[发明专利]用于由球墨铸铁制造大尺寸的构件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于由球墨铸铁制造大尺寸的构件的方法。

背景技术

球墨铸铁是具有球状石墨的铸铁，借助所述球墨铸铁能够低成本批量地制造确定为大尺寸的构件。例如，传统上，在确定的温度范围内并且根据结构类型由球墨铸铁制造蒸汽轮机的壳体。然而，例如在蒸汽电厂中用于发电的、按照上限功率范围的蒸汽轮机的几何尺寸大至，使得在铸造球墨铸铁时出现问题。因此例如，在这种蒸汽轮机壳体中出现损害蒸汽轮机壳体的强度的不规则性和缺陷部位的可能性很高。不规则性和缺陷部位根据在构件中的位置和所涉及的部位的功能而可能是不可容忍的。由此限制由球墨铸铁制成的壳体构件的最大的许用尺寸。补救措施是，实现由多个小的、在铸造技术上不关键的部件组成的壳体构件。当然，对此的前提是，所述部件能够相互焊接地形成壳体。部件能够经由大面积的焊接连接部相互连接，为此需要适当的焊接方法。当然，没有已知下述制造方法，借助所述制造方法能够由球墨铸铁制造这种大面积的焊接连接部，而焊缝方面的特性没有相对于基本材料显著变差。

在由球墨铸铁制成的铸造构件中通常总是出现不规则性和缺陷部位。与不规则性和缺陷部位的位置和大小相关的是，所涉及的铸造构件是否必须作为次品而被丢弃。对于小的局部缺陷部位而言已知补焊方法。这种补焊方法例如是具有铁镍合金的冷焊接。然而，在传统的冷焊方法中制造其强度低于球墨铸铁强度的焊接连接部。仅由此，冷焊方法不适合于大面积的连接焊接。另一方法是热焊，然而所述热焊仅能够在500℃至600℃范围内的构件预热的情况下执行并且执行紧随其后的热处理。因此，热焊是极其耗费的并且产生构件的扭曲，使得热焊不适合于球墨铸铁的大面积连接焊接。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于由球墨铸铁制造构件的方法，其中构件具有大的尺寸并且尽管如此在所有区域中具有高强度。

根据本发明的用于由球墨铸铁制造构件的方法具有下述步骤：以如下方式构造构件，即由多个构件部件组装成构件，所述构件部件彼此贴靠以形成接合部，以及所述构件部件设计为并且尺寸确定为，使得所述构件部件能够由球墨铸铁铸造而在其材料中没有关键的缺陷部位；由球墨铸铁制造第一构件部件并且由球墨铸铁、铸钢或者锻钢制造第二构件部件；成对地提供构件部件，其中构件部件中的第一个和构件部件中的第二个设置成相邻地彼此贴靠，其中由第一构件部件的边缘部段的边棱和第二构件部件的边缘部段的边棱形成接合部之一；将第二构件部件以其边缘部段贴靠在第一构件部件的边缘部段处，使得边棱相互贴靠；焊接边缘部段，使得焊接由边缘部段形成的接合部并且由此第一和第二构件部件相互固定，由此第一和第二构件部件至少部分地形成构件，其中在焊接时应用借助低能量的短弧进行的MSG焊接方法或者应用搅拌摩擦焊接方法，其中借助于在焊接时熔化的电极产生所述短弧并且电极的熔化物使边棱的球墨铸铁合金化，其中借助所述搅拌摩擦焊接方法在能量输入最小的情况下焊接边缘部段，使得在焊接边缘部段时不发生球墨铸铁的结构分解，

在焊接边缘部段时应用的焊接添加剂以镍为基础地构成，尤其具有SG-NiTi4或者SG-NiCu30MnTi。通过借助焊接添加剂将焊接过程熔化的球墨铸铁合金化能够目的明确地提高焊缝的硬度、韧度和延展性。此外，镍基材料与球墨铸铁相比具有更低的熔点并且具有更高的抗腐蚀性。因此，抑制球墨铸铁的径向对称的结晶集合体（所谓的球形晶体）的分解和材料特性的由此出现的损害。优选地，能够在接合部的两侧执行搅拌摩擦焊接方法，其中这在更大的壁厚度的情况下是尤其有利的。

因此，构件由多个构件部件形成，其中在构件部件中抑制球墨铸铁中的不可接受的不规则性和缺陷部位。由此，在构造构件时原则上由于应用球墨铸铁而在构件的强度和最终大小方面不设上限。在热影响区中的硬化以及通过高的热引入而引起的基本材料基体的破坏尤其能够理解为结构变化。

根据本发明，借助于具有低能量的短弧的MGS焊接方法来组接构件部件，其中应用在焊接时熔化的电极并且将电极的熔化物使边棱的球墨铸铁合金化。通过如此执行的焊接方法实现球墨铸铁构件的大面积的连接焊接。所述焊接连接部具有有利地类似于球墨铸铁机械特性的机械特性。由此，能够将构件的尺寸确定为是大的，其中构件由小的、在铸造技术上不关键的构件部件构成。因此，在构件中的不可接受的不规则性和缺陷部位的可能性很低并且实现大尺寸的构件的可构造性。