在現在的傳統離心式葉輪焊接工藝中,很多時候會出現離心式葉輪在焊接過程出現葉輪變形現象，從而導致葉輪的報廢率比較高，后來為防止葉輪變形,一般是按圖紙要求先將葉輪后盤與葉片、前盤與葉片點固成形,然后用胎具進行剛性固定后再焊接。該方法會給施工帶來以下困難:

(1)由于葉輪前、后盤間距小,會增加焊接難度,同時還會增加焊后清理和檢查的難度;

(2)由于胎具的投資大,很難一次性投入大量胎具,造成生產量大,而使工期安排困難;

(3)由于生產的葉輪種類多,必須要準備多種類型的胎具,生產資金占用大;

(4)單純使用剛性固定法控制變形,容易造成焊后存在較大的殘余應力,會對葉輪安全運行帶來隱患,還必須得在焊后帶胎具進行退火處理,工期長、占用資金多。

因此,青島德弘利風機通過對葉輪焊接中變形的原因進行分析,對工藝做了改進。

葉輪在焊接中會產生以下變形:

(1) 葉片與前、后盤為角焊縫形式,焊接時焊縫角變形會造成葉片的偏斜,影響葉輪質量,嚴重時還會造成前盤與后盤偏心,影響整體的安裝質量;

(2)葉片與前、后盤焊接時,會造成前、后盤的波浪變形,影響了葉輪質量;

(3)焊后殘余焊接應力過大,會造成葉輪運行中的應力釋放,產生新的變形,破壞了原有的平衡,從而造成風機的運轉振動和溫升超標,嚴重時會造成風機飛車。因此,在組焊的工藝上必須得控制好角變形,減少波浪變形,并消除殘余應力。

(1) 先按圖紙將葉片與后盤進行點固 , 調整好葉片與后盤的角度,然后將后盤旋轉到平臺上,用固定夾具對后盤進行剛性固定。考慮到焊接時焊工都習慣采用從內圈向外圈方向焊接,從而會產生徑向翹曲的情況。因此,在內圈固定前先在內圈下墊 δ = 5mm 的鋼板 , 形成 2°～ 3°的預置變形量。焊接前, 在葉片上端用 δ = 12mm 的鋼板 ( 剪切成 20mm 寬的長條,長度視葉片間距選擇)點固一圈。

(2) 焊接時選擇2名以上的焊工同時施焊,并采用對稱分段焊接的方法 ( 即將葉輪在圓度上進行均分,2名焊工施焊時角變形方向相互抵消),焊接時要求焊接工藝參數相同,焊接速度相同。這樣,由于2名焊工同時施焊,焊接角變形的方向相對,角變形量基本相似,角變形就可以通過葉片上端的固定板條相互抵消,從而解決了葉片角變形的問題;同時,由于采用了分段焊接,并且在焊接過程中嚴格控制了焊接參數的選擇,從而減少了在圓周方向上的后盤波浪變形,也減少了焊后殘余應力量。

(3) 葉片與后盤焊接好后,進行清理和檢查合格后要按焊接順序,在徑向用火焰進行均勻加熱,溫度應在退火溫度范圍內,這樣就消除了部分焊后殘余應力。加熱后,待溫度冷卻之后再磨除葉片上端的點固板條 ,按圖紙將前盤點固到葉片上,然后拆除后盤加固。

(4)將拼裝后的葉輪固定到胎具上,焊接前盤與葉片角焊縫,焊接時的順序和方法同焊接葉輪后盤與葉片角焊縫相同 ,并且要嚴格控制焊接參數。焊接后,在清理和檢查消缺后按焊接順序,同后盤處理時一樣,在徑向用火焰進行均勻加熱,溫度在退火溫度范圍內,冷卻后拆除固定胎具。

四、效果驗證

采用上述工藝措施后 ,對其效果進行了驗證。經過對 10 個直徑2m左右的離心式葉輪的變形量進行了實際測量,葉片基本沒有產生角變形,前、后盤波浪變形也控制在 2mm 以內,在控制變形方面確實起到了很好的效果。由于采用新工藝后在每臺葉輪焊接中使胎具占用時間減少了一半以上 ,同時又不用帶胎具進行整體退火處理 ,這就大大減少了葉輪生產因胎具影響工期的情況 ;由于不用進行焊后整體退火,還減少了大量費用。而且,新工藝簡化了焊接操作難度,焊縫質量也比以往有了很大提高。