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渦旋壓縮機三點塞焊技術解析

2018-06-29

第二屆中國北方焊接學術會議論文集圖中標出了所有焊縫(點)的焊接方法,從結構上可以看出,轉子壓縮機三點塞焊是將筒體和氣缸焊接在一起,渦旋壓縮機的三點塞焊是將筒體和下軸承體焊接在一起、四點塞焊是將筒體和支架焊接在一起。另外,轉子壓縮機上外罩內沒有關鍵零件,而渦旋壓縮機的上外罩內有一個圓盤狀的零件一隔板,它與上外罩之間是通過高頻加熱熱壓并形成過盈聯接而連成一體的。
根據生產線上對壓縮機故障的判斷,主要故障無能力、不啟動、卡死的相關工序為三(四)點塞焊和上外罩環焊(以下簡稱上環焊),均是熔焊工序。在所有三大類焊接方法中,也只有熔焊產生的焊接應力和變形最大。所以有必要對其進行具體分析,探討問題發生的機理和應該采取的對策及預防措施,以不斷降低產品不良率,減少生產損失,提高產品質量和性能。
在壓縮機塞焊和環焊過程中,由于被焊接的零件(母材)被其它零件在整體尺寸上已經限制住了,形成了拘束條件:同時,熔焊所產生的高溫足以使母材產生劇烈熱膨脹并達到屈服極限。另外,熔焊所產生的高溫液態金屬很大程度上抵消了母材受熱所產生的膨脹趨勢,也就使彈性變形量相對減少,從而使母材冷卻后將絕大部分膨脹趨勢轉化成縮短趨勢,最終加劇了殘余應力和變形的影響程度。所以壓縮機塞焊和環焊不僅存在上述兩個形成殘余應力和變形的條件,而且液態金屬對膨脹趨勢的吸收,更加劇了殘余應力和變形的程度。因此可以推斷:如果在拘束條件下,焊縫翹曲變形趨勢將轉化為向下的變形趨勢或向下的推應力。
壓縮機的塞焊點和環焊縫的殘余應力和變形從微觀上看是遵循上述變形規律的,但宏觀上表現出來的現象就不盡相同。首先以轉子壓縮機三點塞焊的塞焊點為例,該焊點剖面呈三角形,經過上述焊接熱應變循環后內部殘余較大的拉應力,被焊接的母材一筒體和氣缸均被拉向焊點中心;同時,三角形焊點的兩個邊的收縮應力受到了母材的拘束,但在外側的邊由于沒有受到拘束而產生收縮變形,也就有翹曲變形。
由于壓縮機筒體為圓桶形、剖面為圓形,焊點的橫向收縮使該圓周長變短、半徑縮小,而且由于翹曲變形的存在,使得焊點相對于原始位置向壓縮機中心移動、并伴隨指向壓縮機軸心的推應力。三個塞焊點的這種由收縮拉應力而引起的指向壓縮機軸心的推應力及其引發同方向的變形,將全部作用在轉子壓縮機的氣缸上。轉子壓縮機氣缸的形狀及三點塞焊焊點的位置在圓周上沒有對稱分布,這樣就會使氣缸在三個塞焊點殘余推應力(變形)作用下偏離原有的中心位置。這就使得與氣缸相聯接的曲軸電機轉子組件也偏移了原有的中心。

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