船用柴油机气缸盖的镍铬钼合金自动堆焊工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种船用柴油机气缸盖的镍铬钼合金自动堆焊工艺方法，用于对气缸盖燃烧室喷油区的表面强化加工，其采用自动堆焊机对气缸盖燃烧室的喷油区表面进行镍铬钼合金堆焊强化，堆焊层为一层；该自动堆焊机包括能够摆动和旋转的回转工作台以及焊枪位置能够调节的数控焊接机。本发明专利技术改变了传统的手工堆焊方式，实现了气缸盖镍铬钼合金堆焊工艺的自动化，从而降低了劳动强度、简化了工艺步骤、缩短了加工周期、减少了焊材消耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种焊接加工方法，尤其涉及一种用于大型船用柴油机气缸盖的镍铬钼合金自动堆焊工艺方法。
技术介绍
气缸盖是大功率低速船用柴油机的重要零件之一，其与缸套、活塞头和排气阀共同构成柴油机的燃烧室。由于柴油的雾化和燃烧均在燃烧室内进行，因此气缸盖的工作条件较为恶劣，其要承受很大的热应力和机械应力，尤其是气缸盖燃烧室内壁位于燃油阀喷油处的区域更是要承受高温高压气体的冲击，因此在气缸盖的加工中，该区域都要采用镍铬钼合金进行堆焊以进行表面强化。图1和图2是大型船用柴油机的气缸盖的示意图。图示气缸盖1是一轴心具有通孔的台阶状圆柱形零件，形状类似普通的法兰盖。请参阅图2，所述气缸盖1一般由整块锻钢制成，其中央通孔的右部（工作位置时为上部，即开口于气缸盖1大端的部分）用于安装排气阀组件，中央通孔的左部（工作位置时为下部，即开口于气缸盖1小端的部分）则构成燃烧室11的一部分。气缸盖1设置有燃油阀2，其端部设有连通燃烧室11的喷油孔3，请参阅图3放大图，在燃烧室11内壁喷油孔3开口的周围就是需要进行镍铬钼合金表面堆焊加工的喷油区P，该喷油区P在气缸盖1燃烧室11的内壁上分布有多处（见图1），每一喷油区P对应一喷油孔3，该喷油区P的形状为扇形。在气缸盖1大端的外圆上设有多个平面12，气缸盖1小端的外圆上设有多个横孔13。船用柴油机整体的体积庞大，长度、宽度和高度可达数米，甚至十余米，而气缸盖在机械加工范畴中也堪称为大型工件，因此图示气缸盖1的加工十分繁复和困难，尤其加工过程中如此笨重零件的位置调转和搬运都离不开吊运机械，其加工工艺费时费力。目前该气缸盖1燃烧室11喷油区P的镍铬钼合金堆焊加工都采用手工操作。请参阅图5，现有加工方法为：首先在需要进行堆焊加工的多个喷油区P的范围内用机加工方法挖出深5mm的合金槽14，然后将气缸盖1以图2所示的垂直位置放置，即以气缸盖1大端外圆落地的位置放置，以便作业人员探入气缸盖1的内腔中进行操作；随后用气焊喷枪将气缸盖1工件预热；之后作业人员采用手动焊接的方式在合金槽14内进行堆焊，堆焊层共有两层，第一堆焊层M1使用φ3.2直径焊条打底，焊层厚度为3mm，第二堆焊层M2使用φ4直径的焊条盖面，焊层厚度为5mm，这样堆焊层总厚度约为8mm，堆焊焊接工艺采用混合气体（CO2+Ar）保护焊接工艺，焊接材料为镍铬钼合金（InconelFillerMetal625）；堆焊加工完成后对气缸盖1中央通孔的内壁进行金属切削加工，从而将喷油区P的表层连同合金槽14内第二堆焊层M2的上表层一起削平，加工余量d约为2mm（见图5）。上述船用柴油机气缸盖的镍铬钼合金堆焊方法存在有如下缺点：1、由于手工堆焊送丝速度慢，单层堆焊层不足以堆满合金槽14，所以需要堆焊两层，因此导致焊接层厚、堆焊材料消耗量大、堆焊作业周期长，同时给后续加工留下较大的切削余量；-->2、由于每个气缸盖1上设有多个喷油区P，因此在完成一处合金槽14的堆焊后，需要行车配合作业人员吊起并转动气缸盖1，将第二处合金槽14转至适合位置再进行堆焊作业，因此操作的劳动强度大，而且手动焊接对操作者的技能要求也比较高；3、由于工件是垂直放置（如图2）且用手工进行加热，因此预热时工件受热不均匀会导致变形；4、同样是因为堆焊时工件为垂直放置，为保证放置的平衡性，所以气缸盖1大端外圆上的多个平面12（见图1）不能在之前的机加工工序中一并铣掉，因此只能在堆焊工序后重新再上机床加工平面12，因此多增加了一次上下机床和校调步骤，从而增加了整个气缸盖1工件加工的工艺周期。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有船用柴油机气缸盖手工堆焊方法的不足，提供一种船用柴油机气缸盖的镍铬钼合金自动堆焊工艺方法，其改变传统的手工堆焊方式，采用自动堆焊机实现柴油机气缸盖的镍铬钼合金堆焊工艺，从而降低劳动强度、简化工艺步骤、缩短加工周期、减少焊材消耗。本专利技术解决上述问题的方案如下：一种船用柴油机气缸盖的镍铬钼合金自动堆焊工艺方法，用于对气缸盖燃烧室喷油区的表面强化加工，其采用自动堆焊机对气缸盖燃烧室的喷油区表面进行镍铬钼合金堆焊强化，堆焊层为一层；该自动堆焊机包括能够摆动和旋转的回转工作台以及焊枪位置能够调节的数控焊接机。本专利技术所述船用柴油机气缸盖的镍铬钼合金自动堆焊工艺方法的操作步骤和具体内容如下：（1）在气缸盖燃烧室的多个喷油区处逐个加工出数合金槽，槽深3.5mm，并且对该数合金槽进行焊前处理，清洗和精整合金槽内的堆焊部位；（2）使用陶瓷电热板对气缸盖进行均匀预加热，使之预热温度不低于200℃，并用隔热毯覆盖气缸盖；（3）将气缸盖吊装并夹固在自动堆焊机的回转工作台上，逐一在各合金槽中堆焊镍铬钼合金，堆焊层为一层且厚度为5mm，焊接中通过回转工作台转动气缸盖以实现合金槽位置的调节、转换和每一焊道的堆焊，通过自动堆焊机的数控焊接机实现焊枪位置的调节和焊道的切换；（4）检查确认堆焊层无缺陷后，用金属棉包裹对气缸盖整体进行保温处理，保温时间为36小时以上，然后除去金属棉使气缸盖在空气中缓慢冷却至50℃以下；（5）将气缸盖由自动堆焊机上卸下并吊运装夹在车床上，对气缸盖的中央通孔进行切削加工，将喷油区的表层连同合金槽内堆焊层的上表层一起削平，加工余量为0.5mm；（6）焊后对堆焊区域用超声波和着色探伤进行检验，并采用手工打磨和焊接来修整缺陷直至合格。本专利技术所述自动堆焊机的回转工作台包括底座、工作台、摆动机构和转动机构，该摆动机构设置于底座上，该转动机构设置于摆动机构上，该工作台设置于转动机构上，并且工作台受摆动机构和转动机构的驱动实现绕水平位置的摆动和绕自身轴线的转动；所述自-->动堆焊机的数控焊接机包括立柱、数控轴、横臂、枪架和焊枪，水平的数控轴设置于直立的立柱上且能够沿该立柱上下移动，该横臂设置在数控轴上且能够沿数控轴前后移动，该枪架设置于横臂上，该焊枪固定在枪架上，通过数控轴和横臂的移动能够调节焊枪的位置。与传统的手工堆焊方法相比较，本专利技术所述船用柴油机气缸盖的镍铬钼合金自动堆焊工艺方法具有下列优点：1、缩短工序时间、减少焊材消耗——由于采用了自动堆焊机来代替手工方式实现气缸盖的镍铬钼合金堆焊工艺，各项焊接工艺参数都得到了自动控制，不仅保证了焊层质量，而且大大提高了送丝速度，因此堆焊层能够改为一层，比传统手工焊方式少一层，减少了堆焊层总厚度，从而缩短了堆焊时间，节约了焊条材料用量，同时减少了切削加工余量，减轻了后续机加工工序的工作量，提高了加工效率。2、降低操作的劳动强度——由于在焊接中使用工装和回转工作台转动工件，因而当转换不同合金槽的焊接时不需要再动用行车进行配合来翻转气缸盖的位置，再加上减少了堆焊工序工作量，所以大大降低了工人的劳动强度和劳动危险性，同时自动化工艺也降低了对操作者的技能要求，有利于培养新操作者。3、简化工艺步骤——由于气缸盖工件在预热、焊接和保温时都是水平放置（即气缸盖小端向上的位置，见图2），因此就不存在堆焊过程中气缸盖大端外圆上的多个平面（见图1）妨碍气缸盖合金槽调整位置的问题，于是该多个平面就可以在之前的机加工工序中一并铣掉，从而精简了堆焊工序后专门再加工平面12的步骤，减少了一次上下机床和校调的工序，缩短了气缸盖的加工周期。4、减少工件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船用柴油机气缸盖的镍铬钼合金自动堆焊工艺方法，用于对气缸盖燃烧室喷油区的表面强化加工，其特征在于：所述工艺方法采用自动堆焊机对气缸盖燃烧室的喷油区表面进行镍铬钼合金堆焊强化，堆焊层为一层；该自动堆焊机包括能够摆动和旋转的回转工作台以及焊枪位置能够调节的数控焊接机。

【技术特征摘要】
1.一种船用柴油机气缸盖的镍铬钼合金自动堆焊工艺方法，用于对气缸盖燃烧室喷油区的表面强化加工，其特征在于：所述工艺方法采用自动堆焊机对气缸盖燃烧室的喷油区表面进行镍铬钼合金堆焊强化，堆焊层为一层；该自动堆焊机包括能够摆动和旋转的回转工作台以及焊枪位置能够调节的数控焊接机。2.根据权利要求1所述的船用柴油机气缸盖的镍铬钼合金自动堆焊工艺方法，其特征在于：所述工艺方法的步骤如下：（1）在气缸盖燃烧室喷油区处加工出数个合金槽并对之进行焊前处理；（2）对气缸盖进行预热；（3）将气缸盖装夹在自动堆焊机的回转工作台上，并逐一在各合金槽中堆焊一层镍铬钼合金；（4）对气缸盖进行保温后在空气中缓慢冷却；（5）将气缸盖由自动堆焊机上卸下装夹在车床上，对气缸盖的中央通孔进行切削加工，将喷油区的表层连同合金槽内堆焊层的上表层一起削平；（6）焊后检验并修整缺陷。3.根据权利要求2所述的船用柴油机气缸盖的镍铬钼合金自动堆焊工艺方法，其特征在于：所述工艺方法各步骤的具体操作内容如下：（1）在气缸盖燃烧室的多个喷油区处逐个加工出数个合金槽，槽深3.5mm，并且对该数合金槽进行焊前处理，清洗和精整合金槽内的堆焊部位；（2）使用陶瓷电热板对气缸盖进行均匀预加热，使之预热温度不低于200℃，并用隔热毯覆盖气缸盖；（3）将气缸盖吊装并夹固在自动堆焊机的回转工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡新成，王巍，朱卫军，何福远，王军，徐云天，尤理钢，徐鑫华，
申请(专利权)人：上海中船三井造船柴油机有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]