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螺旋桨的焊接修理工艺

螺旋桨的浆叶叶稍断缺损坏是不常见的,而螺旋桨浆叶断缺损坏的修理更是一个十分复杂的过程,本人有幸参加了整个螺旋桨的修理过程,在此列出螺旋桨的修理工序、修理工艺、以及注意事项等等,希望能给各位同人一点参考,也供大家交流指正。

该轮螺旋桨为四叶侧斜型螺旋桨,材质是镍铝青铜,其重量为34194KG,直径:8100mm,平均螺距:5482.6mm,平均螺距比:0.6769。该螺旋桨的B,C两片桨的叶梢受撞击后断缺,B桨浆叶断缺面积:1800×1100 mm2,C桨桨叶断缺面积:1500×900 mm2。

该轮进坞后,螺旋桨拆卸下来,经上海某公司的修理专家现场勘察后,决定实施的修理方案为:铸造二片材质相同和几何形状相似的叶梢接块进行焊接修补。材质是根据提供图纸上的资料,确认为镍铝青铜。几何形状是根据完整的桨叶的实际厚度和弧度进行测量,取得数据后制做木模,再进行浇铸。所铸造的叶稍接块其抗拉强度、硬度以及延伸率等指标均要高于完整螺旋桨的母材,同时其焊接所用焊丝的选择也保证了其强度和硬度等指标都高于完整螺旋桨的母材,这样就不用担心所铸造部分和焊丝的强度和硬度。

修理程序如下:

一.  剖口:由于缺损部位的形状不规则,不利于焊接工艺,所以对缺损部位采用大型切割机裁直,然后打磨开坡口,磨制一定要显露出新的金属面,对焊接接块也需坡口,坡口角度60°,对打磨部位渗透探伤,确认无任何缺陷后才可以进行焊接。

二.  接块定位:焊接前,将所焊接部分和螺旋桨本体部分位置调整对齐,具体位置是根据螺旋桨的螺距来调节的,位置调整好后,用钢板点焊后固定。

三.    焊前预热:焊接之前,用气焊预热所焊部分,接块部分和螺旋桨本体两部分都需要预热。预热部分的面积要大一些,以防温度不同而引起热应力,预热温度控制在50℃-150℃。预热之后可用红外辐射测温仪测温以保证正确的预热温度。

四.  焊接:所用焊机为专用亚弧焊机,为芬兰肯比制造的PRO530焊机,其铭牌为KEMPPI FINLANDPROMIG 530,焊机分为三部分,上部为焊丝输出转动部分,中间为电源变压器部分,底部为冷却器部分。焊接时,电流为150-250A左右,电弧电压为20-25V左右,氩气流量:15-20L/min,氩气气瓶出口压力调节为9Mpa,压力表量程为0-25Mpa,焊丝为ø1.2  80CUNIAL的专用焊丝,焊丝输出率为7.0m/min,焊丝的选择和这些数据是根据螺旋桨焊接部分的材料成分来控制和选择调节的。焊接时先从中间焊好一段,再从中间向上焊一段,然后再从中间向下焊一段,这样交替焊接,螺旋桨向上翘的变形量最小。焊接时,一定要用通风机抽风,因为焊接时所产生的气体对人体有害。同时焊接时,用石棉或其他保温耐火材料盖住螺旋桨其他部分,防止温差过大或温度下降太快而引起的热应力。为了保证焊接接块和母材的层间温度要控制在﹤250℃,这样要求不能连续焊接,而只能是焊接一段,等温度稍微下降后再焊接,这样螺旋桨的层间温差要小一些。如果连续焊接则会造成局部的温度超高,从而层间温差会很大,造成不应有的热应力。

五.  焊后退火:每焊接完一面后,要用气焊退火,焊后退火温度控制在450-500℃左右,退火的面积要大一些,这样残余热应力要小。保持一小时后用石棉布复盖保温缓冷。

六. 打磨焊缝余高,对桨叶抛光:焊接完压力面后,螺旋桨翻身,因为铸造的材质相同和几何形状相似的叶梢接块部分要比螺旋桨的本体部分要厚,所以要用风动专用工具将多余的部分铲掉,所铲的厚度一是根据完整螺旋桨的浆叶各处厚度来决定的,事先在完整螺旋桨的同一位置处测量出标准的厚度数据来,所测量的点越集中、越多,打磨和铲掉的部分会越准确一些。这样为以后做好静平衡试验打好了基础。二是根据完整螺旋桨的螺距来判断哪一处该如何打磨。然后应用角磨机去掉焊缝处的焊渣,剖口。

七. 对焊缝区域进行渗透探伤:焊接完毕压力面后,螺旋桨翻身,打磨焊缝处,剖口,用渗透探伤剂对吸力面之焊缝处进行探伤,先用清洁剂清洁焊缝处,再喷上探伤剂,然后喷上显像剂,如果焊缝有缺陷,则此时焊缝处的缺陷处就会显示出来

,再用角磨机将缺陷处继续打磨,再探伤,再打磨,如此反复,直到无缺陷显示为止。此时再用气焊预热焊接部分,再焊接吸力面。焊接过程同压力面。吸力面焊接完后,打磨再探伤,直到无缺陷显示为止。螺旋桨再翻身,用风动专用工具将多余的部分铲掉,打磨压力面,探伤,如有缺陷显示,再打磨、焊接,再探伤。直到无缺陷显示为止。

八. 测量螺距:螺距测量仪的测量杆分别在0.9R, 0.8R,0.7R,0.6R处测量完整螺旋桨浆叶的螺距后,再测量所焊接的螺旋桨浆叶的螺距,

后者对照前者的数据,根据所测螺距的数据来判断所焊接的螺旋桨浆叶的螺距是否符合该浆叶完整时的数值,从而来进一步决定是否继续打磨所焊接的部分浆叶的厚度和弧度,这样反复地测量和打磨,最后测量的数值应该在该浆叶的标准数值范围内即可。

九. 静平衡试验:做静平衡时,将贯穿螺旋桨的轴承吊装在大型支架上,自由转动螺旋桨,等螺旋桨自由转动后静止下来,浆叶停止在上方的,说明该浆叶轻了,在该浆叶叶稍处夹固一定的重量后,再转动螺旋桨,精确调整好夹固的重量,直到螺旋桨能自由地停在任何位置,称出所夹固的重量,便可知螺旋桨的不平衡重量来。只要不超过螺旋桨的静平衡的容许值就可以,如果超过了该容许值,则应重新打磨重量大的螺旋桨浆叶,使螺旋桨的静平衡值在规定的容许值内即可。本轮螺旋桨的静平衡的容许值是叶稍处不超过25.4KG,而本轮螺旋桨做静平衡后的不平衡值是:浆叶B的不平衡量是-9.7KG,浆叶C的不平衡量是-7.7KG,不平衡量在规定的容许值内,所以结果是许可的。

整个螺旋桨的修理程序到此全部结束,这样就可以装复螺旋桨了。

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