管上，真空度检测系统与作业仓内部相连，用于测量作业仓内部的真空度；所述真空泵组为二级真空泵组或三级真空泵组，所述二级真空泵组由一台机械式真空泵和一台扩散泵组成，或由一台机械式真空泵和一台分子泵组成；所述三级真空泵组由二级真空泵组和一台罗茨真空泵组成；各真空泵之间通过管路连接；所述真空检测系统包括相连接的真空计和真空规管，真空规管的接口与真空抽气管相连，用于测量作业仓内的真空度，并将测量到的真空度值传给真空计进行显示。4.根据权利要求2所述的大型金属锻件坯料真空封焊装置，其特征在于，所述坯料旋转变位机构为在真空下运行的旋转变位机，包括机架、带卡盘的旋转工作台(2)、驱动电机和传动机构，机架安装在下部结构上，驱动电机和传动机构安装在机架上，旋转工作台(2)与传动机构连接，待焊坯料(3)通过卡盘紧固在旋转工作台(2)上，通过驱动电机驱动传动机构运行，使旋转工作台(2)进行旋转，从而带动待焊坯料(3)进行旋转。5.根据权利要求1所述的大型金属锻件坯料真空封焊装置，其特征在于，所述焊接系统包括激光器、光纤、激光焊枪(7)和控制系统，所述控制系统与激光器相连，用于实现激光器的运行；所述激光器用于产生激光束，通过光纤与激光焊枪(7)相连；所述激光焊枪(7)水平放置，用于将激光束照射至石英玻璃并透过石英玻璃，对准焊缝(4)施焊；所述激光器为光纤式或碟片式激光器。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘正林，唐新新，孙思博，冯兆龙，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：