摘要：焊接技术是一门不可取代的技术行业，自动化技术永远不可以将一切焊接技术取而代之。箱式风电机座由于受结构位置的限制，必须采用手工去操作。本文介绍了风力发电机机座结构及焊接质量的重要性，是保证风力发电组的正常运行的关键。针对箱式机座焊接中出现的质量问题进行分析，并制定措施保证产品质量。
关键词：焊接变形；焊接质量；控制方法
风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，风力发电是目前可再生能源利用中技术较成熟的、最具商业化发展前景的利用方式，是21世纪最具大规模开发前景的新能源之一，是环保型且具有社会效益的新兴产业，随着未来能源成本持续上升，风电可再生的优势更为明显，发展会更快。风电产品将快速占领市场。机座质量与风力发电组的正常运行有着至关重要的影响，因此严格控制机座生产工艺和质量是保证风电产品正常运行的关键。高质量短时间制造合格风电产品去占领风电市场的份额。
一、箱式机座焊接结构
箱式机座主要由框架、围板、圆管、方钢管、角钢、导流板、不锈钢接地块等配件组装而成。 YJ258系列风电电机产品结构复杂， 焊缝接头形式多、长度长且不对称，操作空间狭窄，焊缝质量对机座的整体质量影响很大，严格控制焊缝的应力变形，保证电机外形尺寸是产品质量的重中之重。
二、机座焊接工艺流程
机座焊接工艺流程基本包括以下几个步骤：
（一）组装焊接前要对配件进喷砂处理，保证配件表面状态合格。焊接坡口表面及距坡口表面20mm必须打磨，修整，去除油污、锈蚀等影响焊接质量的有害物质。
（二）焊接参数的选择。焊接电流不宜过大和太小，依据焊接工艺评定确定焊接方法、焊丝直径、焊接电流、焊接速度、气体流量等参数。电流的过大和过小都会影响到焊缝金属热输入的不均衡摄入，增加焊接应力。所以要选择合理的焊接参数来保证焊接质量。
（三）组装过程中先焊组合配件和侧板内侧的接线架，其次是弧形板与底板Z8角焊缝和弧形板与侧板Z3角焊缝的焊接，之后是圆钢与侧板连接处焊缝（因为焊缝在侧板组装后无法施焊，所以焊缝在组装过程中需提前焊接圆钢的2/3，此处采用立向上焊接）。
（四）机座主体是由三面钢板，一面圆钢管框架组合完成的箱型机座。焊接时先把机座立起来，先焊圆管与隔板间焊缝，再焊两头端板与侧板之间的焊缝；其次将机座放倒焊接侧面上的焊缝。侧面上焊缝多、长且纵横交错分布，容易产生较大焊接应力变形，必须选择合理的焊接顺序，先焊横焊缝，再焊纵焊缝；先焊交错的短焊缝，再焊长焊缝。焊接过程中要注意焊缝金属热输入量的均衡输入，采用小电流快速焊的焊接方法来减少局部热输入量的增加，减少焊接应力的产生，采用双人对称焊接控制机座的焊接变形。
三、机座焊接质量问题的控制
在机座生产过程中，箱式机座由于相对焊接区域的热输入量不一致，易造成机座焊接后机座对角线尺寸偏差5mm以上，产生平行四边形或梯形变形的质量问题，对后续产品机加工工序造成很大困难，通过以下4种焊接操作方法的改进，可以达到机座焊接质量控制的目的：
（一） 组装过程中管的立向上焊接
在组装过程中发现导流板及侧板组装完成后，机座内Φ104的圆钢管与传动端、非传动端座板连接处以及与端板连接处Z8焊脚有将近一半处无法实施焊接。
改进方法：在严格执行组装、焊接工艺的前提下，对圆钢角焊缝先进行焊接，焊接长度是圆钢管直径的2/3，焊接方法为立上焊，焊接电流为150A-180A,电压为U=16V-19V。此焊缝位于狭窄空间立向上全位置管板焊接，是难度较大的一种焊接位置。施焊中主要困难在于熔滴重力造成熔池下坠，产生焊缝不良，焊趾两侧易形成咬边或夹沟，中间凸起等缺陷。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆焊接时必须控制热输入量和熔池的冷却速度，采取小电流，快速焊，运丝采用小幅度摆动，在均匀摆动情况下，采用反月牙形摆动方式，在焊道中心部分快速移动，而在两侧稍作停留，以使融化的金属能填满两侧边缘，避免焊趾两侧咬边、夹沟及中间凸起等缺陷的产生。由于受焊接空间位置狭小的限制，人蜷缩于很小的空间，焊接从6点位置起焊，先采用半跪姿，随着焊枪向上移动及焊枪的角度变化，身体从半跪式到半蹲式、再到半直立位置，身体位置逐渐上移，重心缓慢抬高，保证焊接时焊枪倾角80°~85°，焊枪转角45°匀速缓慢焊接。通过以上措施才能保证管板水平固定位置180°焊接一气呵成。
（二） 管板水平位置障碍焊接
机座组装完成后，管与传动端及非传动端Z8角焊缝，由于圆管与侧板间空间狭窄易产生接头，此处焊接时焊枪前倾角过大造成飞溅多，熔深浅，成型差，使后序清渣打磨无法彻底清洁。
改进方法：焊枪从3点位置起弧；10点位置灭弧。焊接过程中焊枪随着管子曲率变化操作时焊工手腕旋转180度，遇到障碍后焊枪迅速稍抬高后再倾斜30度，手腕由起弧时的掌心面朝上随着管子的曲率旋转至收弧时的掌心面朝下。通过这些措施，保证了焊缝圆滑连续性过渡，减少了焊缝的接头应力和飞溅，保证焊缝熔深，使焊缝整体美观，避免了狭窄空间焊缝接头无法进行清渣打磨的现象。
（三）直通长焊缝的焊接
侧板与支撑角钢连接焊缝，长度1930-2030mm的长焊缝，分4段退焊法焊接,焊接接头多，焊接成型不美观，造成焊缝的接头应力增大与后续表面打磨工序的劳动强度增加，影响整体焊缝的外观流畅性。
改进方法：焊接过程采用分段退焊法，将多段焊缝焊接改为两段焊缝完成，中间只留一个接头。焊接过程注意焊枪角度的变化，具体操作：把总长2030mm分两段在中点处起弧焊至焊缝的最左端为第一段焊缝，本段焊接长度为1015mm的平角焊缝，身体位置站立在焊缝中间，两脚分开五十公分，右腿前弓，身体右倾30°，右手握焊枪，左手为依托，从总长的1015mm处起弧，采用左向焊法，从右往左焊接，保持焊枪转角45°，焊枪倾角为75°--80°，做匀速直线前进，随焊缝长度的增加，右腿前弓缓慢收回直立，逐渐转变为左腿前弓，身体逐渐向左倾斜，上身前移，手腕旋转90°，保持焊枪角度至本段焊缝的焊接完成。然后从焊缝的另一端起弧，至上段焊缝的起弧处收弧，操作方法同上。
（四）弯板与底板Z8角焊缝的焊接
此处焊缝长度约有500mm长，共有四处，因受传动端及非传动端的阻碍，影响焊接时的焊工视线，存在视线盲区，只能采用左向焊法推枪式施焊，焊枪前倾角过大造成飞溅过大，影响焊缝美观及产品使用，易造成侧板焊缝焊偏或未熔合。
改进方法：在焊接时采用端抢式操作，焊枪喷嘴紧贴侧板一侧，焊枪与侧板夹角30°，与焊缝夹角始终保持成75°-80°。焊接时焊枪尽量不要摆动，焊接过程中受空间位置限制，焊工只能观察到电弧的1/3，通过观察1/3电弧，保证熔池不变的情况下匀速前进。
四、结论
通过对箱式机座的焊接工艺与质量控制要求进行分析，从生产源头提出控制要点，经过以上操作手法的改进，使得对角线偏差控制在2mm以内，有效提升了产品质量，同时为风电机座焊接结构件的焊接工艺和质量控制方案提供了参考，进一步保证了风力发电机组运行的可靠性，降低其维护成本。
参考文献
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[5]国家职业资格培训教程中国劳动社会保障出版社，2002.
论文作者:张晓丽,朱学来,孟令文,贾海峰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/5
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