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關鍵詞:可編程控制器;伺服控制系統;激光器;焊接;
中圖分類號: TM571.2 文獻標識碼:A 文章編號:1674-3520(2014)-04-00285-02
引言
金屬零件激光焊接工藝是將工控技術和激光焊接技術相結合,完成對不同材質、厚度、形狀的金屬進行焊接。由于應用廣泛,使得焊接設備通用性大大降低,應用于液晶顯示領域中的焊接設備更是少之又少。目前只有臺灣、日本和國內少數自動化廠家研制并開發出自動激光焊接專用設備。臺灣立意公司采用三菱伺服控制系統,臺灣孟晉公司采用德國庫卡機器人,都掌握設計開發自動焊接設備,與激光器結合完成金屬零件批量焊接的技術。只是高額的設備采購費用和低利潤產品,不得不讓有一定研發能力的廠家進行激光焊接設備的開發設計和生產制造。
相對一百多萬元人民幣的進口專用設備,自制自動激光焊接設備材料成本只有二十萬元,采用雙伺服控制系統完成對激光器焊接加工頭的固定、調整和焊接功能,采用步進電機控制移送機械手運送金屬零件。為方便焊接工藝調整,還加入壓料,電磁鐵吸料、手動調整等功能,使自行設計的設備自動完成金屬零件焊接成為可能,并且焊接質量和焊接效率都可以達到工業生產要求。
自動激光焊接設備的功能是自動將兩個“L型”金屬料片焊接成“口”料片,為下一沖壓工序做準備,其目的在于提高原材料的利用率。原有沖壓工藝過程中會產生中間廢料,材料利用率只有30%左右;增加自動焊接設備和焊接工藝后,沒有中間廢料產生,材料利用率提高到75%以上。
一、機械結構總體方案設計
自動激光焊接設備機械結構主要由積料架、移送機械手、治具板、激光焊接頭移送機構以及機架五個部分組成,如圖1所示。積料架是將兩組“L”型金屬料堆疊起來,實現將料片逐步向上移送的功能;移送機械手主要由兩組帶有真空吸盤的手臂組成,通過一個步進電機和一個氣缸完成將料片依次移送到焊接治具板上,并將焊接好的零件從治具板移出的功能;治具板主要功能是完成兩個“L”型料片的精確定位;治具板上方的激光焊接頭移送機構在兩組伺服電機的驅動下帶動依次發出激光的焊接頭勻速運動,完成金屬零件的焊接功能。
二、電氣控制系統總體方案設計
電氣控制系統設計必須考慮到機械系統結構特點和一些特定功能,如激光焊接頭移送區必須采用精度較高的伺服電機進行傳動,而移送機械手采用步進電機和氣缸傳動即可,同時還要考慮設備成本、維修難易程度、工作效率等多方面因素。根據該設備特點,設計出電氣控制系統方案如圖2所示。
可編程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)是電氣控制系統的核心。它的主要功能是獲得輸入端口開關、按鈕等信號,經過軟件處理,將輸出信號傳輸給外部中間繼電器,從而驅動氣缸電磁閥、電磁鐵、真空發生器、步進電機等外部負載,實現焊接金屬零件的功能。PLC還和兩個脈沖發生器通訊,再加上兩臺伺服驅動器、伺服電機以及外部傳感器組成了一個閉環控制系統,確保伺服電機按照程序精確定位,使激光焊接頭勻速運動,達到最佳焊接效果。
為了和激光發生器進行控制通訊,PLC還通過一個小型PLC和激光器的并行輸入輸出接口通訊。其主要目的是,發出焊接指令的同時,得到激光器發出的反饋信號,確保激光器可以按照自動激光焊接設備的要求發出激光,最終來實現對金屬原材料的焊接功能。
(一)電源設計。由于選用三菱伺服電機,輸出電源需要三相交流220V電源,因此配備一個功率為1kW三相380V變220V變壓器專供伺服控制系統使用。為了防止人身觸電,控制回路均采用低壓直流24V電源,同時控制電源還采用雙直流24V電源供電系統。中間繼電器、PLC外部傳感器、觸摸屏都由直流開關電源供電;外部負載,如電磁閥、真空發生器、電吸鐵等,其驅動電流稍大,且容易出現外部短路故障,因此采用全橋整流電源。可見雙直流24V電源供給使得精密元器件穩定工作的同時,還可以防止外部負載對其干擾的影響。
(二)伺服控制系統設計。伺服控制系統由PLC、脈沖發生器(FX2n-1PG)、伺服驅動器(MR-J2S-40A)和伺服電機(HC-KFS43)組成。脈沖發生器就是根據PLC的指令將正轉或反轉脈沖發送給伺服驅動器,同時接收伺服驅動器收到伺服電機編碼器的反饋信號,從而確定伺服電機是否按照PLC發出的指令正常工作。
硬件配置完成后,還要根據需求對伺服驅動器參數進行必要的設置。首先確定脈沖指令單位,該系統選用滾珠絲杠給進量為5mm。在程序中對脈沖發生器定義:伺服電機轉一圈激光加工頭移動的距離是5000um;伺服電機轉一圈所需的脈沖數量為4096(2的n次方,且最接近5000),因此脈沖指令單位就是5000/4096(即伺服驅動器每發出一個脈沖,激光焊接頭前進5000/4096um)。
關鍵詞:立體車庫;設備制造;自動焊接機器人;開發應用;分析
立體車庫,顧名思義是指用來存儲取放車輛的機械設備體系,一般主要應用于專業停車場管理企業,通過立體車庫能夠有效節省停車場面積,擴大停車存放量,從而提高其停車費用。按照車庫結構,其主要有車庫結構、傳統結構以及控制系統三部分內容,其中車庫框架、立柱和邊梁是其結構核心關鍵部件,這些部件一般由不同性狀品種筋板、鋼板鉚接組焊組成相應結構,其焊縫也呈現多面角焊縫、單邊V形焊縫,可以說這些設備焊接技術要求高,施工難度大。以往人工翻轉、變換角度焊接和氣體保護半自動焊接施工不僅效率低,而且焊縫質量也不高,一旦不慎就會導致有開裂、氣孔等狀況,嚴重影響生產效能,也無法滿足市場需求。因此改善其設備制造自動焊接技術,強化其焊接工藝就是當前相關行業人員亟需解決的重任,對此本文借鑒了國內外焊接機器人的開發和應用,并在此技術上吸收精華,結合實際進行改造創新,從而開發出更適宜本地企業生產的、性價比高、應用效果好的自動焊接機器人體系,使得其在立體車庫設備制造中發揮其應有的優勢和效能。
1.立體車庫設備制造中自動焊接開發內容
在立體車庫設備制造過程中,自動焊接機器人有確保焊接生產的穩定均勻性、高質量性、二十四小時高產能性、簡化人工勞力、降低人工技術難度、改善生產環境等的優勢特點,該自動焊接系統主要包括焊縫監控跟蹤、電氣控制、焊接電源、機械傳動等內容,能夠借助焊縫跟蹤系統信號反饋來掌握焊縫軌跡,從而指揮實現焊槍進行多道焊接程序,因此參考自動焊接機器人運行開發原理,實現其焊接技術的自動化有著十分現實積極的意義。本文設計開發就要重點考察焊縫監控跟蹤與其電氣控制是否相匹配,這就需要考慮焊接參數的有效控制(焊接電壓、電流、焊槍擺動軌跡等)以及雙工位設備的機械體系,這樣才能夠使得其開發應用系統達到最大效能。為確保該系統功能實現,要解決下面幾點:
第一,自動焊接技術。立體車庫設備構件焊接應當對齊對平,其焊接所形成焊縫也應該呈現出多面角與加強版組成焊縫。在進行設計開發時,就要考慮其焊槍運行軌跡能夠實現預期焊接效果,也就是要考慮焊接參數(電流、電壓、焊槍擺動軌跡)的控制。此外要考慮焊接有正負三毫米的平行度、加強板高度、坡口角度等誤差,因此合理采用先進激光跟蹤焊縫的傳感器。
第二,焊縫自動監督跟蹤體系。一般普遍會采用先進位移激光檢測器來定位焊接機械手定位、焊接工作中焊縫偏差測量,這個檢測器必須要具備傳感器和測量系統功能,通過檢測器光點(取決于檢測目標對象距離)位置變化來獲取動態信號,然后經過微控制器來處理,就能夠得到與被檢測目標距離相等的線性信號。這種優越的跟蹤傳感性能就能夠狼嚎應用于焊縫實時動態信息的跟蹤和掌握中。當然在不利焊接環境中,其焊接過程也要采取措施來避免焊接弧光、煙霧、熱輻射等不利干擾,如添加窄帶濾光片、在傳感器前加干燥壓縮氣體,如二氧化碳,做保溫措施等等。
第三,電氣控制及其他軟件體系。電氣控制和其他軟件系統主要是通過傳感檢測部位來檢查焊縫位置、焊接件位移,并將所得信息傳入到PLC中處理,而其數據輸入和監控則有觸摸屏來實現。當然其執行系統則依靠伺服電機以及焊接電源來運行,通過在觸摸屏輸入設計定好的各項參數,然后PLC就依照設定參數運行,并在運行時實時監測、調整焊縫位置,這就形成良好的閉路循環控制系統,從而有效實現高精度的焊接焊縫定位。一般電氣控制系統也要配套選用模擬量輸入、輸出模塊等軟件系統來實現信號采集、焊縫跟蹤以及焊接電壓/流的控制。
第四,焊接過程工藝體系。所謂的焊接過程,在該自動焊機機器人系統中就是焊槍軌跡控制過程,一般是空間三維和一軸擺角組成的四軸機構,借助交流伺服電機驅動作用、滾珠絲桿和直線導軌的傳動作用來確保焊槍運行深度和精度控制。當然其導軌也要采用焊接防護罩。一般焊接過程都會參考焊接產能、焊接具體工件特點來計算設計焊接參數,從而模擬確定焊接過程,為確保焊接穩定性,一般焊接系統會采用微電報波形控制焊機,持續性百分百的電源容量以及可選性強的多種操作模式,如手動、自動以及半自動模式。通過這些過程系統就能夠完美實現焊接制造的機械客觀性和精準掌控性,有利于避免人工焊接操作失誤,從而大大提高其焊接過程的掌控力以及生產水平。
2.應用成效
通過使用上述開發的自動焊接機器人運行系統,有效提高了焊接焊縫安排的科學性和合理性,大大降低了焊接變形狀況,同時也提高了其設備部件焊接的外觀性能和質量,對下部工序拼搭和加工有著積極的促進效用。而且借助焊縫激光自動監視跟中系統有助于工作人員更好的掌握焊縫焊接動態,便于焊縫尺寸實時測量工作。經過應用實踐并計算發現,其應用效果頗為顯著,主要表現為幾點:生產效能增加三四倍、焊縫合格率增加五分之二、產品外觀美觀、質量穩定、生產人員勞動量降低、工作環境得到改善、成本大幅度降低(材料、人工、返工等等)。
3.結束語
總而言之,根據上文所述不難看出,自動焊接機器人系統能夠從源頭克服傳立體車庫傳統設備制造弊端,深層次提升了企業生產工藝和核心競爭力,能夠幫助企業占領更好市場地位,也有利于企業戰略性發展。
參考文獻:
關鍵詞:大口徑管道 自動焊技術 焊接缺陷
中圖分類號:TU81文獻標識碼: A 文章編號:
西氣東輸,一條能源“巨龍”從阿姆河右岸昂首,沿著古絲綢之路,萬里東進,翻越千山萬水,進入華夏大地,直奔珠江三角洲。它一干八支,總里程8704公里,總投資1422億元,是中國第一條引進利用境外天然氣的陸上能源通道,也是目前世界上最長的天然氣管道工程,被喻為保障國家能源安全、提升民生質量的國之動脈。在我國具有長大的意義,包括:經濟意義、政治意義、社會意義。西氣東輸工程采用的鋼結構也是具有世界先進技術的鋼種,直徑大,直徑可達1219mm,強度高、耐壓力大,可以抵抗12MPa,距離長,堪稱世界第一長度,可以達到9000km。鋼結構的連接了少不了焊接技術。焊接技術就是高溫或高壓條件下,使用焊接材料將兩塊或兩塊以上的母材連接成一個整體的操作方法。該工程如此長的距離對焊接技術有著嚴格的要求,要采用自動焊、或半自動焊技術,等世界比較先進的焊接技術。自動焊是指焊絲和接時的運條是機子自動送的,半自動焊是指焊絲是機子自動送的,但是焊接時的運條是焊工自已控制的。自動焊焊接過程的機械化和自動化,它不僅標志著更高的焊接生產效率和更好的焊接質量,而且還大大改善了生產勞動條件。采用自動焊接技術焊接大口徑的管道屬于首次進行,在我國歷史上也具有里程碑的意義。
1、自動化焊接設備
1.1剛性自動化焊接設備剛性自動化焊接設備
也稱為初級自動化焊接設備,其大多數是按照開環控制的原理設計的。雖然整個焊接過程由焊接設備自動完成,但對焊接過程中焊接參數的波動不能進行閉環的反饋系統,不能隨機糾正可能出現的偏差。
1.2自適應控制自動化焊接設備
自適應控制的焊接設備是一種自動化程度較高的焊接設備,它配用傳感器和電子檢測線路,對焊縫軌跡自動導向和跟蹤,并對主要的焊接參數進行實行閉環的反饋控制。整個焊接過程將按預先設定的程序和工藝參數自動完成
1.3智能化自動焊接設備
它利用各種高級的傳感元件,如視覺傳感器,觸覺傳感器,聽覺傳感器和激光掃描器等,并借助計算機軟件系統,數據庫和專家系統具有識別、判斷、實時檢測,運算、自動編程、焊接參數存儲和自動生成焊接記錄文件的功能。
2、根焊技術
根焊道的焊接是保證管道焊縫質量的重要工序,是保證管道的施工進步的關鍵技術,根焊道的焊接出現質量問題會涉及到整個管道施工的質量問題,會耽誤工程的進度,影響工期。
2.1設備:
ZFH直縫自動焊接機主要配置:
直線軸承導向,同步帶傳動或齒輪條傳動,直流電機驅動,電機功率65W,無級調速
焊槍調節機構:氣動下槍機構、鋁合金十字調架,焊槍三維,調節范圍X=50mm,Y=50mm。一維旋轉調節。
電器控制,PLC控制,電控箱置于機座內,操作盒置于掛鎖端。
可配電源:TIG/MIG
2.2內焊機使用的焊前準備
(1)操作人員要了解內焊機的操作順序和操作規范,要嚴格按照規定來進行,一旦出現失誤,就會對操作人員的身體造成很大的危害,是比較的危險,但是如果按照規范來操作,熟練的掌握內焊機一般不會出現事故的。焊前的準備:
(2)調平內焊機的端面,包括3個定位端面。8個焊炬,其中焊炬中心要處在同一個水平面,不能出現偏移,一旦平偏離就會造成危險。
(3)氣罩內要安裝一定的銅網,防止熔體飛濺,造成事故,同時也能保證氣體穩定的排除。
管道口要安裝一定的防風設備,保證在焊接中不會出現氣泡。
3.焊接技術
3.1坡口型式
常見的坡口型式有:對接坡口和角接坡口(工程上為區分角接接頭中的對接與一般對接焊縫,現將其分為對接、坡口角接、角接三大類)。對接坡口主要有:I型、V型、X型、U型、Y型、UV型、VV型等,角接坡口有:T型、搭接、J型等。
內焊機采用沒有間隙的根焊,焊接過程不能隨意的更改設計的工藝參數,這對焊接的接口有著很嚴格的要求。自動焊接的坡口尺寸大小和形狀對對焊接的質量起著很重要的作用,直接影響著施工的速度。
3.2參數設置
(1)送絲電動機調節旋鈕到800mm\6s-900mm\s。
(2)近控箱的送絲電動機調節旋鈕到180mm\25s-220mm\25s.
(3)焊接時,在管外坡口內側要用銅板堵上坡口內側的間隙,防止熔體長生的高溫燒穿鋼結構。
這樣設計的參數可以防止在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷,惡化焊縫的質量和性能。
4、熱焊技術
4.1設備
全自動焊接設備PAW2000A+PAW3000可以針對熱焊時熱焊道凸起和未熔合的問題,重新設定焊接速度、送絲速度、單擺時間、電弧電壓等6個參數并進行匹配試驗,對填充蓋面出現的氣孔,采取調整擺幅寬度、擺動頻率、氣體流量等措施全自動焊機結構趨于合理,焊接性能穩步提高。使用該焊機成功穿越1條寬90米、深8米的水溝和焊接1處7度縱向轉角管道;焊接管口30道,一次檢測合格率100%;焊接管口40道,一次檢測合格率100%;焊接管口51道,一次檢測合格98%。
4.2解決熱焊道凸起和未熔的措施
(1)要熟悉焊接速度、送絲速度、單擺時間、電弧電壓等6個參數的作用及主次關系。
(2)采用零擺動,保證干長度小于12mm
(3)焊接坡口鈍邊設定在0.9-1.0mm,可有效的繁殖出現未熔。
(4)要用二氧化碳作為保護氣。氣體的流速控制在20\min。可以增加熔的程度,防止出現未熔的缺陷。
參考文獻:
[1]吳彩勇,周曉輝,王繼春等.大口徑管道自動焊接技術研究[J].電焊機,2009,39(5):101-103,158.
[2]遲紅艷,王繼春,陳建平等.大口徑管道自動焊焊接技術研究[J].焊接技術,2005,34(z1):11-13.
[3]楊俊偉,李巖.全位置自動焊接在管道建設中的應用[J].油氣儲運,2001,20(12):27-28.
[關鍵詞]藥芯焊絲;半自動焊;藥芯焊絲半自動焊接設備;焊接工藝參數
中圖分類號:TU334 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)07-0260-01
科學技術的快速發展,使得人們對生活質量水平的要求越來越高。長輸管道的建設能夠為人民群眾的生產生活提供一個便利的環境,作為其中重要的施工環節之一焊接技術是相關人員研究的主要課題。其中藥芯焊絲半自動焊能夠提高焊接施工的抗風能力和美觀性,基于此,相關建設者應明確其具體應用的準備工作、材料使用規格、焊接施工方法以及相關工藝參數等。其目的是能夠為相關行業建設者提供一些理論依據。
一、 藥芯焊絲半自動焊與焊條電弧焊聯合應用的特點
在長輸管道中,采用的是藥芯焊絲半自動焊與焊條電弧焊聯用的焊接方法。具體來說,根焊采用纖維素焊條電弧焊、層面焊以及填充焊接技術來完成。這種焊接方法與傳統單一的焊接工藝不同,其焊縫成型更具美觀性且焊接合格率更高。對于聯合焊接方法的抗風能力來說,也要比單一的焊接方式強。而且當風速小于5m /s時,聯合焊接構件不需要采取任何的防護措施,這一焊接特點意味著其非常適合用于野外操作。此外,采用藥芯焊絲半自動焊與焊條電弧焊聯用的焊接方法,能夠進行連續送絲。這是因為在具體的焊接施工過程中,起弧和收弧接頭減少,使得焊接的缺陷問題得到了有效控制。
聯合方式的焊接焊絲熔敷率高,這就意味著其藥皮的脫渣性好且焊熱的輸入性較快,對于降低成型焊件的焊縫冷卻速度就具有明顯效果。在進行聯合焊接的過程中,所產生的氫有效的避免了裂紋現象的出現。將其應用于大批生產的過程中,就能夠使焊接構件成型的工作效率比單一的焊條電弧焊焊接高出3倍以上。同時,其還具有生產成本低的應用效果,這是因為藥芯焊絲的半自動焊綜合生產成本只有焊條電弧焊2/3。由于半自動焊的薄層數多,當前一層在產生預熱作用時,后一層可對前一層起到一定的冷卻作用,這就對于降低焊接成型的缺陷率具有很好的力學性能。
二、 藥芯焊絲半自動焊技術在長輸管道中的應用
1.管道焊接的準備工作
對于環焊縫的對接施工,應準備好內對口器設備來清除坡口、坡口兩邊的20~30mm范圍內以及外壁上的雜物。此外,還要將原螺紋管管端10mm范圍內的螺紋余高磨掉,使其以30b仰角外焊接作業提供平緩過渡。為保證管口加熱過程的均勻性,應采用環形加熱器或者是中頻加熱器對管口進行預熱。在焊接施工前,應用鋼絲刷清除管口處因加熱而產生的煙塵和氧化皮。對于管口預熱溫度,應將其控制在100~200e范圍內。在冬季對管道進行焊接施工,應將管口的溫度控制在20~30e之間,這是保證施焊時所需溫度的關鍵準備工作。值得注意的是,對于坡口兩側的預熱準備范圍要在50mm以上。如圖1所示,為藥芯焊絲焊接的施工順序過程。
2. 管道及焊接材料的規格
某長輸管道工程建設所采用的管道材料為X70管線鋼,其規格為φ1106×15. 8/18. 7mm。其中根焊材料選擇的是某公司生產的直徑小于4mm的FOX CEL E6010型纖維素焊條。對于管道的蓋面層焊接和填充焊接,采用的焊絲材料直徑小于2mmHO-BART的低氫型自保護藥芯焊絲。
3. 長輸管道的焊接方法
該工程所采用的焊接方式有:自保護藥芯焊絲半自動填充焊、蓋面焊;纖維素型手工下向焊接。
4.藥芯焊絲半自動焊接設備
以某長輸管道工程為例,對于大流水焊接機組來說,其所采用的藥芯焊絲半自動焊接設備是具備焊接性能穩定的LINCOLN DC-400焊接電源配LN-23P送絲機。這一設備,能夠進行纖維素焊條、手工低氫焊條以及半自動自保護焊的焊接,為機組提供了多功能使用的可靠性。設備的安裝過程要在焊接的工程車上進行施工,當在進行半自動保護焊接的過程中,發生了焊道表面缺陷、燒穿等問題,可通過焊機來進行手工修復。這是因為采用半自動焊接焊補設備容易對需要修補的焊件造成二次燒穿或者是出現密接氣孔等問題。
由于管道的長輸性,焊接施工就要陡坡、山地等藥芯半自動焊接設備無法開展工作的情況下進行。針對這種情況,可采用逆變多功能的焊接電源,并配備輕
便型送絲機。例如,MILLERXMT304+S32P、熊谷D7+S7以及LINCOLN 350PIPE +LN23P送絲機等。這樣一來,半自動焊接設備就具有質量輕、性能穩定且能夠在凹凸不平的地區進行作業的效果。當供電的低壓線架設過長導致了設備電壓線路衰減時,其還能夠為設備提供良好的補償,這就有效避免了因設備電壓問題而影響長輸管道工程焊接質量。
5.焊接施工的工藝參數
將藥芯半自動焊應用于長輸管道的焊接施工中,關鍵的工藝參數內容包括:電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲角度、焊絲的桿伸長度、推力電流以及送絲速度。相關研究表明,只有將上述工藝參數內容實現完全匹配后,才能保證焊接過程的穩定。焊接過程的穩定主要體現在焊縫成型好、飛濺小以及生產效率高等。其中焊絲在工件產生的電弧與導電嘴之間所伸出的長度,為焊絲的桿伸長度。當焊絲的桿伸長度越長,其所產生的電弧電壓就低;當焊絲的桿伸長度越短,其所產生的電弧電壓就越高。此工藝參數設置,要保證長短度的適量。因為桿伸太短,電弧電壓增高,焊絲的鋼皮電阻熱就增大,這就會導致藥芯焊絲自保護壓力的下降進而產生氣孔。而桿伸太長,電弧電壓降低,焊絲就會發生爆斷,進而產生穿絲和頂絲的現象。
電弧電壓是藥芯焊絲自保護焊接施工重要的工藝參數之一。在對長輸管道的各部分構件進行半自動焊的過程中,應保證電弧電壓始終處在18~22V之間。如果電壓太高,其焊接所產生的熔渣就非常稀且不容易存留在管道焊縫的表面,這就失去了對焊縫金屬表面提供保護作用的效果。而氣孔出現后,就會對管道焊接的施工質量造成嚴重影響。當電壓太低,其焊接的電弧變化過程就會失去穩定性,進而出現焊道鼓、頂絲、飛濺大、熱焊以及填充焊時的夾角問題,這是焊接施工產生夾渣缺陷的主要原因。
推力電流在藥芯焊絲半自動焊接的過程中非常容易被忽視,這是因為其變化的體現不明顯,但其卻在焊接中起著很大作用。推力電力工藝參數如果沒有控制好,就會產生熔滴過渡的問題,進而使設備發生頻繁斷路。對其進行控制需要綜合考慮具體的焊接施工情況,如焊條的型號、焊條的直徑、焊絲的直徑、焊絲的型號以及焊縫所處的管道空間位置,甚至是不同的焊接作業人員,都會對推力電流產生影響。總的來說,只要控制住推力電流的大小就可以保證焊接施工的穩定性。當推力電流越大,其電弧就越硬,但飛濺大較為使用于全位置的焊接施工。當推力電流越小,其電弧就越軟,但飛濺小較為適用于小電流情況下的手工焊接。
結束語:
綜上所述,藥芯焊絲半自動焊應用于長輸管道中,除了有增強抗風能力、提高美觀性一來,還具有易操作的焊接施工特點。本文以實際案例研究了藥芯焊絲半自動焊應用于長輸管道中,具體焊接施工的工藝參數以及要注意的問題。事實證明,藥芯焊絲半自動焊的應用,有利于提高焊接速度、焊接質量及生產成本。
參考文獻:
[1] 錢國意.手工下向+藥芯焊絲半自動焊接工藝在長輸管道焊接中的應用[J].化工中間體,2015,02:3-4.
關鍵詞:槽殼 自動焊接 工作原理 立縫 規范參數
1、自動焊接小車的工作原理
CS-100多功能擺動式自動焊接小車是依托CO2氣體保護焊機的先進焊接設備,是采用齒輪齒條方式驅動在軌道行走的焊接裝備,廣泛應用于水平對接焊和垂直對接焊,特別適合中厚板焊接。CS-100多功能擺動式自動焊接小車由控制面板、擺動電機、導軌、焊槍夾及相應的焊接電源組成,其導軌用強力磁鐵吸在工件上,安裝和拆卸都很方便。其主要特點是可以實現垂直及水平焊接,設有擺動幅度調節系統,可實現左右,中心位置的隨意伸出及調節。擺動焊接時為了防止咬邊現象的出現,設置了左右擺動停止時間可調節功能,并配有小型軌道可對接延長;控制器采用數碼方式顯示擺動幅度,焊接中心位置的移動,停留時間及運行速度。
2、在槽殼立縫焊接中的運用
鋁電解槽為全焊鋼結構件,焊接應力大,槽殼由端側板2塊、長側板2塊、底板1塊組裝,經焊接后成為最終產品槽殼。在槽殼焊接中容易出現問題的地方常常在于長側板與端側板對接焊縫上,如果不進行有效控制,會導容易致鋁電解槽在今后使用中,頻繁進行維修,直接影響到電解槽的使用壽命,所以電解槽槽殼端側板與長側板的四條對接焊縫的焊接質量是整個電解工程中的重中之重。為了提高焊接質量,提高生產率,消除人為因素對焊縫的影響,我公司在電解槽槽殼的四條對接焊縫過程中,采用了CS-100多功能擺動式自動焊接小車進行焊接(如圖-1)。
2.1焊接參數的設定及控制
為了確保四條立縫的焊接質量,我們對CO2氣體保護自動立焊機焊接垂直立縫進行了焊接工藝評定,具體焊接參數如下:
第一層:焊接材料H08Mn2SiA,焊絲直徑φ1.0 mm,焊接電流90~100A,焊接電壓18~21V, 擺動速度10~13cm/min, 線能量8.24~8.26 kj/cm,擺動幅度3mm,左右停止0.5S,行走速度15~18 mm/min,焊絲伸出長7mm,CO2氣流量15~20l/mm,電源極性直流反接;
第二層:焊接材料H08Mn2SiA,焊絲直徑φ1.20 mm,焊接電流100~110A,焊接電壓20~22V, 擺動速度10~13cm/min,線能量8.81~10.2kj/cm, 擺動幅度6.5mm,左右停止0.5S,行走速度8~13mm/min,焊絲伸出長12mm, CO2氣流量15~20l/mm,電源極性直流反接。
(1)計算線能量E:I--電流(A),U--電壓(V),V--擺動速度(cm/min), --熱效率,查表得CO2氣體保護焊為0.75~0.90,本計算取值為0.85,經線能量計算公式得:
(2)取槽殼初始溫度T0=25℃,由經驗公式得,臨界板厚 ,計算過程如下:
(3)由于槽殼實際板厚 ,當焊接接頭為V形破口時,三維傳熱形狀系數F3 =1.1,按三維傳熱公式得:
所以得出結論為:冷卻時間t8/5的時間為4.1~5.1s,滿足晶體結晶要求。
2.2 實際實施
為了保證焊接質量,在我公司的電解槽工程施工過程中,電解槽的端側板和長側板的對接焊縫,我們都嚴格按照上述評定的焊接規范和要求進行焊接操作,具體工藝要求如下:
(1)焊接位置:立焊;
(2)焊接設備:YD-350型CO2氣體保護焊機,CS-100型多功能擺動式自動焊接小車;
(3)焊前清除鐵銹、熔渣、藥皮、毛刺和其它雜質;
(4)開50°V型坡口;
(5)焊接參數的設定(參考焊接工藝評定);
(6)焊接作業成型。
3、成效實例
在我公司內蒙古包頭項目部的300KA電解槽工程施工中,槽殼的端側板和長側板的對接焊縫均按此工藝進行施工。焊接完成后,專職質檢人員對所有采用此工藝焊接的焊縫進行檢查,檢查結果為:外觀檢查一次合格率98%;焊縫內部射線探傷檢查,合格率100%,其中Ⅰ級片率達到了75%,并且100%達到了Ⅱ級片以上,徹底消除了Ⅲ級片,達到了預期效果。同時,該工程還榮獲了2008年“全國優秀焊接工程”一等獎。
參考文獻