TMEIC机座焊接变形控制

周 玮

(上海电气集团上海电机厂有限公司，上海 200240)

0 引言

TM系列中型异步电动机与以往电机有所不同，结构更为简单，中间没有机壁，与定子铁心的固定完全靠底脚板上底座，且底座在单件上进行金加工，装焊后不再金加工，这就对机座焊接精度要求特别高。因此，必须严格控制焊接变形。

1 3200－2机座和2100－4机座的结构特点及焊接难点

1.1 3200－2机座的结构特点及焊接难点

3200－2机座(图1)，其机壁选用32 mm钢板，弯板、侧板选用了10 mm钢板，底脚板、底座选用了36 mm钢板，材料均为Q235－A。要求除了底座单件金加工外，其它单件均不加工。其焊接难点是机座焊接后，两块底座的平面度、平行度要求控制在0.5 mm 以内。

1.2 2100－4机座的结构特点及焊接难点

2100－4机座(图2)，其机壁选用25 mm钢板，弯板、侧板选用了6 mm钢板，底脚板选用了36 mm钢板，底座选用了25 mm钢板，材料均为Q235－A。要求除了底座单件金加工外，其它单件均不加工。其焊接难点是机座焊接后，四块底座的平面度、平行度要求控制在0.5 mm以内。

图1 3200－2机座

图2 2100－4机座

2 焊接工艺的确定

2.1 焊接试验

2.1.1 母材的选择

选用与机座相同的Q235－A钢板，底脚板、底座、底板的尺寸和厚度与机座一致，机座板、侧板用250 mm高度来代用，其中1块底脚板单面金加工后进行焊接变形试验。(图3)

2.1.2 焊接材料和方法的选择

Q235－A钢属低碳钢，焊接性随含碳量增加而恶化，其化学成分见表1、力学性能见表2。

图3 机座框架示意图

表1 Q235－A钢的化学成分%

由表1可知，Q235－A钢除含碳量低，其它合金元素含量也较少，是焊接性能最好的钢种。采用通常的焊接方法焊接后，接头中不会产生淬硬组织或冷裂纹。选择适当的焊接材料，便能得到满意的焊接接头。

选择焊接材料的主要依据是保证焊缝金属的强度、塑性和韧性等力学性能与母材相匹配或略高于母材。

为了达到焊缝与母材的力学性能相当，选择焊接材料应从母材力学性能出发，而不是从化学成分考虑选择与母材成分完全相同的焊接材料。焊接金属的力学性能不仅取决于化学成分，还取决于金属的组织状态。在焊接条件下，焊缝金属冷却很快，完全脱离平衡状态，如果选择与母材相同成分的焊材，焊后焊缝金属的强度将升高，而塑性和韧性将下降，这对焊接接头的抗裂性能和使用性能非常不利。[1]

焊接Q235－A钢，公司常用的焊接方法是焊条电弧焊和 CO2气体保护焊，焊条电弧焊选用E43××系列焊条。CO2气体保护焊选用ER50－6焊丝。它们的熔敷金属抗拉强度均能满足Q235－A钢的强度要求。

CO2气体保护焊与焊条电弧焊相比，CO2气体保护焊具有焊接效率高、焊缝金属含氢量低、熔深大、变形小、烟雾少等优点。而TMEIC电机机座的焊接难点是焊接变形量的控制，因此选择CO2气体保护焊比焊条电弧焊更为合理。

但CO2气体保护焊金属飞溅较多，且易产生气孔。采用混合气体保护焊(80%Ar+20%CO2)，其工艺特性接近纯CO2气体保护焊，但焊缝冲击韧性高、飞溅少，改善呈蘑菇状的焊缝截面形状，控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷，改善焊缝形状及外观。因此选用混合气体保护焊比纯CO2气体保护焊效果更佳。

2.1.3 焊接参数的确定

焊接采用ER50－6焊丝混合气体保护焊，中厚板(机座板、底脚板和底座等)的焊接电流选用250～260 A，焊接电压选用32.5 V。薄板(侧板、弯板等)的焊接电流选用160～180 A，焊接电压选用22.5 V。适当提高电流，电压可减少飞溅，熔深大，焊接接头性能好。但侧板、弯板处较薄，选用相对较低的电流、电压避免工件烧穿，焊缝成形变坏、咬边的焊接区晶粒长大等缺陷。

2.2 焊接工艺的确定

选择合理的焊接顺序，创造合理的焊接条件，是可以达到要求的。首先要保证焊接平板的平整，保证底脚板平面平整，消除这些外在因素引起的装配误差。底脚板、底座金加工要求一次装夹，且多次翻身加工，公差平面度控制在0.1 mm以内，并做好配对标记。装配时用工艺撑筋固定机座板和侧板，底脚板平面用工艺挡板保护，压板压住，由两边向中间焊接，两端交叉进行。除机座板与侧板为立焊外，其余均为平焊。等第一面焊缝焊完，完全冷却后，拆除压板，用百分表测量出底脚板平面度为0.33 mm，翻身将其余焊缝焊好。由此判断焊接平板基本平整，焊接变形出控制在范围之内。将机座置于焊接平板，用砂轮清除底脚板上飞溅等，按底脚板测出的高低尺寸，底座的厚度调整4块底座的位置，尽可能减少焊后底脚板变形和底座金加工引起的误差。定位焊后底座上盖4块工艺挡板保护金加工面，用压板压住，由两边向中间焊，两端交叉对称焊。待冷却后拆除压板，用百分表测量出4块底座平面度为0.28 mm，用刀口尺和塞尺来检测4块底座之间的平面度为0.50 mm。按照同样的装焊工艺，2极机座焊接完成后，用百分表测量出2块底座平面度为0.05 mm，用刀口尺和塞尺来检测2块底座之间的平面度为0.30 mm，同样达到要求。

3 结语

TM系列电机机座结构特点决定其焊接过程中控制变形的重要性，采用ER50－6混合气体保护焊、中厚板焊接电流250～260 A，焊接电压选用32.5 V;薄板的焊接电流160～180 A，焊接电压22.5 V的焊接参数。分步装焊、搭压板、由两边向中间焊的焊接方法，完全达到工艺要求。TM系列电机是我公司新的支柱产品，机座焊接的成功，是该引进技术成功的第一步。

[1]陈祝平.焊接工程师手册[M].北京:机械工业出版社，2001.