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        小直径钢筒体焊接专机应用

        浏览次数: 日期:2013-11-04

          前    言


          近年来,我国焊接装备制造业技术水平有了长足进步,焊接装备的成套性、自动化程度、制造精度和质量都 有了明显提高,各种焊接设备的应用范围正逐步扩大[1],小直径钢筒体就是一种适合专机焊接的典型结构件。小直径钢筒体一般是指不适宜焊工在其内部操作的 小直径碳素钢、低合金钢和奥氏体不锈钢筒体,一般内径φ≤600mm,筒体壁厚δ≥3mm,长度L ≤1500mm。这种钢筒体内侧焊缝手工施焊非常困难,甚至无法手工焊接,焊缝质量很难保证,且效率低、劳动强度大。因此,使用专机焊接是最理想的焊接方 法,在此以一种小直径钢筒体的专机焊接应用技术作以下介绍。
         

          1    小钢筒自动焊接专机


          1.1    设备简介

         焊接专机主要用于筒体内、外纵缝的自动焊接,主要结构由焊接操作机和电动机调滚轮架组成;操作机主要 由立柱(包括提升机构、防坠落保险装置及配重部件)、横梁(包括齿条及横梁驱动部件)、机头等部件组成,电动机调滚轮架由一组手动机调主动滚轮架、一组手 动机调从动滚轮架和底座组成。如图1所示。

         

          本焊接专机的电气控制采用PLC集成控制,均具有自动控制和手动控制方式,控制精度高、体积小、功能强大,可实现焊接速度、焊枪提升机构、焊枪位置及焊接 参数、焊接电流、电弧电压等工艺参数的调节。主动滚轮架旋转采用变频器控制、无级调速,满足环缝焊接要求。启动、停止、正、反转、调速、横梁升降伸缩,均 在遥控盒上操作,滚轮架与操作机系统相连,可实现联动操作。
         


          1.2    设备特点

          本焊接专机具有以下几个特点:①适用于筒体直径范围:φ260~1000mm,筒体长度范 围:L≤1500mm;②操作机横梁可上下升降;③横臂可自由伸缩,且伸缩采用变频器调速驱动,速度无级可调, 数字显示,变频调速设有过流、过压和过力矩保护等自我保护功能;④焊接机头上配有提升电动拖板、横向摆动器、加长杆、焊枪夹持机构;⑤焊枪通过电动拖板可 上下升降和左右移动,焊枪偏移角、焊接倾角均可调节,使用方便;⑥设备的启动、停止、正、反转、调速、横梁升降伸缩,均可在遥控盒上操作,滚轮架与操作机 系统相连,可实现联动操作;也可分开进行控制, 可单独使用;⑦利用手控盒可实现异位操作;⑧成组的两个滚轮可同时横向调整,应对工件误差,使纵焊缝焊接时焊枪轨迹与坡口保持一致;⑨滚轮中心距可调,以 适应不同直径的工件,且能调整工件的高度及水平度,使纵缝焊接时喷嘴至工件的距离保持一致;⑩横梁前端连接焊枪的加长细杆,长度可非常方便地进行调整,以 适应不同长度工件内侧施焊。
         


          1.3    小钢筒焊缝自动专机焊接流程

           使用自动专机进行焊接的焊接流程如图2所示。

         


          2    焊接工艺


          2.1    坡口尺寸

          焊接坡口的几何形状、尺寸和制备方法会直接影响到低合金结构钢焊接接头的质量和经济性,焊缝的根部 缺口往往是各种裂纹的起源地[2]。本文所述的小钢筒,当板厚小于10mm时, 对接纵缝可采用单面V型坡口;当板厚大于10mm时,可采用双面坡口,制备方式为铣边机加工。钝边高度、组对间隙、焊接参数之间须保持良好的匹配,匹配不 当可导致在焊接时出现穿丝现象,或不能将钝边完全熔合, 容易产生钝边未熔现象。坡口形状示意图如图3所示,其中:δ表示板厚, α表示坡口角度,b表示根部间隙,p表示钝边高度。推荐坡口尺寸:α= 45°~ 60°,b=0~2mm,p=0 ~5mm。

         

          2.2    工艺参数

          低合金结构钢焊接参数包括能量参数、温度参数和操作参数三部分。能量参数是指焊接电流、电弧(焊接) 电压和焊接速度;温度参数则包括预热温度、层间温度和后热温度;操作参数主要由焊接位置、焊接顺序、焊接方向和焊道层次等参数组成。在这些参数中,能量参 数和温度参数对接头的质量和性能起决定性的作用[2]。对本文所述的小直径钢筒体而言,属于低合金结构钢且材料为中厚板,能量参数对其焊接接头起主导作 用。

          下面以一种规格工件为例,对专机焊接对接纵缝的参数进行了总结。

          小直径钢筒体工件规格:直径=400 mm,壁厚=14mm,长度=1500mm,材料为Q345。

          坡口制备:α=50°,b=0mm,p =2mm。

          焊接方法:富氩气体保护焊,焊丝型号:ER50-6,焊丝直径:φ1.2mm, 焊枪行走角:90°。焊缝余高控制在1mm以下。

          3    焊前准备及焊接


          3.1    焊前准备

          为了保证小钢筒的焊接质量,降低故障率,正确使用焊接专机,增加设备寿命,必须做好焊前准备工作,主要有以下几点:


          3.1.1    检查零件坡口尺寸是否符合要求;将坡口内、外壁50 mm范围内的铁锈、油污、水分等清理干净。


          3.1.2    检查保护气体是否合格,气体量是否足够,各电路、气路是否正常。


          3.1.3    焊接电流、电压等焊接工艺参数是否符合要求。


          3.1.4    检查焊接专机“急停”开关是否复位。


          3.1.5    按工艺要求调整好焊接速度,送上动力电,按下“启动”按钮调整机头位置,使焊枪移到与焊缝合适的位置。手动运行一次校核焊接速度是否可靠。


          3.1.6    检查各部分的数据是否输入正确,将手控盒上的“手动/联动”开关扳到 “联动”位置,保证各部分处于同步运行状态。


          3.2    焊接

          完成以上焊前准备各步骤后,按下“焊启/焊停”按钮,即可进行焊接。使用焊接专机后,焊缝一次性成形,焊缝成形美观,质量可靠。
         


          4    结束语

          通过焊接专机的使用,经过实际观测和记录,得出了以下结论:


          4.1   效率提升:焊接效率比手工焊接提升20%左右,减少打磨时间约10分钟/件;

          4.2   质量提升:焊缝成形美观,一次焊接合格率达到了100%;

          4.3   劳动强度降低:作业人员只需操作人性化程度较高的自动专机进行焊接,劳动强度远低于手工焊接。

          本文所述的专机焊接技术完全适合于焊接小直径钢筒体,且专机焊接的技术及经验可进一步推广应用于其它结构件。

         


          参考文献

          [1] 陈裕川.大型自动化焊接设备的国内外现状及发展趋势[J].电焊机, 2002, 39(10):1~7

          [2] 陈裕川.现代焊接生产实用手册[M].2005:180~198

        所属类别: 行业新闻

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