轴流通风机焊接结构轮毂的变形控制

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[摘 要]叶轮轮毂是轴流通风机产品的核心部件，结构形状复杂，制造难度较大，本文主要通过对轴流通风机叶轮轮毂焊接的变形趋势进行探讨，并针对轴流通风机叶轮各种形式的焊接轮毂的变形控制方法进行了阐述，从而提升制造质量和效率。

[关键词]焊接轮毂；焊接变形；控制方法

中图分类号：T～432.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0246-01

轴流通风机叶轮焊接轮毂属于比较典型的系列化产品设计，它结构上的区分依附于不同种类的轴流风机，其中包括单、双系轮毂和钢叶片风机轮毂、矿井风机轮毂等。同一类型间不同机号的叶轮轮毂虽然尺寸不同，但结构形状基本相似，可以进行统一分析与技术总结。

轴流通风机焊接轮毂的设计结构与控制变形的工艺要求必须相吻合，才能使焊接轮毂几何尺寸达到加工毛坯件要求。由于焊接轮毂几何形状较为复杂，焊接变形较难控制，如果不将其变化规律归纳清楚，对设计者将是一件十分繁琐无序的工作。本文将针对轴流通风机各种结构形式的叶轮焊接轮毂变形规律及控制方法分别展开讨论与分析。

1、焊接轮毂的机构分析，见图（1）。

叶轮轮毂是轴流通风机最为复杂和重要的部件，它由轴盘（序号1）、托盘（序号2）、内、外支撑环（序号3、4）、叶片座（序号5）、轮毂外壳（序号6）、侧板（序号7）、盖板（序号8）和长、短筋板组成。不同种类的轮毂局部尺寸、形状会有所不同，但从焊接结构角度看基本相同。

从结构上分析，焊接轮毂要达到轮毂拼装组立后能保证加工的余量要求，就必须确定焊接变形的控制基准，即确定每个部件焊接变形允许的方向和尺寸大小。

2、轮毂变形基准的确定

变形基准，也就是变形控制量的基准，基准确定后，我们就可以很清晰的判断出我们在轮毂制造过程中的拼装基准在哪里，并保证其在焊接过程中尽量不允许或只允许出现偏差较小的变形。

1） 轮毂组合件变形基准的确认。

轮毂组合件要根据加工的基准来确认焊接变形的控制基准。

焊接轮毂的轴向加工基准是叶片座的中心轴线，各件在拼装组立时其轴向变形范围一定要在基准线的加工范围之内。

焊接轮毂的径向加工基准是轮毂外壳的外缘，要求各件组立拼装时与轴盘的同轴度偏差在加工余量的范围之内，否者很难保证加工要求。

2） 单件制造偏差基准根据图样的尺寸要求和组合件的加工余量综合考虑来确定。

比如，对于轮毂外壳的制造偏差的控制，会直接影响到拼装组合后轮毂的加工基准，这就要求轮毂外壳在单件制造过程中必须达到一定的制造精度， 一般不圆度控制在≤2mm。

3、轮毂变形控制的方法

1） 热处理消应力控制焊接变形

采用多次热处理消应力的方法，可消耗掉每步工序的焊接应力来减少焊接变形。轮毂是由内而外进行拼装组立，内部的焊接应力应及时消除掉，并对产生的变形及时修正，避免其组立成型后应力集中释放产生巨大的变形，并且其完全组立成型后结构的刚性会极强，造成无法修复。

2）增加工艺支筋控制焊接变形

轮毂组立时要在容易变形的关键部位增加工艺支筋，控制焊接变形和消应力变形。

3）通过控制单件工件制造偏差来控制轮毂的变形量

通过对单件制造工序的变形控制，提高其制造精度。偏差的控制量，要考虑到其结构及制造特点，如轮毂外壳的制造，它是变形控制的一个基准，且制造时需经过滚形、预切叶片座孔等极易产生变形的工序，可将产品侧板先拼装，起到控制不圆度和工艺支筋的作用，避免制造过程产生巨大变形。另外设计中也应尽量采用些有效方法控制基准的制造精度。

4）通过提高焊接性来控制焊接变形

采用合理的焊接方法、工艺参数、及结构型式来减少变形量。

4、总结

叶轮是通风机的心脏，其中轴流通风机叶轮轮毂，结构形状复杂，是轴流通风机制造的重点和难点，在生产过程中很容易出现因变形量过大而造成的废品，给生产造成极大的困扰，也会造成经济上的巨大损失，在设计和生产过程中，如果设计和制造者了解其变形原理和趋势，就能在设计及制造过程中及时避免质量事故的产生。

本文主要通过对轴流通风机焊接轮毂的变形趋势的分析，论述了相应的消除焊接轮毂变形的几种方法，使其制造简单方便，能够有效地提高风机叶轮焊接轮毂设计的合理性，提高产品质量。

参考文献

[1] 徐灏，蔡春源.第九章焊接件结构工艺性.机械设计手册.2000（06）.

[2] 杨叔子等.第四章机械加工工艺规程制订.机械加工工艺师手册2001. （08）.