屏蔽電泵銅條轉(zhuǎn)子焊縫的X射線(xiàn)檢測(cè)應(yīng)用

韓國(guó)玉

(佳木斯電機(jī)股份有限公司,黑龍江佳木斯154002)

0 引言

屏蔽電泵是由屏蔽電動(dòng)機(jī)和泵組成一體的無(wú)泄漏泵,主要由泵體、葉輪、定子、轉(zhuǎn)子、前后軸承及推力盤(pán)等零部件組成,其中定子和轉(zhuǎn)子用不銹鋼屏蔽套隔離起來(lái)。轉(zhuǎn)子作為電動(dòng)機(jī)的核心部分,其質(zhì)量的好壞對(duì)電機(jī)的使用有直接的影響。電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中,短路環(huán)電流密度過(guò)大而造成溫度急劇上升,同時(shí)導(dǎo)條受高溫變形發(fā)軟,機(jī)械強(qiáng)度下降,在熱應(yīng)力、電磁力及離心力的反復(fù)作用下,首先是短路環(huán)焊接處疲勞而斷裂,少數(shù)焊接薄弱處則因接觸電阻過(guò)大而呈現(xiàn)局部高溫將導(dǎo)條燒斷和開(kāi)焊,使電泵無(wú)法正常工作。我公司在銅條轉(zhuǎn)子最初研制階段,焊接方式為氬弧打底再結(jié)合火焰釬焊,加工后厚度為25mm,焊料為銀銅焊料,其牌號(hào)為312,焊劑為CJ401,呈白色粉末。焊接質(zhì)量很不穩(wěn)定,難以控制。進(jìn)行滲透檢測(cè)時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量缺陷顯示。在電泵試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),不僅表面存在缺陷,內(nèi)部也有斷條的情況,無(wú)法按照工藝進(jìn)行批量生產(chǎn)。

當(dāng)射線(xiàn)穿過(guò)工件時(shí),如果工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)不連續(xù),將引起透射射線(xiàn)強(qiáng)度的變化,這種變化會(huì)通過(guò)底片上的影像顯示出來(lái)。故通過(guò)X射線(xiàn)探傷進(jìn)一步檢測(cè)銅條轉(zhuǎn)子內(nèi)部缺陷對(duì)改進(jìn)其焊接工藝顯得尤為重要。

1 某工程屏蔽泵銅條轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及滲透檢測(cè)結(jié)果

該轉(zhuǎn)子是鼠籠結(jié)構(gòu),在硅鋼片的槽中插入銅條,端頭露出的銅條固定在銅端環(huán)里,端環(huán)有坡口和銅條的接觸位置用氬弧焊焊接,每一側(cè)的20根銅條端面用釬焊焊接,將銀銅焊料熔化后使之連在一起。銅條含銅量在99.9%以上;添加的銀銅焊料的含銀量在15%左右。采用的焊接方式為氬弧打底再結(jié)合火焰釬焊,充分冷卻后對(duì)端環(huán)進(jìn)行加工,厚度為25mm,長(zhǎng)度20mm。銅條轉(zhuǎn)子滲透檢測(cè)結(jié)果如圖1所示,發(fā)現(xiàn)滲透檢測(cè)位置存在大量缺陷。

圖1 銅條轉(zhuǎn)子滲透檢測(cè)結(jié)果

2 X射線(xiàn)檢測(cè)銅條轉(zhuǎn)子的具體檢測(cè)方法

按照設(shè)計(jì)要求,在焊接的內(nèi)部層面,尤其是銅條的端頭和銀銅焊料的熔合面不能出現(xiàn)斷條或者大于三分之一銅條端面的缺陷。圖紙要求參考NB/T 47013.2《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第2部分：射線(xiàn)檢測(cè)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“標(biāo)準(zhǔn)”)中,鋼、鎳、銅制承壓設(shè)備各級(jí)別熔化焊焊接接頭的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),焊接質(zhì)量保證Ⅱ級(jí)合格的情況下,按射線(xiàn)的檢測(cè)結(jié)果,進(jìn)行總結(jié)經(jīng)驗(yàn),持續(xù)改進(jìn),將焊接質(zhì)量提高到Ⅰ級(jí)到或達(dá)接近Ⅰ級(jí)水平。此檢測(cè)任務(wù)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)和透照工藝參考,且工件結(jié)構(gòu)和焊接的特殊性,對(duì)射線(xiàn)檢測(cè)工作也是考驗(yàn)。

2.1 透照方法

按“標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定該銅條轉(zhuǎn)子透照位置直徑95mm(壁厚25mm×2+內(nèi)徑45mm)屬于小徑管,因?yàn)闄z測(cè)部位是銅條的端部,所以只能垂直透照,結(jié)合公司實(shí)際檢測(cè)能力(透照50mm是射線(xiàn)機(jī)的極限),銅的密度大于鐵的密度,機(jī)器照不透,只能采用單壁垂直透照,射線(xiàn)束中心盡量平行于銅條端面,有利于檢出斷條等關(guān)鍵性缺陷。

2.2 膠片尺寸和暗袋的選擇

工件內(nèi)徑只有45mm左右,沒(méi)有合適的膠片選用,也沒(méi)有如此小的暗袋可用。采用把膠片和增感屏裁成40mm×60mm大小,一次拍攝銅條轉(zhuǎn)子一側(cè)兩根銅條,剪裁的暗袋外邊用黑色塑料包裹。在實(shí)踐中,此方法雖然不錯(cuò),但塑料布很容易劃破造成膠片跑光,故外邊包裹換成了結(jié)實(shí)、柔軟、容易折疊的2000目金相砂紙,既不占空間,又很好的解決了膠片易跑光的問(wèn)題。暗袋具體擺放方式如圖2所示。

圖2 銅條轉(zhuǎn)子射線(xiàn)暗袋擺放示意圖

在射線(xiàn)拍攝時(shí),將膠片用金相砂紙包裹好,用膠帶粘牢,防止跑光,膠片緊貼銅條轉(zhuǎn)子內(nèi)壁,并用泡沫填充空隙,防止拍攝時(shí)脫落。由于拍攝部位狹小且在轉(zhuǎn)子端頭,必須進(jìn)行散射線(xiàn)遮擋,現(xiàn)場(chǎng)采用5mm鉛皮遮擋,防止散射線(xiàn)從轉(zhuǎn)子兩側(cè)端部進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi),影響底片質(zhì)量。

2.3 射線(xiàn)參數(shù)的選擇

我公司采用比利時(shí)ICM-C3005射線(xiàn)機(jī)進(jìn)行射線(xiàn)拍攝,硅鋼片的密度7.7g/cm3,銅條的密度是8.9g/cm3,銀銅焊料的密度約是11g/cm3給射線(xiàn)檢測(cè)帶來(lái)了不小的難度。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn),膠片選用愛(ài)克發(fā)C4,射線(xiàn)參數(shù)選取270kV,3min,F=600mm,成像質(zhì)量相當(dāng)不錯(cuò),黑底2.5,像質(zhì)指數(shù)11,符合標(biāo)準(zhǔn)要求,射線(xiàn)底片如圖3所示。

圖3 銅條轉(zhuǎn)子射線(xiàn)底片示意圖

3 工藝改進(jìn)前射線(xiàn)檢測(cè)結(jié)果

評(píng)級(jí)按圖紙規(guī)定參照《標(biāo)準(zhǔn)》中表13[2],其它應(yīng)符合相應(yīng)條款。

表13 鋼、鎳、銅制承壓設(shè)備各級(jí)別熔化焊焊接接頭允許的圓形缺陷點(diǎn)數(shù)

通過(guò)射線(xiàn)檢測(cè),底片如圖4所示。發(fā)現(xiàn)在熔合面容易出現(xiàn)大量氣孔和夾渣缺陷,將缺陷部位用車(chē)床車(chē)開(kāi)后觀察,在導(dǎo)條端面存在焊料未充滿(mǎn)或未完全熔化的現(xiàn)象,由于工件和透照參數(shù)沒(méi)有變化,在后續(xù)的拍攝中沒(méi)有放置像質(zhì)計(jì)。

圖4 火焰釬焊轉(zhuǎn)子射線(xiàn)檢測(cè)底片

銅條轉(zhuǎn)子的焊接質(zhì)量通過(guò)射線(xiàn)檢測(cè)達(dá)不到《標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅱ級(jí)規(guī)定,也不符合銅條轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)圖紙的要求。

4 工藝改進(jìn)方案及改進(jìn)后檢測(cè)結(jié)果

插銅條轉(zhuǎn)子焊接是屏蔽泵制造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),隨著一次次的射線(xiàn)檢測(cè)和工藝改進(jìn),使無(wú)損檢測(cè)的實(shí)施情況、結(jié)果的信息反饋,改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的重要性得到了充分體現(xiàn)。最后焊接方式為氬弧打底結(jié)合感應(yīng)釬焊,感應(yīng)釬焊有加熱均勻;加熱速度快的優(yōu)點(diǎn)。在銅條轉(zhuǎn)子一端呈環(huán)形以整體加熱的方式,每次轉(zhuǎn)子一側(cè)的銅條一次焊接完成。

工藝改進(jìn)后射線(xiàn)底片如圖5所示,銅條界限清晰分明,端頭熔合良好,沒(méi)有焊接缺陷顯示,完全符合《標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅰ級(jí)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。

圖5 新工藝射線(xiàn)檢測(cè)底片

5 結(jié)語(yǔ)

本文基于對(duì)我公司生產(chǎn)的銅條轉(zhuǎn)子焊縫的X射線(xiàn)檢測(cè)應(yīng)用,證實(shí)了射線(xiàn)檢測(cè)不僅在生產(chǎn)時(shí)保障了產(chǎn)品質(zhì)量,也對(duì)設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)起到至關(guān)重要的作用。對(duì)于非常規(guī)的零部件檢測(cè)時(shí),在設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi),要開(kāi)動(dòng)腦筯,結(jié)合實(shí)際情況找到可行的檢測(cè)方法,提高缺陷檢出率。開(kāi)展本次銅條轉(zhuǎn)子焊縫質(zhì)量射線(xiàn)檢測(cè)應(yīng)用及工藝改進(jìn)工作,為類(lèi)似結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的檢測(cè)提供了參考。