專利名稱：用于生產(chǎn)轉(zhuǎn)子的工藝的制作方法
用于生產(chǎn)轉(zhuǎn)子的工藝
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)轉(zhuǎn)子、特別是用于產(chǎn)生和/或轉(zhuǎn)換動(dòng)能和/或電能的發(fā) 電機(jī)或渦輪轉(zhuǎn)子的工藝。
背景技術(shù)：
已知通過將單獨(dú)的、經(jīng)過加工的圓盤焊接在一起以形成一個(gè)單元來生產(chǎn)蒸汽輪機(jī) 或燃?xì)廨啓C(jī)的大型渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子。例如，在H 595 011中描述了用于生產(chǎn)轉(zhuǎn)子的現(xiàn)有技術(shù) 常規(guī)步驟。根據(jù)此文獻(xiàn)，通過以分步方式將單獨(dú)的圓盤結(jié)合在一起來裝配轉(zhuǎn)子。在該工藝 中，首先將待結(jié)合的兩個(gè)圓盤彼此壓靠、加熱并且然后焊接在一起。然后，通過重復(fù)所述的 三個(gè)步驟逐步安裝更多圓盤，直到整個(gè)轉(zhuǎn)子完成為止。所有步驟在共同的加熱設(shè)備中執(zhí)行。 EP 0 604 754 Al公開了一種用于從單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)子零件生產(chǎn)渦輪轉(zhuǎn)子的工藝，該轉(zhuǎn)子 零件已關(guān)于彼此同時(shí)生產(chǎn)，以最大限度地減少最終生產(chǎn)步驟。用于通過上述公知工藝生產(chǎn)轉(zhuǎn)子的所有生產(chǎn)系統(tǒng)必須是為最終產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的。 構(gòu)成此類大型制造裝置是昂貴的，因?yàn)檫@些處于物理上可行的臨界值，并且只能通過高昂 的技術(shù)費(fèi)用構(gòu)成。另外，大型制造裝置對(duì)于生產(chǎn)小型轉(zhuǎn)子在技術(shù)上不適合并且在財(cái)務(wù)上不 經(jīng)濟(jì)。EP 0 604 754 Al中也說明這種缺點(diǎn)。為了滿足變化無常的市場(chǎng)需求，需要最高可行 的靈活性。DE 23 24 388說明了在豎直轉(zhuǎn)子軸線的情形中產(chǎn)生高質(zhì)量根部接縫需要復(fù)雜和 昂貴的焊接工藝，并且當(dāng)豎直安裝大型轉(zhuǎn)子時(shí)，除不可控性以外，可能出現(xiàn)技術(shù)難題。DE 23 24 388中提出的又一缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)子必須在溫?zé)釥顟B(tài)下通過公知工藝從豎直位置轉(zhuǎn)移到水平 位置，其中將所有圓盤按順序裝配在轉(zhuǎn)子的豎直位置并且通過根部焊縫焊接在一起。DE 23 24 388提到簡(jiǎn)化技術(shù)工藝流程、增加勞動(dòng)生產(chǎn)率和減少資本投資的目的。在DE 23 24 388 中，通過在水平位置裝配并焊接轉(zhuǎn)子使得在裝配操作之后不需要重新設(shè)置來實(shí)現(xiàn)這些目的。CH 595 011描述了使用TIG(Tungsten Insert Gas，鎢極惰性氣體)焊接工藝在 水平方向上將一個(gè)圓盤與下一圓盤結(jié)合，并且執(zhí)行埋弧焊(SAW)工藝來填充剩下的槽。在 此情形中，以分步方式將一個(gè)圓盤與另一圓盤結(jié)合，接下來，在將下一圓盤軸向附接在水平 方向上并且重復(fù)程序之前進(jìn)行預(yù)熱、預(yù)焊接和終結(jié)焊接。此文獻(xiàn)說明了在每個(gè)預(yù)焊接操作 之后必須將加熱箱的尺寸延長(zhǎng)至圓盤堆疊的新長(zhǎng)度以進(jìn)行終結(jié)焊接，或者必須匹配逐步增 加的轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度，因?yàn)樗猩a(chǎn)步驟都是在共同的設(shè)備中執(zhí)行的。CH 595011公開在任一情形 中都可將兩個(gè)另外的圓盤預(yù)熱和預(yù)焊接使得然后在任一情形中都能夠借助于埋弧焊工藝 同時(shí)填充兩個(gè)槽，因?yàn)槁窕『腹に嚦掷m(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。加熱箱的尺寸因此在任何情況下都能夠 通過兩個(gè)元件一同膨脹。最終，在已以分步方式將所有圓盤焊接上時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行應(yīng)力消除 退火工藝并且然后進(jìn)行超聲檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容相應(yīng)地，本發(fā)明基于開發(fā)克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的用于生產(chǎn)轉(zhuǎn)子的工藝的目的。
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通過提供用于生產(chǎn)轉(zhuǎn)子的工藝實(shí)現(xiàn)此目的，該轉(zhuǎn)子是通過將盤形和/或鼓形的元 件(特別是圓盤)焊接在一起而制成，其中使用一裝置將這些圓盤沿縱向軸線A按順序軸 向結(jié)合在一起，并且在兩級(jí)焊接工藝中焊接這些圓盤。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，在豎直方 向上軸向堆疊圓盤。隨后在被堆疊的圓盤的該豎直定向上進(jìn)行第一焊接工藝，接下來是在 被堆疊的圓盤的水平定向上的第二焊接工藝，其優(yōu)選地不同于第一焊接工藝。豎直定向應(yīng)被理解為意味著圓盤的縱向軸線定向在豎直方向上，而水平定向相應(yīng) 地意味著圓盤的縱向軸線的水平定向。因此在豎直方向上將圓盤同軸地堆疊在彼此的頂 部。本發(fā)明的核心因此在于提出一種用于生產(chǎn)轉(zhuǎn)子的工藝，其包括用于將轉(zhuǎn)子元件焊 接在一起的兩級(jí)工藝，不同的生產(chǎn)步驟在轉(zhuǎn)子的縱向軸線的不同定向上執(zhí)行。此生產(chǎn)工藝使得可采用更大的尺寸構(gòu)成轉(zhuǎn)子，大于使用鍛造工藝的整體式軸。與 現(xiàn)有技術(shù)相比，因此僅需為更大的轉(zhuǎn)子尺寸設(shè)計(jì)單獨(dú)的生產(chǎn)系統(tǒng)。根據(jù)又一優(yōu)選實(shí)施例，第一焊接工藝，也被稱為預(yù)焊接，是根部焊接工藝，特別優(yōu) 選鎢極惰性氣體焊接工藝，而第二焊接工藝為填充焊接工藝，特別優(yōu)選埋弧焊工藝，最優(yōu)選 雙絲串聯(lián)窄間隙工藝。在根部焊接工藝期間，兩個(gè)相鄰的圓盤之間的槽僅在深度上，即靠近 圓盤的中心孔被充分密封，使得該疊圓盤能夠傾斜。大多數(shù)槽在預(yù)焊接之后保持未被填充。 在填充焊接工藝期間，槽被填充，這一般借助于形式為至少一根焊絲的附加材料來完成。在第二焊接工藝之后，并且如果適當(dāng)，在材料去除車削操作(turningoperation) 之后，轉(zhuǎn)子有利地進(jìn)行退火并且優(yōu)選地附加進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)操作。質(zhì)量檢測(cè)操作例如借助于 超聲波執(zhí)行。根據(jù)又一優(yōu)選實(shí)施例，將圓盤在水平位置進(jìn)行粗車削并且然后在豎直方向上被堆 疊在彼此的頂部達(dá)到預(yù)定尺寸或長(zhǎng)度。優(yōu)選地當(dāng)已結(jié)合在一起的圓盤的縱向軸線仍處于豎 直定向上時(shí)僅執(zhí)行第一焊接工藝。被堆疊的圓盤，其通過第一焊接工藝進(jìn)行預(yù)焊接，然后傾 斜回到水平位置，并且然后在被堆疊的圓盤上執(zhí)行第二焊接工藝，其縱向軸線A被水平定 向。第二焊接工藝優(yōu)選地接下來是使被預(yù)焊接、被堆疊的圓盤傾斜回到豎直位置，并 且當(dāng)它們的縱向軸線在水平定向上時(shí)，對(duì)這些圓盤進(jìn)行熱處理，特別是應(yīng)力消除退火工藝， 熱處理優(yōu)選地在退火爐中進(jìn)行或就地進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，在熱處理之后，使已被彼此焊接的圓盤傾斜回到 水平位置，然后當(dāng)它們的縱向軸線處于水平定向上時(shí)，如果合適，優(yōu)選地對(duì)這些圓盤進(jìn)行材 料去除車削操作并且優(yōu)選地特別是通過超聲波進(jìn)行附加的質(zhì)量檢測(cè)操作。本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，在已通過將被堆疊的圓盤焊接在一起而制 成轉(zhuǎn)子之后，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行局部熱處理，特別優(yōu)選局部應(yīng)力消除退火工藝，僅對(duì)在焊接工藝期 間產(chǎn)生的焊縫進(jìn)行退火，其中特別是使用感應(yīng)元件和/或電阻元件。這使得可避免使用大 的加熱室，并且這在生產(chǎn)工藝期間能夠降低成本。另外，在最后生產(chǎn)步驟，在轉(zhuǎn)子上，優(yōu)選地在局部部位，特別優(yōu)選地僅在焊縫處，能 夠通過超聲波執(zhí)行質(zhì)量保證操作。這意味著無需使用與整個(gè)轉(zhuǎn)子的尺寸匹配的退火爐。這 同樣使得可降低成本。根據(jù)下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在第一焊接工藝期間和/或在第二焊接工藝期間使用至少一條輔助絲。該附加材料，其形式為焊絲，能夠從轉(zhuǎn)子、圓盤或鍛造元件的基部材料提取。 這種同質(zhì)性是特別有利的。基部材料和/或焊絲的材料優(yōu)選“低合金、耐熱、超凈NiCrMo等 級(jí)”。如已在導(dǎo)言中提及，根據(jù)本發(fā)明的工藝具有并非所有生產(chǎn)機(jī)器都必須足夠大以便 它們能夠容納轉(zhuǎn)子的整體長(zhǎng)度的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)又一優(yōu)選實(shí)施例，大致被豎直定向的生產(chǎn)系統(tǒng) 和大致被水平定向的生產(chǎn)系統(tǒng)適合容納轉(zhuǎn)子的總長(zhǎng)度。其它生產(chǎn)系統(tǒng)能夠更小。根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施例，通過將從圓盤制成的兩個(gè)轉(zhuǎn)子半體焊接在一起形 成轉(zhuǎn)子。根據(jù)又一優(yōu)選實(shí)施例，將優(yōu)選至少兩個(gè)、優(yōu)選三到十個(gè)、特別優(yōu)選五到七個(gè)圓盤結(jié) 合在一起以形成轉(zhuǎn)子半體。圓盤優(yōu)選地在豎直定向上被堆疊在彼此的頂部直到達(dá)到轉(zhuǎn)子半 體的預(yù)定長(zhǎng)度為止。以這種方式裝配的轉(zhuǎn)子半體優(yōu)選地通過如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述 的工藝進(jìn)行生產(chǎn)。在此情形下，每個(gè)轉(zhuǎn)子半體具有基部和本體，第一轉(zhuǎn)子半體的基部被焊接 在第二轉(zhuǎn)子半體的根部上。轉(zhuǎn)子優(yōu)選地通過在兩級(jí)焊接工藝中將兩個(gè)預(yù)制轉(zhuǎn)子半體焊接在一起制成。在此情 形下，如果當(dāng)轉(zhuǎn)子半體的縱向軸線處于豎直定向上時(shí)執(zhí)行第一焊接工藝，并且當(dāng)轉(zhuǎn)子半體 的縱向軸線處于水平定向上時(shí)執(zhí)行第二焊接工藝則是有利的。這兩個(gè)轉(zhuǎn)子有利地通過首先 執(zhí)行根部焊接工藝(優(yōu)選鎢極惰性氣體焊接工藝)，并且然后執(zhí)行填充焊接工藝(優(yōu)選埋弧 焊工藝)而被結(jié)合在一起。本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，其中將兩個(gè)轉(zhuǎn)子半體焊接在一起以形成轉(zhuǎn)子，特征在 于，在第一焊接工藝中在豎直定向上預(yù)焊接從兩個(gè)轉(zhuǎn)子半體裝配而成的轉(zhuǎn)子，使被預(yù)焊接 的轉(zhuǎn)子傾斜到水平位置并且隨后在第二焊接工藝中在水平定向上進(jìn)行加工。然后使轉(zhuǎn)子傾 斜回到豎直位置，轉(zhuǎn)子在豎直定向上進(jìn)行應(yīng)力消除退火工藝，優(yōu)選地僅在局部部位進(jìn)行，特 別優(yōu)選地僅在焊接部位進(jìn)行。在熱處理之前，如果適合，取決于相應(yīng)機(jī)器的定向，可將轉(zhuǎn)子 附加進(jìn)行材料去除車削操作，這可在轉(zhuǎn)子的水平位置或豎直位置中執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施例，轉(zhuǎn)子包括長(zhǎng)度相等的兩個(gè)轉(zhuǎn)子半體。然而，轉(zhuǎn)子還 可從不同長(zhǎng)度的兩個(gè)轉(zhuǎn)子半體裝配而成，即，這些轉(zhuǎn)子半體例如從不同數(shù)量的圓盤裝配而 成。根據(jù)本發(fā)明的多級(jí)生產(chǎn)工藝特別涉及包括預(yù)制轉(zhuǎn)子半體的轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)。轉(zhuǎn)子半體 優(yōu)選地通過將單獨(dú)粗車削和加工的圓盤焊接在一起而進(jìn)行生產(chǎn)，這在與其它轉(zhuǎn)子半體生產(chǎn) 的同時(shí)逐步發(fā)生。粗車削和裝配單獨(dú)圓盤的以形成轉(zhuǎn)子半體、每個(gè)轉(zhuǎn)子半體的預(yù)焊接、終結(jié) 焊接(finish-welding)和熱處理的加工步驟優(yōu)選地在這些預(yù)制的轉(zhuǎn)子半體被焊接在一起 以形成轉(zhuǎn)子之前全部完成。優(yōu)選地在將兩個(gè)半體焊接在一起以形成轉(zhuǎn)子單元之前完全預(yù)加 工每個(gè)轉(zhuǎn)子半體，并且隨后僅在生產(chǎn)工藝結(jié)束時(shí)將轉(zhuǎn)子作為一體進(jìn)行加工。在優(yōu)選根部焊接工藝、特別優(yōu)選TIG焊接工藝的第一焊接工藝期間，以及在優(yōu)選 填充焊接工藝、特別優(yōu)選埋弧焊工藝的第二焊接工藝期間，使用諸如輔助絲的附加材料都 是有利的。該焊絲有利地由與單獨(dú)的鍛造零件例如圓盤相同的材料組成。該絲因此能夠 從轉(zhuǎn)子元件或焊接的發(fā)電機(jī)的基部材料提取。如果基部材料是所謂的“低合金、耐熱、超凈 NiCrMo等級(jí)”則是特別有利的。


下面結(jié)合附圖基于示例性實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，在附圖中圖1是第一生產(chǎn)步驟、或單獨(dú)圓盤的粗車削的示意圖；圖2是第二和第三生產(chǎn)步驟、或從單獨(dú)的圓盤構(gòu)成轉(zhuǎn)子半體、以及其中通過TIG焊 接工藝預(yù)焊接轉(zhuǎn)子半體的第一焊接工藝的示意圖；圖3是第四生產(chǎn)步驟或第二焊接工藝的示意圖，其中預(yù)焊接的轉(zhuǎn)子半體隨后通過 埋弧焊工藝進(jìn)行加工；圖4是第五生產(chǎn)步驟或預(yù)制的轉(zhuǎn)子半體在應(yīng)力消除退火爐中的熱處理的示意圖；圖5是第六和第七生產(chǎn)步驟、或轉(zhuǎn)子半體的終結(jié)加工(finish-processing)以及 通過超聲波監(jiān)控質(zhì)量的示意圖；圖6是第八和第九生產(chǎn)步驟、或裝配兩個(gè)半體半體以形成轉(zhuǎn)子以及在兩個(gè)轉(zhuǎn)子半 體的接觸面預(yù)焊接的示意圖；圖7是第十生產(chǎn)步驟或轉(zhuǎn)子的終結(jié)焊接的示意圖；以及圖8是第十一和第十二生產(chǎn)步驟、或轉(zhuǎn)子的局部熱處理以及質(zhì)量監(jiān)控的示意圖。附圖標(biāo)記列表Ia 第一轉(zhuǎn)子半體Ib 第二轉(zhuǎn)子半體2 轉(zhuǎn)子3 夾緊裝置4 車床5 用于根部焊接的第一焊機(jī)，TIG焊機(jī)6 用于填充焊接的第二焊接機(jī)器，埋弧焊機(jī)7 用于應(yīng)力消除退火的退火爐8 局部應(yīng)力消除退火裝置9 緊固唇緣的接觸部位10 感應(yīng)元件和/或電阻元件11 la/lb 的基部12 la/lb 的本體A la、Ib和2的縱向軸線L Ia或Ib的長(zhǎng)度L， 2的長(zhǎng)度
具體實(shí)施方式
圖1是第一生產(chǎn)步驟的示意圖，其中對(duì)第一部分或單獨(dú)的圓盤進(jìn)行粗車削。圓盤 應(yīng)被理解為意味著轉(zhuǎn)子2相對(duì)于轉(zhuǎn)子2的縱向軸線A的軸向區(qū)段，其中圓盤的軸向長(zhǎng)度也 可大于其直徑，這樣圓盤還完全有可能是鼓形轉(zhuǎn)子元件。圓盤優(yōu)選地具有中心孔。將這種 類型的圓盤大致水平地夾緊在機(jī)器中以關(guān)于所述圓盤的縱向軸線A在軸向上進(jìn)行粗車削， 夾緊優(yōu)選地在兩個(gè)夾爪之間實(shí)現(xiàn)。當(dāng)它被夾緊在相關(guān)機(jī)器中的同時(shí)，圓盤優(yōu)選地關(guān)于其縱 向軸線A自由旋轉(zhuǎn)。圖2是第二和第三生產(chǎn)步驟、或從單獨(dú)的圓盤構(gòu)成轉(zhuǎn)子半體Ia以及第一焊接工藝
7的示意圖。與DE 23 24 388中的推薦相反，首先將粗車削后的圓盤相對(duì)于圓盤的縱向軸線 A在基本上豎直的位置被軸向堆疊在彼此的頂部。已被結(jié)合在一起的圓盤的數(shù)量根據(jù)轉(zhuǎn)子 的尺寸變化。一般將至少兩個(gè)、優(yōu)選地三到約十個(gè)圓盤、特別優(yōu)選地五到七個(gè)圓盤安放在彼 此的頂部上，并且這些圓盤然后共同形成轉(zhuǎn)子半體。一般在豎直方向上以金字塔的方式堆 疊單獨(dú)的圓盤。圓盤可具有不同直徑。該堆疊圓盤的最底下的圓盤優(yōu)選地為具有最大外徑 的圓盤。為了說明轉(zhuǎn)子尺寸，在圖2中的左手側(cè)上在頂部示出一個(gè)人。從該圖能推導(dǎo)，如在 此所示，轉(zhuǎn)子半體約為成人身高的五倍。如果假設(shè)成人的平均身高是約1. 60-1. 80米，則轉(zhuǎn) 子半體la、lb的軸向長(zhǎng)度達(dá)約八至九米。然而，取決于將多少圓盤結(jié)合在一起并且取決于 待生產(chǎn)的機(jī)器的尺寸，轉(zhuǎn)子半體la、lb的軸向長(zhǎng)度能夠是約二到十二米，優(yōu)選四到十米，特 別優(yōu)選約七到九米。整個(gè)轉(zhuǎn)子2的長(zhǎng)度然后為從4到24米，優(yōu)選8到20米，特別優(yōu)選14-18 米。在本文中，轉(zhuǎn)子半體la、lb應(yīng)被理解為意味著組成整個(gè)轉(zhuǎn)子2的長(zhǎng)度的50%的軸向轉(zhuǎn) 子部分、以及組成整個(gè)轉(zhuǎn)子2的不同比例的轉(zhuǎn)子部分。因此，并非絕對(duì)需要通過將長(zhǎng)度相等 的兩個(gè)轉(zhuǎn)子半體la、lb結(jié)合在一起而形成轉(zhuǎn)子2 ；取而代之，一個(gè)轉(zhuǎn)子半體la、lb也可以具 有比另一半體更多或更少的圓盤。在圓柱形圓盤的中心設(shè)置了偏移，即，圓盤的頂側(cè)設(shè)有中心環(huán)形伸出部或緊固唇 緣，其插入在豎直方向上安放在頂部上的下一個(gè)圓盤的底側(cè)上對(duì)應(yīng)的中心環(huán)形凹部或槽 中。下一個(gè)圓盤的頂側(cè)又設(shè)有環(huán)形伸出部，其能夠插入在軸向上的豎直位置安放在頂部上 的再下一個(gè)圓盤的底側(cè)上對(duì)應(yīng)的環(huán)形凹部中。然而，圓盤也能夠經(jīng)由相鄰圓盤之間其它可 堆疊、對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行堆疊。在圓盤筒體的徑向上測(cè)量，將在兩個(gè)相鄰堆疊的圓盤之間焊接的槽的深度一般為 約100-500mm，優(yōu)選250_400mm，特別優(yōu)選約300mm。槽在軸向上的寬度約為10_30mm，優(yōu)選 約 20mm。在第一焊接工藝中，單獨(dú)的圓盤的緊固唇緣，其總是處于基本上豎直的位置，然后 在預(yù)焊接工藝中在槽的深度中被焊接在一起。該第一焊接工藝，其對(duì)應(yīng)于根部焊接工藝，優(yōu) 選為自動(dòng)鎢極惰性氣體(TIG)焊接工藝。兩個(gè)相鄰圓盤之間的重疊偏移提供了焊接材料， 優(yōu)選地連同作為附加材料的至少一根焊絲一起。該焊接工藝向下執(zhí)行到周圍剩余槽的約 10-30mm處，并且兩個(gè)相鄰圓盤之間的槽除具有9_15mm寬度的環(huán)外填充有附加材料。寬周 槽因此保持基本上是空的。因此，預(yù)焊接基本上用來準(zhǔn)備用于傾斜到水平位置的“圓盤堆 疊”。環(huán)形焊縫在中心孔周圍基本上被密封，這樣相鄰圓盤在單獨(dú)的圓盤之間的槽的深度暫 時(shí)粘在一起，并且因此這些圓盤能夠傾斜而不會(huì)使該“圓盤堆疊”倒塌。在鎢極惰性氣體(TIG)焊接工藝期間，用作熱源的電弧在不可熔鎢電極與工件之 間燃燒。惰性保護(hù)氣體保護(hù)熔化的焊接材料免受周圍空氣。在根據(jù)本發(fā)明的TIG焊接的應(yīng) 用中，供應(yīng)從與待焊接的元件的基部材料相同的材料制成的實(shí)心絲作為附加材料。在圖3中示意性地示出的第四生產(chǎn)步驟中，轉(zhuǎn)子半體，其優(yōu)選地如上所述通過 TIG焊接工藝進(jìn)行預(yù)焊接，隨后在對(duì)應(yīng)于填充焊接工藝的第二焊接工藝中、優(yōu)選地在埋弧 焊(SAW)工藝中進(jìn)行加工。為此，使預(yù)焊接的轉(zhuǎn)子半體從豎直位置傾斜到基本上水平的位 置。在TIG焊接工藝之后保持的環(huán)形槽或窄間隙槽或填充焊縫優(yōu)選地在計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行 填充，并且優(yōu)選地使用用于窄間隙的自動(dòng)焊接和焊縫定位系統(tǒng)，優(yōu)選地在AC電流采用兩根 絲，即雙絲串聯(lián)窄間隙焊接工藝。這些絲優(yōu)選地從與基部材料相同的材料即圓盤本身的材
8料提取。埋弧焊(SAW)工藝是全機(jī)械弧焊工藝，其中在焊粉下燃燒的電弧將附加的焊接材 料熔化掉。作為焊渣層，熔化的粉末保護(hù)焊池免于空氣進(jìn)入并提高焊縫的質(zhì)量。根據(jù)本發(fā) 明，埋弧焊工藝特別與作為埋弧窄間隙焊接工藝設(shè)置的雙絲串聯(lián)焊接工藝相關(guān)。埋弧焊工 藝的主要優(yōu)點(diǎn)在于它基本上無排放的事實(shí)，因?yàn)殡娀≡诜勰觾?nèi)燃燒并且僅釋放少量氣 體，而且還在于它具有高熱效率和很少的故障源。然后將終結(jié)焊接，并且如果適當(dāng)將車削后的轉(zhuǎn)子半體傳遞回到豎直位置，以在第 五生產(chǎn)步驟中進(jìn)行熱處理(焊接后熱處理，PWHT)，如圖4中示意性地示出。這優(yōu)選地以退 火爐中應(yīng)力消除退火的形式發(fā)生。應(yīng)力消除退火用來減少通過焊接或通過隨后的不規(guī)則冷卻制成的鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi) 部應(yīng)力。在不具備應(yīng)力消除退火生產(chǎn)步驟的情況下，這種內(nèi)部應(yīng)力將導(dǎo)致進(jìn)一步處理和 /或隨后的熱處理期間與扭曲有關(guān)的幾何偏差或甚至折斷。在應(yīng)力消除退火期間，諸如 強(qiáng)度和延展性的其它材料特性未被明顯改變。應(yīng)力消除退火通常在500°C _750°C、優(yōu)選 550°C-650°C的溫度范圍內(nèi)在退火爐中執(zhí)行，材料開始根據(jù)應(yīng)力塑性屈服。退火之后是隨后 在爐中的緩慢和受控制的冷卻。在焊接期間使用由與圓盤本身相同的材料制成的焊絲作為 附加材料與退火期間可能的最均勻的條件的優(yōu)點(diǎn)相關(guān)。在這種熱處理后，使已完全預(yù)制成的終結(jié)處理的轉(zhuǎn)子半體傾斜回到水平位置(參 見圖5)。在該水平位置，轉(zhuǎn)子半體進(jìn)行可能的終結(jié)加工以及通過超聲波的質(zhì)量監(jiān)控(無損 檢測(cè)，NDT檢測(cè))(第六和第七生產(chǎn)步驟)。轉(zhuǎn)子半體的模塊化生產(chǎn)使得可在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間識(shí) 別缺陷，這里特別是在相關(guān)的轉(zhuǎn)子半體上確定這些缺陷，并且修復(fù)這些缺陷。優(yōu)選地對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)子半體執(zhí)行到現(xiàn)在為止描述的生產(chǎn)步驟。換句話說，能夠在并聯(lián) 加工中以這種方式預(yù)制這些轉(zhuǎn)子半體，或根據(jù)圖1-5所示的前述生產(chǎn)步驟制造每個(gè)轉(zhuǎn)子半 體。圖6是第八生產(chǎn)步驟的示意圖，其中將兩個(gè)預(yù)制的轉(zhuǎn)子半體結(jié)合在一起。該生產(chǎn) 步驟優(yōu)選地在與在圖2中示出的第二和第三處理步驟相同的系統(tǒng)中執(zhí)行。這里，轉(zhuǎn)子半體 被“背靠背”地安裝在彼此之上，即，一個(gè)轉(zhuǎn)子半體的基部接觸第二轉(zhuǎn)子半體的基部?；?應(yīng)該理解為意味著第一圓盤的底側(cè)，其將在第二生產(chǎn)步驟中形成的圓盤堆疊中在底部位于 右側(cè)。在該豎直位置，兩個(gè)轉(zhuǎn)子半體之間的接觸面之間的槽在第九處理步驟中被預(yù)焊 接。與轉(zhuǎn)子半體的生產(chǎn)中一樣并且對(duì)于將該堆疊圓盤焊接在一起而言，這優(yōu)選地通過自動(dòng) TIG焊接工藝發(fā)生。為了執(zhí)行在圖7所示的下一個(gè)(第十)生產(chǎn)步驟，已通過將兩個(gè)轉(zhuǎn)子結(jié)合在一起 而形成的轉(zhuǎn)子必須從基本上豎直的位置傾斜回到基本上水平的位置。如上所述，在水平位 置，然后在更新的填充焊接工藝中對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行終結(jié)焊接。當(dāng)從單獨(dú)的圓盤生產(chǎn)單獨(dú)的轉(zhuǎn)子 半體時(shí)該最后的焊接工藝優(yōu)選地又對(duì)應(yīng)于第二焊接工藝，即，優(yōu)選地又對(duì)應(yīng)于埋弧焊工藝。如圖8中示意性地示出，最終執(zhí)行第十一和第十二生產(chǎn)步驟。這里，將轉(zhuǎn)子特別是 在其焊接區(qū)域中進(jìn)行局部熱處理。在該部位未執(zhí)行優(yōu)選采用的應(yīng)力消除退火工藝，與轉(zhuǎn)子 半體在退火爐中進(jìn)行熱處理以便處理整個(gè)工件的情況不一樣，而是僅在轉(zhuǎn)子的局部部位進(jìn) 行熱處理。這種應(yīng)力消除退火的集中通過感應(yīng)元件和電阻元件實(shí)現(xiàn)。這無需如在常規(guī)應(yīng)力
9消除退火工藝的情形中所需的大型加熱箱。在某些情形下，熱處理可接下來是轉(zhuǎn)子的材料 去除車削操作或終結(jié)加工。 另外，對(duì)完成的轉(zhuǎn)子進(jìn)行最終質(zhì)量監(jiān)控(NDT檢測(cè))，其優(yōu)選地通過超聲波執(zhí)行。
權(quán)利要求
一種用于生產(chǎn)轉(zhuǎn)子(2)的工藝，所述轉(zhuǎn)子(2)是通過將圓盤形和/或鼓形的元件，特別是圓盤，焊接在一起制成的，其中使用一裝置將這些圓盤沿縱向軸線(A)按順序軸向結(jié)合在一起，并且在兩級(jí)焊接工藝中焊接這些圓盤，其特征在于，所述圓盤在豎直方向上被軸向堆疊，第一焊接工藝發(fā)生在被堆疊的圓盤的豎直定向上，并且第二焊接工藝發(fā)生在被堆疊的圓盤的水平定向上。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述第一焊接工藝為根部焊接工藝，優(yōu)選鎢 極惰性氣體焊接工藝；并且所述第二焊接工藝為填充焊接工藝，優(yōu)選埋弧焊工藝。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，在所述第二焊接工藝之后，將所 述轉(zhuǎn)子退火并且進(jìn)行材料去除車削操作和/或附加的質(zhì)量檢測(cè)操作。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，在水平位置對(duì)所述圓盤進(jìn)行粗 車削并且然后在豎直方向上將所述圓盤堆疊在彼此的頂部上直到預(yù)定尺寸L，當(dāng)已被結(jié)合 在一起的圓盤的縱向軸線A仍處于豎直定向上時(shí)僅執(zhí)行所述第一焊接工藝，并且然后使通 過所述第一焊接工藝進(jìn)行預(yù)焊接的被堆疊的圓盤傾斜回到水平位置，并且然后在被堆疊的 圓盤上執(zhí)行第二焊接工藝，被堆疊的圓盤的縱向軸線A被水平地定向。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，所述第二焊接工藝接下來是使 被預(yù)焊接、被堆疊的圓盤傾斜回到所述豎直位置，并且當(dāng)它們的縱向軸線A處于水平定向 上時(shí)，對(duì)這些圓盤進(jìn)行熱處理，特別是應(yīng)力消除退火工藝，所述熱處理優(yōu)選地在退火爐(7) 中進(jìn)行或就地進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于，在所述熱處理之后，使已被焊接在彼此之上 的圓盤傾斜回到所述水平位置，并且當(dāng)它們的縱向軸線A處于水平定向上時(shí)，對(duì)這些圓盤 進(jìn)行材料去除車削操作并且優(yōu)選地特別是通過超聲波附加進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)操作。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，所述第二焊接工藝為雙絲串聯(lián) 窄間隙工藝。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，在已通過將被堆疊的圓盤焊接 在一起而制成所述轉(zhuǎn)子(2)之后，對(duì)所述轉(zhuǎn)子(2)進(jìn)行局部應(yīng)力消除退火工藝，僅對(duì)在所述 兩級(jí)焊接工藝期間產(chǎn)生的焊縫進(jìn)行退火，其中特別是使用感應(yīng)元件和/或電阻元件(10)。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，在最后的生產(chǎn)步驟中，在所述轉(zhuǎn) 子(2)上，優(yōu)選地僅在局部部位，特別優(yōu)選地僅在焊縫處，通過超聲波執(zhí)行質(zhì)量保證操作。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，在所述第一焊接工藝期間和/ 或在所述第二焊接工藝期間使用已從所述轉(zhuǎn)子(2)的基部材料提取的至少一條輔助絲，其 中所述基部材料優(yōu)選為“低合金、耐熱、超凈NiCrMo等級(jí)”或高合金10-13% Cr等級(jí)、低合 金、耐熱CrMo等級(jí)或低合金、耐熱CrMoV等級(jí)。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，基本上豎直定向的生產(chǎn)系統(tǒng) (5)和基本上水平定向的生產(chǎn)系統(tǒng)(6)適合容納轉(zhuǎn)子(2)的整體長(zhǎng)度(L’)。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，將至少兩個(gè)、優(yōu)選三到十個(gè)、特 別優(yōu)選五到七個(gè)圓盤結(jié)合在一起以形成轉(zhuǎn)子半體(la，lb)。
13.如權(quán)利要求12所述的工藝，其特征在于，在所述豎直定向上將所述圓盤堆疊在彼 此的頂部直到達(dá)到轉(zhuǎn)子半體(la，lb)的預(yù)定長(zhǎng)度(L)為止。
14.如權(quán)利要求12或13所述的工藝，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子半體(la，lb)是通過如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的工藝進(jìn)行生產(chǎn)的。
15.如權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(2)是通過將從圓 盤預(yù)制而成的兩個(gè)轉(zhuǎn)子半體(la，lb)焊接在一起制成的，每個(gè)轉(zhuǎn)子半體(la，lb)具有基部 (11)和本體(12)，并且將所述第一轉(zhuǎn)子半體(Ia)的所述基部(11)焊接在所述第二轉(zhuǎn)子半 體(Ib)的所述基部(11)上。
16.如權(quán)利要求12-15中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(2)是通過在兩級(jí) 焊接工藝中將兩個(gè)預(yù)制的轉(zhuǎn)子半體(la，lb)焊接在一起制成的，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子半體(la，lb) 的所述縱向軸線(A)處于豎直定向上時(shí)執(zhí)行所述第一焊接工藝，并且當(dāng)所述轉(zhuǎn)子半體(la， lb)的所述縱向軸線(A)處于水平定向上時(shí)執(zhí)行所述第二焊接工藝。
17.如權(quán)利要求12-16中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，通過首先執(zhí)行根部焊接工 藝，優(yōu)選鎢極惰性氣體焊接工藝，并且然后執(zhí)行填充焊接工藝，優(yōu)選埋弧焊工藝，將兩個(gè)轉(zhuǎn) 子半體(la，lb)結(jié)合在一起。
18.如權(quán)利要求12-17中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，在第一焊接工藝中在豎直定 向上焊接所述轉(zhuǎn)子(2)，使被預(yù)焊接的轉(zhuǎn)子(2)傾斜到所述水平位置并且隨后在第二焊接 工藝中在水平定向上進(jìn)行加工，如果適合，在所述豎直定向上對(duì)所述轉(zhuǎn)子(2)進(jìn)行材料去 除車削操作，并且然后使所述轉(zhuǎn)子(2)傾斜回到豎直位置，所述轉(zhuǎn)子(2)在豎直定向上被進(jìn) 行應(yīng)力消除退火工藝，優(yōu)選地僅在局部部位，特別優(yōu)選地僅在焊接部位。
19.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，轉(zhuǎn)子(2)包括具有相等長(zhǎng)度 (L)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子半體(la, lb)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)轉(zhuǎn)子(2)的工藝，所述轉(zhuǎn)子(2)是通過將圓盤形和/或鼓形的元件(特別是圓盤)焊接在一起而制成，其中使用一裝置將所述圓盤沿縱向軸線(A)按順序軸向裝配在一起，并且在兩級(jí)焊接工藝中將所述圓盤進(jìn)行焊接。在裝配期間，圓盤在豎直方向上被軸向堆疊。第一焊接工藝發(fā)生在被堆疊的圓盤的豎直定向上，接下來是在被堆疊的圓盤的水平定向上的第二焊接工藝。
文檔編號(hào)B23P15/00GK101918678SQ200880125609
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日
發(fā)明者A·哈特曼, S·凱勒 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆科技有限公司