[發明專利]將兩個金屬件連接的方法及用于實施該方法的裝置

有效

• 申請號: 201010171668.4
• 申請日: 2010-03-03
• 公開（公告）號: CN101844262A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: S·凱勒;W·巴爾巴克
• 申請（專利權）人: 阿爾斯托姆科技有限公司
• 主分類號: B23K9/02
• 分類號: B23K9/02;B23K33/00;B23K9/167;B23K9/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李永波;梁冰

技術領域

本發明涉及焊接技術的領域。它涉及按照權利要求1前序部分所述的借助鎢極惰性氣體(WIG)焊接方法將兩個特別是旋轉對稱的金屬件相連接的方法。本發明還涉及用于實施該方法的裝置。

背景技術

在文獻EP-A1-0665079中描述了WIG-窄縫焊接，其用于通過體積小(volumenarme)的焊縫使材料相連接并具有(焊)縫幾何結構方面的難點。在那里焊接過程的監視也只是一般的直接用眼觀察。該WIG-窄縫焊接的其他應用者則通過一個外部的(在燃燒器和窄縫的外部)在一側安裝的攝像機來實施焊接過程監視。這只提供有限的監視方案，從而限制了該焊接深度。

在文獻EP-A1-1810772中描述了一個用于該WIG-窄縫焊接的保護氣體輸送裝置，其具有減小的并分為兩股氣體流的保護氣體量，以便保護該電極和整個的導引系統。此處直接在弧光附近的監視只能以肉眼觀察進行。隨著增長的(焊)縫深度(焊)縫質量之精確的判斷被明顯地限制。那里沒有描述一個完全自動化的焊接過程并且在這個情況下大概也是不可實現的。該方法可特別好地應用于大型機械制造的旋轉對稱物件的連接，例如透平機的轉子。而厚壁的結構件-其只可從一側接近并且因此在底側(wurzelseitig)不能被焊接-則可以用上述的方法被良好地連接。

該方法的一個優選的應用領域是盤件和中空圓筒形鍛造件的連接，它們可應用于蒸汽和燃氣輪機、壓縮機的轉子以及透平發電機之轉子的建造。這類轉子20被描述在圖1中。它是由多個轉子盤21、......25組合構成的，其相互間通過焊縫26材料接合地相連接。

但是，要被連接的并形成窄縫的工件也可以在它們的接合縫處通過借助電子射線-、等離子射線-、激光射線-或氬弧-焊接方法制造的基本焊縫以具有或不具有輔助材料的方式進行焊接。在基本焊縫之后通常用埋弧焊完成進一步的焊縫建構。該方法可特別好地應用于連接大型機械制造的旋轉對稱物件。而厚壁的結構件-其只可從一側接近并因此在焊縫背面也不可能被補焊-則可以用DE-A1-2633829的方法被良好地連接。這種方法的優點在于，在工件的連接位置處產生不含細顆粒的接縫構造。不僅在焊縫金屬中而且在熱影響區域中都沒有初生組織再存在了。因此補充的正火或淬火處理就多余了。

這類方法全都沒有焊接過程的自動化并且具有缺點是，它們沒有通過一個或多個直接在焊嘴中的視頻系統(實施)的直接監視，并且因此必須以手工方式被監視而且無法對所有應用場合實現自動化。

發明內容

由此本發明的任務是，提供一種用于形成最高質量的體積小的(焊)縫的焊接方法，其能避免公知方法的缺陷，并且借助其也可連接復雜的和體積大的工件和尤其對焊接過程而言只在一側可接近的工件，以便基于完全自動化的焊接實現與現有技術相比更高的經濟性。此外的任務是，提供一種實施該方法的裝置。

上述任務通過權利要求1和9的特征的總和得以解決。對于本發明方法的實質是，窄縫具有連續不變的寬度，窄縫的寬度被如此選擇，以便這些相疊安置的焊道分別通過窄縫的整個寬度延伸，并且整個窄縫完全自動地被焊道填滿。為此最好是應用具有如此寬度的窄縫，該寬度小于/等于12mm并特別地位于8-12mm的范圍內。

本發明方法的一個設計方案的特征在于，該卸載區具有寬度和高度，并且該卸載區的寬度大約計為其高度的3倍。

本發明方法之另一設計方案的特征在于，該窄縫具有高度，該高度計為其寬度的2倍，但至少為12mm。

按照另一個設計方案，對于該WIG-焊接方法應用焊絲，當要被連接的金屬件由典型的轉子鋼構成時，該焊絲的直徑計為該窄縫之寬度的十分之一和五分之一之間，但至少為0.8mm和最高為1.2mm。

另一個設計方案的特征在于，該金屬件為了該WIG-焊接方法而被預熱至增高的溫度、最好是高于200℃，并且在焊接時根據預熱溫度被用140A至300A范圍內的電流強度在每分鐘50mm至200mm的進給率來處理。

按照本發明方法的另一個設計方案，在該WIG-焊接方法中作為保護氣體應用氬或具有最多3％的氫的氬或者具有30-70％最好50％的氬而其余為氦的氬-氦-混合物或者氬-氮-氫-混合物。

還有另一個設計方案的特征在于，要被連接的金屬件是旋轉對稱的，該金屬件在焊接期間被上下設置的并且圍繞垂直軸線轉動，而且為了焊接而應用劍形燃燒器，其被設置為能夠在徑向上和垂直方向上行進。