時(shí)間：2022-06-21 03:47:31
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇自動(dòng)焊接，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵字：薄板直縫 焊接變形雙面成型自動(dòng)焊接
中圖分類(lèi)號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
引言
一般的焊接工藝中，為保證根部焊透并獲得兩面完好質(zhì)量的焊縫，大多采用雙面焊接的方法，但在壓力容器、管道焊接等行業(yè)由于焊縫位置的影響無(wú)法進(jìn)行雙面焊接。并且雙面焊接的工藝方法效率較低，耗費(fèi)工時(shí)，在批量生產(chǎn)的企業(yè)是一個(gè)嚴(yán)重影響生產(chǎn)成本的問(wèn)題。并且在焊接類(lèi)似薄板對(duì)接的結(jié)構(gòu)中，均具有面積大、重量大、焊縫長(zhǎng)和焊接質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，如果采用較為原始的手工方法或使用一些自制的簡(jiǎn)陋設(shè)備，會(huì)存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、焊接質(zhì)量及安全性較差，操作不熟練還可能造成將焊接工件和將其支撐的金屬物焊為一體等弊端。為解決這些問(wèn)題，日本在上世紀(jì)50年代就開(kāi)始研究單面焊接雙面焊縫成形的技術(shù)。本文所介紹的就是基于解決以上問(wèn)題所研制的設(shè)備。此設(shè)備用于薄板直縫自動(dòng)焊接，可實(shí)現(xiàn)薄板單面焊接雙面成形的功能，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率。
概述
設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)組成如圖1所示，由基本框架、左右進(jìn)出料的輥道支撐架、焊接移動(dòng)小車(chē)、焊縫冷卻成型系統(tǒng)等幾部分組成。焊接作業(yè)前的進(jìn)料、定位等準(zhǔn)備工作由人工實(shí)現(xiàn)。焊機(jī)安裝在小車(chē)上能夠沿焊縫方向移動(dòng)，并能夠在左右方向調(diào)節(jié)位置，使焊槍對(duì)準(zhǔn)銅板上的溝槽；需焊接的兩部分薄板分別在兩端輥道上進(jìn)料，在冷卻水道溝槽處對(duì)接，對(duì)接處應(yīng)留出合適的間隙，焊接時(shí)融化的液體金屬會(huì)流到下面的銅板溝槽上，在循環(huán)的冷卻水作用下迅速成形。壓板固定工件的動(dòng)作用人工操作氣控閥控制氣缸實(shí)現(xiàn)；控制系統(tǒng)采用手動(dòng)啟動(dòng)小車(chē)的行走和焊槍的升降及啟動(dòng)焊機(jī)送絲進(jìn)行焊接作業(yè)；焊機(jī)啟動(dòng)前，應(yīng)確認(rèn)已啟動(dòng)水冷循環(huán)系統(tǒng)；一次焊接作業(yè)完成后關(guān)閉焊機(jī)升起焊槍、停止小車(chē)行走、繼續(xù)冷卻一段時(shí)間后松開(kāi)壓板，取出焊好的工件。
圖1 設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)組成
基本框架結(jié)構(gòu)
如圖2所示，框架部分主要包括左中右三條橫梁構(gòu)成的主框架。兩側(cè)還有進(jìn)料及出料用的輥道支架,進(jìn)料時(shí)需焊接的兩部分薄板自?xún)蓚?cè)分別進(jìn)入，出料可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇任一側(cè)均可；
左右兩側(cè)橫梁(序3、5)等高對(duì)稱(chēng)，其上安裝軌道供小車(chē)行走，并在長(zhǎng)度方向上安裝有多組氣缸(序2)、壓板(序1)等裝置和元件組成的定位夾緊裝置，進(jìn)料定位完成后，手動(dòng)控制氣動(dòng)閥開(kāi)啟使氣缸帶動(dòng)壓板壓緊工件以防后序作業(yè)中工件移位或焊接變形；
中間橫梁(圖2序6)位置較低，與進(jìn)料的輥道等高，上面安裝焊縫冷卻成形的銅條板等裝置。小車(chē)(序4)移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)焊機(jī)沿焊縫方向行走，同時(shí)焊機(jī)工作完成焊接作業(yè)。
1.壓板 2.氣缸 3.左橫梁4.移動(dòng)小車(chē) 5.右橫梁 6.中間梁
圖2基本框架
焊接移動(dòng)小車(chē)
如圖3所示，移動(dòng)小車(chē)由車(chē)體框架(序5)、兩組電機(jī)減速機(jī)(序6、7)、氣缸(序3)、滑板支架(序4)、十字滑板(序2)、壓緊導(dǎo)輪(序1)、焊槍(序8)等組成。
小車(chē)框架是用槽鋼和上下板焊接而成的機(jī)械結(jié)構(gòu)件。小車(chē)的移動(dòng)由安裝其上的電機(jī)減速機(jī)組完成。在框架的底部安裝有行走導(dǎo)向輪；前后安裝有行程開(kāi)關(guān)控制小車(chē)的移動(dòng)范圍。大減速機(jī)組(序6)運(yùn)行時(shí)通過(guò)齒輪齒條帶動(dòng)小車(chē)行走。
焊槍位置可通過(guò)十字滑板在左右及前后方向調(diào)節(jié)。壓緊導(dǎo)輪安裝在十字滑板上，焊槍及小減速機(jī)組件也安裝在十字滑板上。氣缸的上下伸縮動(dòng)作可控制滑板的升降，焊接時(shí)焊槍下探到焊縫位置，結(jié)束時(shí)抬起焊槍?zhuān)恍≤?chē)行走時(shí)，壓緊導(dǎo)輪位于焊槍的前方，氣缸伸出時(shí)導(dǎo)輪降下壓緊工件，隨后的焊槍進(jìn)行焊接。小減速機(jī)運(yùn)行時(shí)可帶動(dòng)焊槍左右移動(dòng)，當(dāng)焊道偏離時(shí)隨時(shí)調(diào)整焊接的最佳位置。
1.壓緊導(dǎo)輪2.十字滑板3.氣缸4.滑板支架5.小車(chē)
6.減速機(jī)7. 小減速機(jī) 8.焊槍
圖3 焊接移動(dòng)小車(chē)
水冷焊縫成型系統(tǒng)
如圖4所示，水冷焊縫成型系統(tǒng)主要由水泵、進(jìn)水管、儲(chǔ)水箱、帶溫度計(jì)的水位計(jì)、上銅條板、紫銅管、下墊板、出水管、接頭等組成循環(huán)回路。
焊縫單面焊接雙面成型的關(guān)鍵工作部位在于銅墊及水管結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖4的A-A視圖，下部的墊板固定在框架的中梁上，上部的銅條板與下墊板用螺釘緊固在一起，紫銅管被壓在兩層板形成的圓孔中作為冷卻水的循環(huán)通道。焊縫處銅墊微凹，焊接時(shí)高溫溶化的液態(tài)金屬會(huì)注滿(mǎn)凹處，同時(shí)水冷系統(tǒng)又能保證焊縫處的熱量迅速冷卻，作為焊縫成形的位置。
進(jìn)水管的一端與水泵連接，另一端與覆蓋在焊接位置內(nèi)的紫銅管連接，并在進(jìn)水管上裝有流量計(jì)；水泵固定在儲(chǔ)水箱上。水流經(jīng)過(guò)過(guò)濾器，被水泵抽送到紫銅管一端，冷卻焊縫部位后從另一端流回儲(chǔ)水箱行程循環(huán)冷卻回路。焊縫單面焊接雙面成型的關(guān)鍵工作部位在于銅墊及水管結(jié)構(gòu)，如圖，焊縫處銅墊微凹，焊接時(shí)高溫溶化的焊材會(huì)注滿(mǎn)凹處，同時(shí)水冷系統(tǒng)又能保證此處迅速冷卻，從而達(dá)到快速凝固成型目的。
1.進(jìn)水管2.水泵3.儲(chǔ)水箱4.水位計(jì)5.出水管
圖4水冷焊縫成型系統(tǒng)
工作過(guò)程
初次使用前或使用一段時(shí)間后再次使用應(yīng)預(yù)先檢查設(shè)備完好，各活動(dòng)部件運(yùn)行正常。
首先在設(shè)備左右兩側(cè)的輥道上分別送入需對(duì)接的鋼板，手動(dòng)控制壓緊裝置的氣缸使所有氣動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)抬起，焊接小車(chē)回到初始位置；把首端定位塊放在焊接起始位置；在短棍道上料薄板件；在焊接開(kāi)始端薄板件的側(cè)邊與短棍道上的側(cè)向?qū)蜉喛魁R；且把首端定位塊靠上去;把尾端定位塊沿薄板件的另一側(cè)邊靠上去并卡緊定位;用頂緊機(jī)構(gòu)頂緊工件;調(diào)節(jié)安裝在左橫梁端的氣動(dòng)閥壓緊機(jī)構(gòu)壓緊工薄板件；取下首尾定位板，把首端間隙定位板放在焊接開(kāi)始端;把尾端間隙定位板在接近薄板件的另一側(cè)沿壓板空隙伸進(jìn)去并卡在工件焊接邊上放好；在長(zhǎng)棍道上另一塊料薄板件；另一塊薄板件的側(cè)邊與長(zhǎng)棍道上的側(cè)向?qū)蜉喛科穑挥庙斁o機(jī)構(gòu)頂緊工件；扳左橫梁上的氣動(dòng)閥壓緊機(jī)構(gòu)壓緊工薄板件；取下首尾間隙定位板，在首尾端放置各放置一塊與工件一樣厚度的引弧板和收弧板，大小可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際空間確定，不需特殊設(shè)計(jì)。在焊縫成型的位置留出約2mm的間隙，焊接時(shí)融化的液態(tài)金屬會(huì)通過(guò)此間隙流到底面冷卻后形成另一面的焊縫；
其次將小車(chē)移至一端，控制小減速機(jī)運(yùn)行，正反旋轉(zhuǎn)電機(jī)調(diào)節(jié)焊槍左右位置，使之對(duì)齊銅條板的凹槽；手動(dòng)控制打開(kāi)氣控閥使氣缸伸出，壓緊導(dǎo)輪降下，保證導(dǎo)輪能夠壓緊兩側(cè)的工件。同時(shí)觀察焊槍與工件距離是否合適，需要調(diào)整時(shí)可松開(kāi)焊槍重新固定即可；
然后啟動(dòng)大電機(jī)減速機(jī)組使小車(chē)移動(dòng)，觀察壓緊導(dǎo)輪是否能壓在焊縫處行走，且焊槍能一直對(duì)準(zhǔn)鋼板對(duì)接的縫隙處；小車(chē)行走至移動(dòng)范圍的另一端，行程開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)使小車(chē)停止；
調(diào)整好檢查過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，準(zhǔn)備并連接好焊絲等焊接器材，調(diào)整好電器控制系統(tǒng)，確保冷卻水循環(huán)系統(tǒng)開(kāi)啟并運(yùn)行正常，準(zhǔn)備施焊；整個(gè)焊接過(guò)程即重復(fù)檢查的過(guò)程；
焊接完成后停放一端時(shí)間使焊縫徹底冷卻成型并避免焊接變形。然后控制氣缸打開(kāi)壓緊裝置的壓板，工件被松開(kāi)后即可被移走進(jìn)入其它工序；
清理焊縫成型處的銅條板上的焊接殘?jiān)匦掠蓛蓚?cè)裝入鋼板重復(fù)上述步驟進(jìn)入下一個(gè)焊接過(guò)程。
結(jié)論
本文介紹的薄板直縫自動(dòng)焊接系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用安全。三條主梁結(jié)構(gòu)均采用槽鋼框架，質(zhì)量輕，剛度大。移動(dòng)定位機(jī)構(gòu)可適應(yīng)多種不同尺寸的工件，定位精確；帶有導(dǎo)向的輥道支架使上下料方便；移動(dòng)小車(chē)起始點(diǎn)等關(guān)鍵位置裝有行程開(kāi)關(guān)；有隨焊槍移動(dòng)的焊接監(jiān)控?cái)z像頭等保證工作過(guò)程的安全。
自動(dòng)化程度高，操作方便。上料后的工件定位、壓緊直至焊接過(guò)程，操作人員只需使用幾個(gè)指定的按鈕即可完成。
關(guān)鍵詞：管道環(huán)縫；自動(dòng)焊；自動(dòng)跟蹤
前言
我國(guó)管道在焊接過(guò)程中仍普遍出現(xiàn)手工焊接現(xiàn)象，直接影響管道使用的整體性能。手工焊接需要較長(zhǎng)工期，同時(shí)需要投入大量成本。管道使用手工焊接直接影響管道的使用效率，而自動(dòng)焊接不但能減少焊接工期，同時(shí)也對(duì)管道使用提供有效保護(hù)。
1.全位置管道自動(dòng)焊接技術(shù)現(xiàn)狀
1.1.自動(dòng)焊接技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
全位置焊接主要將管道進(jìn)行固定，運(yùn)用機(jī)械與電氣方法，使焊接設(shè)備有效帶動(dòng)焊槍進(jìn)行焊縫環(huán)繞工作，實(shí)現(xiàn)全位置管道自動(dòng)焊接技術(shù)。目前我國(guó)全位置管道焊接工作存在一定難度，從而不能有效運(yùn)用在管道焊接工作中，其主要原因是由于直徑厚壁壓力管道難以到達(dá)環(huán)縫組裝達(dá)到一致的精準(zhǔn)度，因此需要全位置焊接設(shè)備自動(dòng)調(diào)整焊槍位置，將坡口尺寸偏差進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)[1]。焊接工作容易產(chǎn)生弧光、灰塵、振動(dòng)等現(xiàn)象，因此自動(dòng)調(diào)節(jié)跟蹤無(wú)法達(dá)到理想要求。
美國(guó)已經(jīng)成功研制出自動(dòng)焊接設(shè)備，大量應(yīng)用于石油天然氣管道的建設(shè)中。管道主要作用是將水流進(jìn)行傳輸工作，因此有效控制管道縫隙銜接尤為重要，如出現(xiàn)偏差將產(chǎn)生嚴(yán)重影響，我國(guó)管道多數(shù)建設(shè)在地下，如出現(xiàn)破損將加大施工難度，需要工人長(zhǎng)時(shí)間排查工作，因此管道焊接工作尤為重要。
焊接技術(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)方面，我國(guó)相關(guān)部門(mén)研制出自動(dòng)自動(dòng)焊接工藝，并且建立在大量焊接工藝初期試驗(yàn)中，并且實(shí)際數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在一定數(shù)差現(xiàn)象。這種現(xiàn)象不但降低管道自動(dòng)焊接效果，同時(shí)加大管道焊接施工難度，為工作人員帶來(lái)大量的工作難度。其次我國(guó)自動(dòng)焊接技術(shù)多數(shù)采用擺鐘式原理，需要左右擺動(dòng)進(jìn)行交替工作，這種現(xiàn)象將提升數(shù)據(jù)偏差數(shù)值。
1.2.新研制管道自動(dòng)焊接設(shè)備特點(diǎn)
針對(duì)我國(guó)管道自動(dòng)焊接存在的問(wèn)題，相關(guān)部門(mén)進(jìn)行研究，研制出新型自動(dòng)焊接設(shè)備，主要對(duì)管道環(huán)形位置進(jìn)行細(xì)致檢測(cè)，同時(shí)減少焊槍存在的偏差問(wèn)題，有效進(jìn)行管道焊接工作。近年來(lái)隨著高科技技術(shù)的成熟，以及相關(guān)部門(mén)對(duì)焊接工藝的重視，自動(dòng)技術(shù)已成為一種先進(jìn)的焊接技術(shù)，并且成功運(yùn)用在管道焊接工作中。自適應(yīng)焊接技術(shù)是一種高科技技術(shù)含量較高的焊接工藝，此技術(shù)配有高科技的傳感器與電子檢測(cè)線路，在管道焊接過(guò)程中能有效控制焊縫出現(xiàn)誤差現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)實(shí)施自動(dòng)導(dǎo)航與跟蹤系統(tǒng)。管道焊接工作前期只需要將工藝參數(shù)進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，自動(dòng)焊接設(shè)備將自動(dòng)完成管道焊接工作，不但能減少大量人工作業(yè)，同時(shí)能有效提升管道使用壽命。
2.自動(dòng)焊接設(shè)備的構(gòu)成
2.1.自動(dòng)焊接設(shè)備的重要組成部分
自動(dòng)焊接設(shè)備的組建比較繁瑣，零件之間需要緊密配合才能更好的完成焊接工作[2]。使用自動(dòng)焊接的初期要保證其電源的穩(wěn)定性，其輸出功率與焊接設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，通過(guò)電源輸出功率有效帶動(dòng)自動(dòng)焊接設(shè)備的使用，并裝有與主控器相接的接口。自動(dòng)焊接在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要配備專(zhuān)業(yè)的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)，焊接工作屬于細(xì)致工作，尤其體現(xiàn)在焊縫焊接中，對(duì)焊接面積較大的施工應(yīng)采用快速焊接工藝，針對(duì)細(xì)小的工作能選用較慢的自動(dòng)焊接技術(shù)，自動(dòng)焊接調(diào)速系統(tǒng)能有效改善管道焊接的整體工藝，確保管道正常使用的同時(shí)降低成本開(kāi)支。
焊接工藝的機(jī)械化與自動(dòng)化是近代焊接技術(shù)的一項(xiàng)重要發(fā)展，它不僅能提升焊接生產(chǎn)效益同時(shí)也能保障焊接質(zhì)量，而且大大的改善了生產(chǎn)勞動(dòng)條件。以往手工電焊是引燃電弧，送進(jìn)焊條以維持一定的電弧長(zhǎng)度，焊接工作中向前移動(dòng)電弧，如采用機(jī)器完成焊接工作，則成為自動(dòng)焊接。
自動(dòng)焊接分為明弧與埋弧兩種形式，焊接工作中如采用明弧焊接工藝，其生產(chǎn)效益將提升兩倍左右，而使用埋弧工藝其生產(chǎn)效益將達(dá)到5-10倍[3]。埋弧主要是利用焊劑層下的電弧，通過(guò)加熱并融化焊絲、焊劑與母材，而進(jìn)行焊接工作的一種工藝手法，電弧在焊劑層下進(jìn)行燃燒，自動(dòng)焊機(jī)頭將焊絲自動(dòng)送入電弧區(qū)，確保使用電弧的長(zhǎng)度，電弧通過(guò)焊機(jī)的有效控制，均勻向前移動(dòng)，從而完成自動(dòng)焊接作業(yè)。
2.2.自動(dòng)焊接工藝的優(yōu)點(diǎn)
自動(dòng)焊接主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)為生產(chǎn)效益高，自動(dòng)焊接工藝在焊接工作中將使用較大電流，因此電弧整體穿透力較強(qiáng)，將管道縫隙進(jìn)行有效融合，降低在使用過(guò)程中出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，由于埋弧焊的熱量較為集中，并且焊接速度較快，因此生產(chǎn)效益與手工焊相比提升幅度較大。自動(dòng)焊接工藝能有效控制焊接工藝流程，通過(guò)自動(dòng)化進(jìn)行焊槍調(diào)整，保證其穩(wěn)定性。在自動(dòng)焊接過(guò)程中焊劑的保護(hù)尤為重要，應(yīng)防止空氣對(duì)熔池金屬造成的侵害，埋弧焊焊縫金屬質(zhì)量較高，性能穩(wěn)定，并且外表成形美觀。
使用自動(dòng)焊接工藝能有效降低材料與電能消耗，是由于電弧在焊劑層下燃燒，將熱量散失較少，同時(shí)能有效較少電能的消耗，同時(shí)中薄板焊接時(shí)可以不開(kāi)坡口，焊絲金屬不存在飛濺損失，沒(méi)有焊條頭所以能節(jié)省大量焊接金屬材料。
以往手工焊接工藝制作過(guò)程中，存在人工控制焊接過(guò)程的不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定導(dǎo)致焊縫成形不好的現(xiàn)象，容易在焊接部位產(chǎn)生氣孔、裂紋、未融合現(xiàn)象的發(fā)生。自動(dòng)焊接工藝在制造過(guò)程中，由于電弧燃燒程度穩(wěn)定，連結(jié)處成份均勻，焊縫成型好的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛的使用在焊接工作中。
3.總結(jié)
自動(dòng)焊接技術(shù)不但能提升生產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)能大幅度的減少焊接工作量。在我國(guó)全為管道建設(shè)中應(yīng)充分利用自動(dòng)焊接技術(shù)，確保管道使用壽命，為社會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。為了有效提升焊接工藝的生產(chǎn)質(zhì)量，在工作中應(yīng)全面使用自動(dòng)系統(tǒng)，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉守龍.長(zhǎng)輸管道全位置自動(dòng)焊接技術(shù)[J].焊接技術(shù)，2012，5（01）：101-254.
1焊接小車(chē)
焊接小車(chē)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接過(guò)程的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它安裝在焊接軌道上，帶著焊槍沿管壁作圓周運(yùn)動(dòng)，是實(shí)現(xiàn)管口自動(dòng)焊接的重要環(huán)節(jié)之一。焊接小車(chē)應(yīng)具有外形美觀、體積小、重量輕、操作方便等特點(diǎn)。它的核心部分是行走機(jī)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)和焊槍擺動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。行走機(jī)構(gòu)由電機(jī)和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，為使行走電機(jī)執(zhí)行計(jì)算機(jī)控制單元發(fā)出的位置和速度指令，電機(jī)應(yīng)帶有測(cè)速反饋機(jī)構(gòu)，以保證電機(jī)在管道環(huán)縫的各個(gè)位置準(zhǔn)確對(duì)位，而且具有較好的速度跟蹤功能。送絲機(jī)構(gòu)必須確保送絲速度準(zhǔn)確穩(wěn)定，具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，動(dòng)態(tài)性能較好，同時(shí)應(yīng)具有足夠的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。而焊槍擺動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)應(yīng)具有焊槍相對(duì)焊縫左右擺動(dòng)、左右端停留、上下左右姿態(tài)可控、焊槍角度可以調(diào)節(jié)的功能。焊接小車(chē)的上述各個(gè)部分，均由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)可編程的自動(dòng)控制，程序啟動(dòng)后，焊接小車(chē)各個(gè)部分按照程序的邏輯順序協(xié)調(diào)動(dòng)作。在需要時(shí)也可由人工干預(yù)焊接過(guò)程，而此時(shí)程序可根據(jù)干預(yù)量自動(dòng)調(diào)整焊接參數(shù)并執(zhí)行。
2焊接軌道
軌道是裝卡在管子上供焊接小車(chē)行走和定位的專(zhuān)用機(jī)構(gòu)，其的結(jié)構(gòu)直接影響到焊接小車(chē)行走的平穩(wěn)度和位置度，也就影響到焊接質(zhì)量。軌道應(yīng)滿(mǎn)足下列條件：裝拆方便、易于定位；結(jié)構(gòu)合理、重量較輕；有一定的強(qiáng)度和硬度，耐磨、耐腐蝕。軌道分為柔性軌道和剛性軌道兩種。所謂剛性軌道就是指軌道的本體剛度較大、不易變形，而柔性軌道則是相對(duì)剛性軌道而言。兩種類(lèi)型的軌道各自有各自的特點(diǎn)。剛性軌道定位準(zhǔn)確、裝卡后變形小，可以確保焊接小車(chē)行走平穩(wěn)，焊接時(shí)焊槍徑向調(diào)整較小，但重量較大、裝拆不方便。而柔性軌道裝拆方便、重量較輕，精度沒(méi)有剛性軌道高。
3送絲方式
送絲的平穩(wěn)程度直接影響焊接質(zhì)量。送絲方式可以簡(jiǎn)單分為拉絲和推絲兩種方式。拉絲時(shí)焊槍離送絲機(jī)的安裝位置較近，焊接過(guò)程中焊絲離開(kāi)送絲機(jī)后受到的阻力較小，因此可以保證送絲過(guò)程平穩(wěn)，但送絲機(jī)和焊絲盤(pán)均須安裝在焊接小車(chē)之上，增加了焊接小車(chē)的重量，給人工裝拆增加了困難，重量增加還容易造成焊接小車(chē)行走不平穩(wěn)。使用直徑為0.8mm或1.0mm的小盤(pán)焊絲（重量約為5kg）減輕了焊接小車(chē)的重量和負(fù)載，又使得焊接過(guò)程容易控制，但對(duì)焊接效率有一定的影響。采用推絲方式時(shí)，將送絲機(jī)構(gòu)安裝于焊接小車(chē)之外，減小了焊接小車(chē)的體積和重量，可以使用大功率的送絲機(jī)和直徑為1.2mm的大盤(pán)焊絲（重量約為20kg），從而提高焊接效率。然而，由于推絲時(shí)送絲機(jī)離焊槍較遠(yuǎn)，兩者之間須有送絲軟管相連，當(dāng)焊絲被連續(xù)推送到焊槍嘴處時(shí)，焊絲受到的摩擦阻力較大，而且，焊接過(guò)程中送絲軟管的彎曲度對(duì)送絲的平穩(wěn)程度有一定的影響，嚴(yán)重時(shí)造成送絲不暢，因此使用推絲時(shí)須充分考慮述因素。
4焊接工藝的選擇
目前，除采用手工焊接外，管道焊接較多的是采用埋弧自動(dòng)焊接工藝和氣體保護(hù)焊工藝。
埋弧自動(dòng)焊有焊縫成型好、焊接效率高、焊接成本低等特點(diǎn)，對(duì)于管道施工而言，埋弧自動(dòng)焊可用于雙管聯(lián)焊，簡(jiǎn)稱(chēng)“二接一”，即焊槍固定在某一位置，管子轉(zhuǎn)動(dòng)。顯然長(zhǎng)距離管道焊接時(shí)不可能讓管子轉(zhuǎn)動(dòng)，因而“二接一”只能用于管子的預(yù)制。如果管道全位置自動(dòng)焊采用埋弧焊工藝，那么焊接裝置上必須配加焊劑的投放、承托與回收機(jī)構(gòu)，使得焊接裝置的結(jié)構(gòu)變得較為復(fù)雜，給操作與裝拆帶來(lái)不便，而且增加了行走小車(chē)的負(fù)載，影響小車(chē)行走的平穩(wěn)性。埋弧焊一般采用粗焊絲、大電流的焊接方式，用于全位置自動(dòng)焊可能會(huì)由于熔敷率較高出現(xiàn)熔滴下垂、流動(dòng)等焊接缺陷，影響焊縫的成型與質(zhì)量，因此將埋弧焊應(yīng)用于管道全位置自動(dòng)焊接實(shí)現(xiàn)起來(lái)困難較大。
采用藥芯焊絲加氣體保護(hù)的焊接工藝，若是多遍成型，則每次焊縫表面清渣費(fèi)工費(fèi)時(shí)；若是強(qiáng)迫成型，則須配加一個(gè)與焊槍一起運(yùn)動(dòng)的成型銅滑塊，并通入循環(huán)冷卻水，可以大大提高焊接效率，這樣一來(lái)不僅焊接裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且重量增加。因?yàn)樗幮竞附z的價(jià)格較高，同時(shí)還要解決保護(hù)氣體的氣源，所以焊接成本較高。單一使用自保護(hù)焊絲，雖然節(jié)省了保護(hù)氣體，但存在清渣困難問(wèn)題。
采用實(shí)芯焊絲加氣體保護(hù)的焊接工藝，若是多遍成型，則焊接過(guò)程可簡(jiǎn)單分為打底、填充、蓋面三個(gè)階段，無(wú)須對(duì)焊縫表面進(jìn)行清理而直接進(jìn)行下一道工序，但焊接速度相對(duì)強(qiáng)迫成型而言慢一些。保護(hù)氣體一般為純二氧化碳?xì)怏w、二氧化碳和氬氣或二氧化碳和氧氣的混合氣體。二氧化碳和氬氣的混合氣體可以使得焊接時(shí)的電弧燃燒穩(wěn)定、飛濺較小，但在野外施工時(shí)氬氣氣源難尋、價(jià)格較高，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，在焊接輸油管道時(shí)，最好盡量使用純二氧化碳作為保護(hù)氣體。在有條件的地區(qū)施工，使用二氧化碳和氬氣作為保護(hù)氣體較為理想。
5控制方式
關(guān)鍵詞：高壓油管；焊接；PLC；自動(dòng)控制
中圖分類(lèi)號(hào)：TB
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：16723198（2015）19022201
高壓油管是高壓油路的重要組成部分，對(duì)耐壓性、抗疲勞強(qiáng)度，以及密封性都有較高的要求。高壓油管自動(dòng)焊接機(jī)是通過(guò)設(shè)計(jì)合適的自動(dòng)焊接裝置、配套的焊接工裝，在合理的焊接參數(shù)下，由控制系統(tǒng)控制操縱臺(tái)，實(shí)現(xiàn)油管的自動(dòng)焊接。因此，控制系統(tǒng)的好壞對(duì)焊接品質(zhì)、焊接效率、縮短操縱臺(tái)的生產(chǎn)周期，保證焊接的穩(wěn)定性和一致性等方面起關(guān)鍵性作用。本文研究一種基于PLC的高壓油管自動(dòng)焊接機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用立式環(huán)焊縫焊機(jī)結(jié)構(gòu)，以PLC為控制核心，實(shí)現(xiàn)焊接絲和主機(jī)的自動(dòng)控制，通過(guò)機(jī)械手及固定模具，進(jìn)行工作的快速裝夾與焊接，采用CO2氣體保護(hù)焊接工藝、自動(dòng)控制焊接速度等，以達(dá)到自動(dòng)、精密、清潔、高效的焊接質(zhì)量要求。
1 高壓油管自動(dòng)焊接機(jī)工作原理
高壓油管自動(dòng)焊接機(jī)主要包括CO2氣體保護(hù)焊接設(shè)備、氣缸、自動(dòng)送焊接絲設(shè)備、旋轉(zhuǎn)焊接機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)及機(jī)架等，通過(guò)操作面板對(duì)焊機(jī)的電流、電壓的調(diào)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)焊接參數(shù)設(shè)定，氣缸部分控制機(jī)械手的伸縮以?shī)A緊工件，使其固定在模具中，從而滿(mǎn)足焊接零件之間的精確對(duì)接與焊接工藝要求。旋轉(zhuǎn)式焊接機(jī)構(gòu)為焊接機(jī)械的關(guān)鍵部件，有立式和臥式結(jié)構(gòu)之分，本設(shè)計(jì)采用立式結(jié)構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)焊接機(jī)構(gòu)示意圖如圖1所示。
圖1 高壓油管自動(dòng)焊接機(jī)旋轉(zhuǎn)焊接機(jī)構(gòu)示意圖
圖1中的旋轉(zhuǎn)焊接機(jī)構(gòu)由工作臺(tái)及與其相固聯(lián)的立柱與卡盤(pán)等部件，通過(guò)卡盤(pán)固定模具，進(jìn)而因定焊接件，工作臺(tái)下端聯(lián)接直流電機(jī)以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，進(jìn)而帶動(dòng)焊槍繞卡盤(pán)中心旋轉(zhuǎn)，實(shí)施勻速焊接，氣缸用于控制進(jìn)退槍動(dòng)作。在主軸的轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)側(cè)裝有一接近開(kāi)關(guān)，可保自焊槍轉(zhuǎn)動(dòng)一圈后自動(dòng)停止。焊槍由CO2氣體保護(hù)焊接機(jī)引出。
2 系統(tǒng)控制方案分析
本系統(tǒng)主要控制項(xiàng)目有焊接機(jī)的電流、電壓控制、送絲速度控制、焊接速度控制即旋轉(zhuǎn)臺(tái)速度控制，工件夾緊氣缸控制和進(jìn)退槍控制等，還需具有手動(dòng)與自動(dòng)控制兩種功能。
焊接機(jī)電源、電壓的調(diào)整通過(guò)控制面板設(shè)定完成，操縱臺(tái)采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)速度控制通過(guò)控制PWM直流調(diào)速電源的輸入量實(shí)現(xiàn)。該三項(xiàng)功能由于手動(dòng)十分困難設(shè)定，正常作業(yè)前，根據(jù)工件的情況進(jìn)行調(diào)整，正常作業(yè)時(shí)無(wú)需調(diào)整。PLC控制系統(tǒng)部分主要用于實(shí)現(xiàn)控制直流電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，氣缸伸、縮以控制進(jìn)、退槍?zhuān)c(diǎn)焊控制，起停，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)功能等。
3 基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 PLC電氣控制原理圖設(shè)計(jì)
由上述分析知，系統(tǒng)具有基于PLC的手動(dòng)與自動(dòng)控制性能。因此，通過(guò)PLC可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)焊接工作模式設(shè)置、控制系統(tǒng)的各種功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接機(jī)進(jìn)行上述的控制。結(jié)合集成部件中的設(shè)定電流電壓及電機(jī)速度，可以得出，本設(shè)計(jì)中至少需要10輸入點(diǎn)和7個(gè)輸出點(diǎn)，如果將所有信號(hào)均通過(guò)PLC控制，這時(shí)不僅開(kāi)關(guān)IO的端子數(shù)有所增加，還需增加三個(gè)通道的模擬輸入輸出模塊，目前可采用最為適用的方法進(jìn)行端子分配與設(shè)計(jì)。
結(jié)合現(xiàn)有情況，系統(tǒng)選用PLC的型號(hào)為：FX2N-32MR。PLC電源電壓為AC220V。信號(hào)輸入均為開(kāi)關(guān)量，采用內(nèi)部提供的DC24V電源。系統(tǒng)中的輸出端子直接控制繼電器線圈，選用繼電器線圈額定電壓為DC24V，且由外電源對(duì)輸出端供電。I/O的端子及地址分配表如表1所示。
在控制電路的設(shè)計(jì)中，根據(jù)端子分配表中對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，對(duì)于正常工作時(shí)不動(dòng)作的輸入信號(hào)，輸入端子盡量用常開(kāi)觸點(diǎn)接入，以實(shí)現(xiàn)編程時(shí)內(nèi)部觸點(diǎn)狀態(tài)與外部保持一致，且可以達(dá)到減小輸入端子通電時(shí)間的效果，本設(shè)計(jì)中，SB7分別指示手動(dòng)和自動(dòng)，使用拔鈕開(kāi)關(guān)或帶自鎖的按鈕開(kāi)關(guān)，由于焊接過(guò)程到
達(dá)撻接處時(shí)，還需要焊槍運(yùn)行一適當(dāng)?shù)木嚯x，從而使接頭充分對(duì)接，這就需要在旋轉(zhuǎn)支架到達(dá)傳感器時(shí)還需要有一定的延時(shí)，且這一延時(shí)時(shí)間隨加工工件的大小而異，需要便于調(diào)整，而使用PLC中的定時(shí)器不便調(diào)整，這里使用一個(gè)獨(dú)立的時(shí)間繼電器完成此項(xiàng)功能。為了避免正反轉(zhuǎn)，進(jìn)退槍同時(shí)動(dòng)作，除梯形圖互鎖外，還需要電氣互鎖，且體電路如圖2所示。
圖2 PLC控制電路的電氣接線圖
3.2 PLC程序設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)中，由PLC控制部分的主要功能有進(jìn)退槍、正反轉(zhuǎn)，且可點(diǎn)動(dòng)控制，點(diǎn)焊功能在點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上，增加焊機(jī)的控制；手動(dòng)控制為手點(diǎn)情況下：在點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上，增加焊機(jī)與電機(jī)的控制；自動(dòng)狀態(tài)下：如果在起動(dòng)工作過(guò)程中，只能由停止按鈕或急停按鈕使其停止，其他按鈕不起作用，可調(diào)速和調(diào)電流電壓如在停機(jī)狀態(tài)，可以對(duì)任何按鈕進(jìn)行操作。經(jīng)過(guò)上述分析，可應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法完成PLC梯形圖設(shè)計(jì)，并在脫機(jī)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)試，合格后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。
4 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試
在高壓油管自動(dòng)焊接機(jī)安裝完成后，首先檢查自動(dòng)送絲機(jī)、氣缸、電動(dòng)機(jī)、面板、焊接旋轉(zhuǎn)支架等是否連接正確。具體調(diào)試步驟：（1）按下夾緊按鈕，觀察夾緊氣缸能否夾按照給定的速度進(jìn)行伸縮，夾緊機(jī)構(gòu)可否靈活調(diào)節(jié)，如將工件一起夾緊，觀察能否與卡盤(pán)上的模具中的接頭工件緊密配合；（2）按下電機(jī)啟動(dòng)按鈕，觀察電機(jī)能否帶動(dòng)齒輪進(jìn)行正傳、反轉(zhuǎn)以及停止；（3）觀察能否通過(guò)PWM調(diào)速電源來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)速度；（4）按下面板中的進(jìn)槍按鈕，進(jìn)行焊接，觀察電流、電壓大小是否符合焊接的速度要求；（5）觀察自動(dòng)送絲機(jī)是否正常送絲且送絲速度正常；（6）在氣體保護(hù)焊設(shè)備下觀察焊接時(shí)是否存在焊絲飛濺的問(wèn)題；（7）按下急停按鈕，觀察能否斷電停止，焊接工件能否保持停電前的狀態(tài)；（8）焊接完成后觀察焊口是否平滑且無(wú)缺口。
在確認(rèn)硬件安裝連接無(wú)誤后，檢查PLC編程，嚴(yán)格按PLC端子分配表與接線原理圖裝接主電路與控制電路。應(yīng)用GX Developer8.34L-C三菱編程軟件，打開(kāi)工程，并在STOP狀態(tài)接通PLC電源，將梯形圖寫(xiě)入PLC中，如果計(jì)算機(jī)與PLC保持連接狀態(tài)，此時(shí)將程序顯示窗口置監(jiān)控狀態(tài)。按照被控設(shè)備的動(dòng)作要求利用按鈕開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)試，修改程序直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
5 結(jié)論
本文對(duì)基于PLC的高壓油管自動(dòng)焊接機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，具體分析了高壓油管自動(dòng)焊接機(jī)的工作要求，確定了以高壓油管和接頭、氣體保護(hù)焊和自動(dòng)焊接機(jī)的設(shè)計(jì)方案，著重設(shè)計(jì)了PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟、硬件，給出端子分配，并設(shè)計(jì)出外部接線圖及程序。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試表明，本文提出的設(shè)計(jì)方案可以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，并能提高生產(chǎn)效率，提高焊接質(zhì)量，并有一定的靈活性和適應(yīng)性。
參考文獻(xiàn)
[1]畢宗岳.連續(xù)油管及其應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展[J].焊管，2012，（09）：512.
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；焊接技術(shù)；機(jī)械制造；應(yīng)用策略
在機(jī)械制造生產(chǎn)作業(yè)中，焊接是其中應(yīng)用比較普遍的一項(xiàng)制造工藝，隨著當(dāng)前我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)和焊接技術(shù)的不斷優(yōu)化，使得自動(dòng)化焊接設(shè)備逐步應(yīng)用于機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)中，就此本文對(duì)自動(dòng)化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用策略進(jìn)行詳細(xì)探討，具有一定現(xiàn)實(shí)意義。
1自動(dòng)化焊接技術(shù)
在我國(guó)，制造業(yè)占比較大，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了一定的推動(dòng)作用。在工業(yè)制造業(yè)中，自動(dòng)化焊接技術(shù)的運(yùn)用是關(guān)鍵，也是我國(guó)工業(yè)制造業(yè)的核心。在工業(yè)制造業(yè)中運(yùn)用自動(dòng)化焊接技術(shù)，主要是指焊接操作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，即在工業(yè)生產(chǎn)期間，對(duì)需要焊接的材料通過(guò)電腦控制進(jìn)行操作，焊接質(zhì)量較高，還能對(duì)焊接的時(shí)間、質(zhì)量等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化控制。不過(guò)，目前自動(dòng)化焊接技術(shù)還未普遍運(yùn)用，如果自動(dòng)化焊接技術(shù)不到位，將造成資源的浪費(fèi)，因此需要對(duì)不足之處進(jìn)行研究改進(jìn)。為了促進(jìn)自動(dòng)化焊接技術(shù)的發(fā)展，要對(duì)焊接生產(chǎn)實(shí)施管理，滿(mǎn)足自動(dòng)化的要求標(biāo)準(zhǔn)，確保自動(dòng)化焊接技術(shù)運(yùn)用的穩(wěn)定性。在工業(yè)制造業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中利用自動(dòng)化焊接技術(shù)，能夠提高我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境適應(yīng)力，有助于工業(yè)制造業(yè)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。自動(dòng)化焊接技術(shù)的實(shí)施需要工作人員較高的能力，較強(qiáng)的技術(shù)操作能力，能夠熟練操作自動(dòng)化焊接技術(shù)相關(guān)設(shè)備，確保自動(dòng)化焊接技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的全面推廣。自動(dòng)化焊接技術(shù)的運(yùn)用有助于我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化，解放勞動(dòng)力，降低工業(yè)制造業(yè)的生產(chǎn)成本，提高工業(yè)制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
2自動(dòng)化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用意義
當(dāng)今時(shí)代，我國(guó)科學(xué)技術(shù)大力發(fā)展，特別是機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展更為迅猛。就當(dāng)前機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，相關(guān)科研人員已經(jīng)成功的將自動(dòng)化、智能化控制系統(tǒng)與機(jī)械設(shè)備兩者相結(jié)合，一方面進(jìn)一步強(qiáng)化了整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，另一方面，因機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，其中投入的勞動(dòng)力和生產(chǎn)成本也因此降低[1]。除以上之外，通過(guò)自動(dòng)化的機(jī)械制造生產(chǎn)模式，促使機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)朝向規(guī)模化的方向生產(chǎn)，在批量化生產(chǎn)背景下進(jìn)一步提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于機(jī)械制造中所使用的自動(dòng)化焊接設(shè)備，主要有自動(dòng)焊接機(jī)、全自動(dòng)智能型焊接機(jī)器人等等，通過(guò)這些設(shè)備，不僅僅可減少勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度，同時(shí)還可通過(guò)當(dāng)前比較先進(jìn)的編程技術(shù)和智能化控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)全天不停轉(zhuǎn)開(kāi)展焊接生產(chǎn)作業(yè)，有助于提升整個(gè)企業(yè)的運(yùn)行效率。
3自動(dòng)化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用策略
3.1 新材料自動(dòng)化焊接技術(shù)
隨著我國(guó)工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展，制造業(yè)的生產(chǎn)材料也不斷變化，針對(duì)新型材料，需要采用不同的焊接技術(shù)，但傳統(tǒng)的焊接技術(shù)對(duì)新材料的運(yùn)用存在許多不足，容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。采用自動(dòng)化焊接技術(shù)，因操作對(duì)象為機(jī)器人，可以將研究的數(shù)據(jù)結(jié)果輸入自動(dòng)化系統(tǒng)中，設(shè)定相應(yīng)的數(shù)據(jù)，利用新材料自動(dòng)化焊接技術(shù)快速提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的創(chuàng)新發(fā)展，也能促進(jìn)工業(yè)制造業(yè)的進(jìn)一步轉(zhuǎn)型。自動(dòng)化設(shè)計(jì)能夠提高工業(yè)制造業(yè)的生產(chǎn)效率，提高企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。
3.2 自動(dòng)化焊接專(zhuān)機(jī)
在進(jìn)行大型機(jī)械設(shè)備的大規(guī)模、大批量生產(chǎn)制造過(guò)程中，通常采用自動(dòng)化焊接專(zhuān)機(jī)作為輔助完成生產(chǎn)。自動(dòng)焊接專(zhuān)機(jī)在進(jìn)行焊接作業(yè)過(guò)程中，具有非常強(qiáng)的焊接控制能力，在實(shí)際應(yīng)用中，將傳感器、電子電路安裝其中，能夠?qū)φ麄€(gè)焊接專(zhuān)機(jī)的焊接作業(yè)過(guò)程進(jìn)行全自動(dòng)化的跟蹤[3]。除以上之外，還可結(jié)合機(jī)械制造生產(chǎn)作業(yè)實(shí)際需求來(lái)對(duì)自動(dòng)化焊接專(zhuān)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以此來(lái)進(jìn)一步提升整個(gè)焊接作業(yè)的工作成效。將其應(yīng)用于自動(dòng)焊接和旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，一般選擇雙絲焊接技術(shù)作為主要焊接方式。相比較于以往傳統(tǒng)模式下的手工操作技術(shù)而言，通過(guò)雙絲焊接技術(shù)，進(jìn)一步提升了機(jī)械制造生產(chǎn)效率，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)焊縫斷弧問(wèn)題起到了一定的避免作用，與此同時(shí)，雙絲焊接技術(shù)在進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)的烙深相對(duì)比較深，更能突出焊縫在其中的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)，能夠應(yīng)用于直線、曲線等多種類(lèi)型焊縫焊接作業(yè)中，具有非常高的焊接工作效率，在實(shí)際焊接作業(yè)時(shí)，焊件變形越小越能保證焊接作業(yè)質(zhì)量，特別適用于規(guī)模化機(jī)械加工生產(chǎn)作業(yè)中。從整體上來(lái)講自動(dòng)化焊接專(zhuān)機(jī)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，還具有非常高的智能化程度，主要體現(xiàn)在將更高等級(jí)傳感器應(yīng)用于自動(dòng)焊接中，能夠?qū)崿F(xiàn)人與機(jī)器之間的互動(dòng)，根據(jù)需求來(lái)調(diào)節(jié)其中的參數(shù)信息，更好的將自動(dòng)化焊接專(zhuān)機(jī)的作用發(fā)揮于實(shí)際機(jī)械制造生產(chǎn)中。
3.3 焊縫跟蹤技術(shù)
焊接機(jī)器人在焊接時(shí)，為保證焊縫軌跡的準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行焊接縫隙實(shí)時(shí)跟蹤，機(jī)器人焊接時(shí)要能夠及時(shí)改變調(diào)整機(jī)器人焊接姿態(tài)情形，向著縮小焊接熱變形、減小軌跡偏差的方向補(bǔ)償，這樣能夠確保焊接質(zhì)量，該技術(shù)目前已經(jīng)普遍用于機(jī)器人焊接的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。（1 ）被動(dòng)式為主的視覺(jué)傳感器，能夠及時(shí)提取焊接縫隙邊緣區(qū)域和金液熔池區(qū)域的圖像信息，從而使機(jī)器人焊接過(guò)程中的軌跡能夠隨著關(guān)節(jié)移動(dòng)而糾偏。（2 ）主動(dòng)式視覺(jué)傳感器處理后的激光條紋圖像，機(jī)器人焊接視覺(jué)傳感器所采集的圖像信息都是關(guān)于焊縫特征的變化情況，通過(guò)觀測(cè)和分析可以得到焊接空間坐標(biāo)的焊縫軌跡路徑。
3.4 自動(dòng)化在線監(jiān)測(cè)技術(shù)
為了提高焊接產(chǎn)品的質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)焊接產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)，而在傳統(tǒng)焊接技術(shù)生產(chǎn)過(guò)程中，檢測(cè)工作主要由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，實(shí)際檢測(cè)需要通過(guò)復(fù)雜的工序?qū)嵤凑找欢ǖ念l次進(jìn)行抽檢，無(wú)法對(duì)每一件產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，所以無(wú)法確保每一件產(chǎn)品的質(zhì)量。采用自動(dòng)化焊接技術(shù)能夠及時(shí)反饋質(zhì)量信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化在線監(jiān)測(cè)，對(duì)焊接的每一件產(chǎn)品進(jìn)行精準(zhǔn)地檢測(cè)，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。
4未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
隨著近年我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在自動(dòng)化焊接領(lǐng)域中，各種焊接設(shè)備類(lèi)型也因此獲得相應(yīng)的研究和發(fā)展，從以往傳統(tǒng)焊接工作中所使用的焊接機(jī)械手、座椅式位移計(jì)等逐步發(fā)展至今天比較智能化、系統(tǒng)化的焊接操作設(shè)備；對(duì)于焊接操作機(jī)，也逐步迎合時(shí)展對(duì)機(jī)械設(shè)備提出的需求，通過(guò)以上能夠看出當(dāng)前所使用的自動(dòng)化焊接設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越滿(mǎn)足機(jī)械制造提出的生產(chǎn)需求，不斷優(yōu)化和改進(jìn)，降低在以往手工作業(yè)模式下對(duì)工人身體帶來(lái)的危害影響，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，更好的滿(mǎn)足當(dāng)前對(duì)質(zhì)量方面提出的要求，對(duì)提升企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力起到非常關(guān)鍵的作用。
結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們的生活水平在不斷提升，人們對(duì)各種事物的探索越來(lái)越深入，工業(yè)制造業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)非常大的比重，從事制造業(yè)生產(chǎn)的工作人員數(shù)量也較多，就焊接技術(shù)操作而言，工作人員的工作環(huán)境比較差，容易對(duì)工作人員的身體健康產(chǎn)生影響。實(shí)施自動(dòng)化焊接技術(shù)能夠改善工作人員的工作環(huán)境，提高工業(yè)制造業(yè)的生產(chǎn)效率，降低工業(yè)生產(chǎn)成本，有助于促進(jìn)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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1、前言
扁平電纜超聲波焊接早期采用人工方法,工人將扁平電纜與接插件對(duì)住放于工作臺(tái)上,手將之對(duì)準(zhǔn)焊頭,然后腳踩腳踏開(kāi)關(guān),焊機(jī)低頭焊一點(diǎn)后抬頭,人工再移動(dòng)扁平電纜與接插件,再腳踩腳踏開(kāi)關(guān)再焊…….這樣一一焊接。這種純手工,除了質(zhì)量方面出差錯(cuò)率高外,人的勞動(dòng)強(qiáng)度相當(dāng)大,容易疲勞操作。
隨著目前數(shù)控設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng),我們對(duì)此類(lèi)工作也有了數(shù)控工作臺(tái)想法:一次性裝夾,一個(gè)按鈕焊機(jī)自動(dòng)完成焊接工作。這樣質(zhì)量準(zhǔn)確率高本文由收集整理,又降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
2、功能
扁平電纜超聲波自動(dòng)焊接工作臺(tái)主要是用于扁平電纜與接插件之間的自動(dòng)焊接,并且還可以通過(guò)更換夾具的方式來(lái)適應(yīng)扁平電纜與不同接插件之間的焊接,從而達(dá)到提高產(chǎn)品生產(chǎn)能力的需求。
3、設(shè)備組成與選型
該設(shè)備主要包括以下幾個(gè)部分:電氣控制部分、軟件部分、伺服電機(jī)控制滾珠絲杠傳動(dòng)等機(jī)械部分等。
伺服電機(jī)選擇臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)ecma-c30807ps（自帶轉(zhuǎn)軸編碼器,編碼器精度為1/10000）,功率為0.75kw,額定電流為5.1a,電機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min;伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選擇臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器acs-a0721-ab,具有內(nèi)部回原點(diǎn)功能。plc模塊選用高速脈沖輸出型（10hz～200khz）,dvp40eh00t2;7寸觸摸屏選用7寸彩色觸摸屏dop-b07s211。
4、設(shè)備的電氣部分工作原理
4.1 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
由于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有良好的速度與位置控制的特點(diǎn),因此常用于需要精密控制的系統(tǒng)傳動(dòng)中。伺服驅(qū)動(dòng)器本身接受plc脈沖指令即脈沖的個(gè)數(shù)及頻率,分別控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度和速度。
伺服位置閉環(huán)系統(tǒng):plc來(lái)的指令脈沖經(jīng)過(guò)電子齒輪輸入到偏差計(jì)數(shù)器,偏差計(jì)數(shù)器計(jì)算該脈沖個(gè)數(shù)（作為給定值）,與另一輸入反饋脈沖個(gè)數(shù)（即伺服電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)軸編碼器輸出的脈沖信號(hào)）相比較,通過(guò)pid閉環(huán)控制原理來(lái)控制調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的運(yùn)行,直到輸入脈沖與反饋脈沖個(gè)數(shù)相同。
4.2 回原點(diǎn)
臺(tái)達(dá)ab系列伺服系統(tǒng)特有內(nèi)部回原點(diǎn)功能,伺服馬達(dá)回零動(dòng)作規(guī)劃均由伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)p1-47設(shè)定規(guī)劃,plc不需發(fā)送脈沖即可完成,并可以定位于編碼器的z相脈沖,定位遠(yuǎn)比plc回原點(diǎn)精度高。plc只需發(fā)出回原點(diǎn)觸發(fā)信號(hào)和等待伺服回原點(diǎn)完成信號(hào),然后將內(nèi)部脈沖存儲(chǔ)器d1336和d1337清零、復(fù)位一些中間狀態(tài),從而結(jié)束回原點(diǎn)過(guò)程。
4.3 程序的主要工作過(guò)程分析
同樣自動(dòng)設(shè)備也要達(dá)到人工焊接過(guò)程:對(duì)準(zhǔn)首點(diǎn)焊接,走一步焊機(jī)再低頭焊接,抬頭后再走一步,再焊…..直到全部焊完。
(1)準(zhǔn)確走位是第一要素。
針對(duì)1、2、3、4四個(gè)工位,分為（1、2）和（3、4）兩組,一組一組工作。四個(gè)工位初點(diǎn)采用絕對(duì)定位編程,每個(gè)工位各焊點(diǎn)間走位,采用相對(duì)走位編程,它們的相對(duì)位移值對(duì)應(yīng)接插件的每一種型號(hào),扁平電纜很多種,基本三種距離值,兩個(gè)寬片間距、寬片和窄片間距和其余等寬的窄片等距離。焊機(jī)絕對(duì)走位到每一工位初始焊點(diǎn),再就是相對(duì)走位到其他焊點(diǎn)。如果一直采用絕對(duì)走位,位移值一直累加,容易出錯(cuò)。不像相對(duì)位移值對(duì)應(yīng)接插件的每一種型號(hào),是固定值,簡(jiǎn)單明了。那么換型號(hào),只要把相對(duì)位移值更換即可,每個(gè)工
位的絕對(duì)位移值基本不變。
自動(dòng)程序構(gòu)架:基本從中心點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)行,分為左啟動(dòng)和右啟動(dòng)。左啟動(dòng),先到工位1初點(diǎn),一步一步把工位1焊點(diǎn)焊完,再快速移動(dòng)到工位2,再一步一步把工位2焊點(diǎn)焊完,最后返回中心點(diǎn)。同樣右啟動(dòng),先到工位3初點(diǎn),一步一步把工位3焊點(diǎn)焊完,再快速移動(dòng)到工位4,再一步一步把工位4焊點(diǎn)焊完,最后快速返回中心點(diǎn)。工位間的移動(dòng)速度,參數(shù)畫(huà)面可人工設(shè)定,最高200毫米每秒=200khz;工位內(nèi)焊點(diǎn)間的移動(dòng)10khz,由程序內(nèi)部指定。
(2)反向串動(dòng)消除滾珠絲杠間隙誤差。
(3)上電回原點(diǎn)和復(fù)位回原點(diǎn)都為消除累計(jì)誤差。
(4)保證焊接質(zhì)量和安全因素更重要。
伺服每走到位后均會(huì)發(fā)出焊接信號(hào),但何時(shí)焊接完成,如何得到這樣的信號(hào)才是關(guān)鍵,準(zhǔn)確得到后才能走下一步。焊機(jī)低頭不能走位在程序中各處連鎖,以保證焊機(jī)焊頭不被打斷,造成安全事故,并且焊機(jī)焊頭屬貴重器件。
(5)除了準(zhǔn)確性、可靠性、安全性考慮,還有其他一些智能性。
改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)化工裝備制造業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但由于各種原因，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)多數(shù)壓力容器制造企業(yè)，其制造加工手段現(xiàn)代化、自動(dòng)化和專(zhuān)業(yè)化程度仍顯不足，壓力容器制造加工方式仍處于低端低層次水平，壓力容器制造企業(yè)的效益產(chǎn)能多依靠勞動(dòng)力的巨大消耗來(lái)?yè)Q取，壓力容器加工成本高，經(jīng)濟(jì)效益低，產(chǎn)品品質(zhì)不足。在此背景下，革新傳統(tǒng)壓力容器制造方式、推廣應(yīng)用智能自動(dòng)化工裝設(shè)備生產(chǎn)線具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在不較大調(diào)整壓力容器制造廠現(xiàn)有組織架構(gòu)、資源配置的前提下，更新自動(dòng)焊割工裝設(shè)備（特別是焊接設(shè)備及焊接輔機(jī)），是迅速提高公司競(jìng)爭(zhēng)力、提升壓力容器產(chǎn)品品質(zhì)的最有效手段，對(duì)推動(dòng)壓力容器制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步意義顯著。
1傳統(tǒng)制造工藝分析
1.1材料切割工藝使用數(shù)控火焰切割機(jī)進(jìn)行筒體鋼板下料，使用刨邊機(jī)進(jìn)行不銹鋼筒體鋼板下料，使用手工氣割方法進(jìn)行碳鋼筒體開(kāi)孔切割，使用手工等離子切割方法進(jìn)行不銹鋼筒體開(kāi)孔切割，使用數(shù)控火焰切割機(jī)進(jìn)行保溫支撐圈、裙座、鞍座等零部件下料。1.2筒體組對(duì)工藝使用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行筒體組對(duì)，即利用千斤頂、多功能卡具、倒鏈等工機(jī)具進(jìn)行人工組對(duì)。1.3焊接工藝DN1000以上筒體外環(huán)縫和DN1200以上筒體內(nèi)環(huán)縫使用埋弧自動(dòng)焊接方法，DN1000以下筒體外環(huán)縫和DN1200以下筒體內(nèi)環(huán)縫使用手工焊接方法，鞍座、裙座等部件使用氣體保護(hù)焊接方法，接管、法蘭組焊以及所有管嘴安裝采用手工焊接方法，單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)焊覆蓋率接近70%。
2改進(jìn)實(shí)施方案
2.1總體要求改進(jìn)切割及焊接工藝方法，提高自動(dòng)焊利用率，以此為指導(dǎo)原則，確立了以縱縫焊接、環(huán)縫焊接、接管法蘭組焊、管嘴安裝（開(kāi)孔）等工序?yàn)楦倪M(jìn)對(duì)象，適當(dāng)配置自動(dòng)化焊割設(shè)備，統(tǒng)籌規(guī)劃壓力容器自動(dòng)化生產(chǎn)線，改善作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)切割和焊接自動(dòng)化，壓力容器自動(dòng)焊覆蓋率達(dá)到95%左右。2.2目標(biāo)效果2.2.1小工件自動(dòng)化預(yù)制實(shí)現(xiàn)DN80~DN400管-管、管-管件（法蘭、90°彎頭、三通、四通）等對(duì)接焊縫和角接焊縫的CO2氣體保護(hù)焊接；實(shí)現(xiàn)人孔法蘭接管環(huán)縫埋弧自動(dòng)焊接；實(shí)現(xiàn)DN400~DN1200較短接管的環(huán)縫連續(xù)埋弧自動(dòng)焊接；實(shí)現(xiàn)DN1200以下法蘭蓋及法蘭（密封面）等板狀圓形工件表面堆焊；實(shí)現(xiàn)觸摸式焊接視屏操作監(jiān)控。2.2.2筒體相貫線自動(dòng)開(kāi)孔和焊接實(shí)現(xiàn)容器馬鞍形開(kāi)孔（坡口）自動(dòng)切割、馬鞍形焊縫自動(dòng)焊接；實(shí)現(xiàn)筒體DN250以上插入式管嘴角接接頭及補(bǔ)強(qiáng)圈搭接接頭自動(dòng)焊接；實(shí)現(xiàn)筒體其他規(guī)則性搭接接頭的自動(dòng)焊接；實(shí)現(xiàn)封頭相貫線開(kāi)孔；實(shí)現(xiàn)觸摸式焊接視屏操作監(jiān)控。2.2.3筒節(jié)縱、環(huán)縫自動(dòng)化焊接實(shí)現(xiàn)DN500~DN5000以上縱、環(huán)縫焊接（焊劑自動(dòng)輸送回收）；實(shí)現(xiàn)整機(jī)聯(lián)動(dòng)和遠(yuǎn)距離無(wú)線操作；實(shí)現(xiàn)觸摸式焊接視屏操作監(jiān)控。外縫埋弧焊機(jī)與內(nèi)縫埋弧焊機(jī)配有觸摸式人機(jī)界面、高清工業(yè)攝像頭、無(wú)線控制式的精密焊接滾輪架或變位機(jī)能夠聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控焊接。2.3實(shí)施方案2.3.1設(shè)置小工件自動(dòng)化預(yù)制工位，需求見(jiàn)表1。2.3.2設(shè)置筒體相貫線割焊工位，需求見(jiàn)表2。2.3.3設(shè)置筒節(jié)縱縫、環(huán)縫自動(dòng)化焊接工位，需求見(jiàn)表3。
3應(yīng)用效果分析
3.1小工件埋弧焊工位應(yīng)用效果分析見(jiàn)表4。3.2小工件二保焊工位應(yīng)用效果分析見(jiàn)表5。3.3筒體相貫線割焊工位應(yīng)用效果分析見(jiàn)表6。需要說(shuō)明的是，保證人孔筒節(jié)圓度是高效使用相貫線割焊工位的必要條件，僅就提高焊接工效而言，精確開(kāi)孔比采用二保焊焊接方法更重要，精確開(kāi)孔是實(shí)現(xiàn)相貫線自動(dòng)焊接的前提，其對(duì)降低壓力容器制造成本作用顯著。3.4筒節(jié)縱縫、環(huán)縫自動(dòng)焊焊接工位應(yīng)用效果分析見(jiàn)表7。
4結(jié)語(yǔ)
改進(jìn)提升后的壓力容器自動(dòng)化生產(chǎn)線由六個(gè)數(shù)字化制造工位組成，需配備專(zhuān)業(yè)維護(hù)人員進(jìn)行常態(tài)維保，此類(lèi)裝備對(duì)操作使用環(huán)境有較高要求，壓力容器制造廠必須設(shè)法減少?gòu)S房煙塵粉塵，特別是探索研究焊縫不清根焊接工藝的應(yīng)用。壓力容器制造廠需制作若干項(xiàng)自動(dòng)焊焊接工藝評(píng)定，后期在生產(chǎn)組織中以最大化提高其設(shè)備利用率為主導(dǎo)，將傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝作為一種輔助補(bǔ)缺的手段。需要說(shuō)明的是，使用該系列裝備并無(wú)助于提升壓力容器制造廠電焊工的手工電弧焊接技能，該智能化自動(dòng)焊接設(shè)備的操作者僅是操作工而非電焊工，應(yīng)用此智能自動(dòng)化割焊裝備，可顯著提升國(guó)內(nèi)壓力容器制造自動(dòng)化水平，推動(dòng)壓力容器裝備制造行業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展階段。
作者：于盛開(kāi) 單位：新疆煉化建設(shè)集團(tuán)有限公司
關(guān)鍵詞：天然氣；管道；施工；焊接
引言
天然氣是我國(guó)重要的能源之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們?nèi)粘Ｉ钪卸颊紦?jù)著重要的地位。隨著天然氣的普遍使用，天然氣管道建設(shè)項(xiàng)目也逐漸增多，在天然氣管道建設(shè)過(guò)程中需要應(yīng)用焊接技術(shù)保證管道的嚴(yán)密性，防止天然氣的泄露。目前，我國(guó)普遍應(yīng)用的焊接技術(shù)有：手工焊、半自動(dòng)焊及自動(dòng)焊。在天然氣管道施工中，只有不斷提高焊接技術(shù)水平，才能確保管道施工質(zhì)量。
1手工焊技術(shù)
手工焊是最早在天然氣管道施工中被使用的焊接技術(shù)。該技術(shù)具體要分為下向焊技術(shù)和上向焊技術(shù)。上向焊是最初傳統(tǒng)的手工焊接技術(shù)，隨著技術(shù)水平的不斷提高，下向焊技術(shù)以其效率高、質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)逐漸代替了上向焊技術(shù)。如圖1所示為上向焊與下向焊示意圖。在下向焊技術(shù)中根據(jù)焊接條件不同又分為多種焊接技術(shù)，其中目前最常用的是低氫下向焊接技術(shù)和纖維素下向焊接技術(shù)。低氫下向焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是沖擊力強(qiáng)、焊縫質(zhì)量好，能夠保證天然氣管道的質(zhì)量。但是該項(xiàng)技術(shù)難度較大，并且焊接過(guò)程中融化速度較慢。與低氫下向焊接技術(shù)相比，纖維素下向焊接技術(shù)在工藝上較為簡(jiǎn)單，并且熔透能力強(qiáng)、焊接背面成型較好，同時(shí)，對(duì)于保證天然氣管道質(zhì)量有積極作用，因此，在天然氣管道施工中被廣泛應(yīng)用。俗話說(shuō)，事物都有兩面性，纖維素下向焊接技術(shù)也有其不足之處，比如焊條熔敷金屬后會(huì)擴(kuò)散大量氫，在焊接過(guò)程中必須要對(duì)溫度有較強(qiáng)的把控，否則很可能會(huì)出現(xiàn)冷裂紋，影響天然氣管道的整體質(zhì)量。
2半自動(dòng)焊接技術(shù)
在國(guó)外半自動(dòng)焊接技術(shù)被廣泛應(yīng)用，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)也從美國(guó)引入了半自動(dòng)焊接技術(shù)。與手工焊接技術(shù)相比，它的應(yīng)用大大提高了施工效率，逐漸成為天然氣管道施工中最為常用的焊接技術(shù)。但是，半自動(dòng)焊接技術(shù)也有其弊端，就是它的焊縫質(zhì)量并不高，因而通常都將其應(yīng)用于蓋面焊接和填充物的焊接。半自動(dòng)焊接技術(shù)中最常用的兩種技術(shù)是CO2活性氣體保護(hù)焊技術(shù)和自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊。CO2活性氣體保護(hù)焊技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)就是效率高、焊接質(zhì)量好，并且由于其熔滴過(guò)渡成型過(guò)程是通過(guò)電壓基值和峰值控制的，因此焊接過(guò)程穩(wěn)定性較強(qiáng)。但是在應(yīng)用CO2活性氣體保護(hù)焊技術(shù)時(shí)要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)速進(jìn)行控制，盡量保證風(fēng)速低于2m/s，有利于施工的順利進(jìn)行。自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊能夠降低熔池中氮元素對(duì)焊接的影響，因而，其焊接性能較強(qiáng)，同時(shí)它與其他焊接技術(shù)相比，焊接成本較低。但是，自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊的焊縫質(zhì)量較差，要想提高其焊縫質(zhì)量，就要通過(guò)改變相關(guān)參數(shù)。具體參數(shù)調(diào)整如表1所示。
3自動(dòng)焊技術(shù)
自動(dòng)焊技術(shù)就是指在焊接過(guò)程中完全借助機(jī)械設(shè)備進(jìn)行，其焊接效率和焊接質(zhì)量都較高。但是考慮到機(jī)械設(shè)備投資過(guò)高，并且設(shè)備在后期的維修費(fèi)用也很高，因此，目前沒(méi)有收到普遍應(yīng)用。常見(jiàn)的自動(dòng)焊技術(shù)有：實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)自動(dòng)焊接、藥芯焊絲自動(dòng)焊接技術(shù)等。在天然氣管道施工中一般大型管道焊接才會(huì)使用實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)自動(dòng)焊接技術(shù)，并且在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)對(duì)外部環(huán)境要求較高，由于室外的風(fēng)速會(huì)嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，因此在采用該技術(shù)施工時(shí)要搭設(shè)防風(fēng)棚。藥芯焊絲自動(dòng)焊由藥芯焊絲氣保焊和藥芯焊絲自保焊所組成，其焊接原理和實(shí)心焊絲氣體保護(hù)焊有著異曲同工之處，是目前而言集焊接效率與焊接質(zhì)量于一體的高性能焊接技術(shù)，在天然氣管道施工中常常被應(yīng)用于管道填充以及蓋面焊道上。
4結(jié)束語(yǔ)
總而言之，焊接技術(shù)對(duì)于天然氣管道建設(shè)而言具有非常重要的意義。隨著天氣然使用量的增加，天然氣管道建設(shè)項(xiàng)目也會(huì)越來(lái)越多，我們只有不斷提高施工技術(shù)，加強(qiáng)管道焊接水平，才能保證天然氣的安全運(yùn)輸。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：半自動(dòng)；焊接；方法；長(zhǎng)輸管道
中圖分類(lèi)號(hào)：P755文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、半自動(dòng)焊接方法
半自動(dòng)焊接是焊絲連續(xù)送進(jìn)，電弧的運(yùn)動(dòng)由焊工手工操作的焊接方法，設(shè)備比較簡(jiǎn)單，移動(dòng)方便，焊接準(zhǔn)備時(shí)間短，焊接操作靈活，焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率高，適用于全位置焊接。半自動(dòng)焊接方法很多，目前主要有CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊，藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊及自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊等。為了選出適合于焊接API規(guī)范的大口徑長(zhǎng)輸管道的焊接方法，本文對(duì)目前常用的半自動(dòng)焊接方法進(jìn)行全位置管道焊接的試驗(yàn)研究。
1、CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊接
CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊接采用實(shí)芯鍍銅光焊絲，純二氧化碳?xì)怏w，焊絲本身對(duì)電弧不起保護(hù)作用，完全依靠二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧及熔池，以防止空氣的侵入，同時(shí)二氧化碳?xì)怏w又起到使電弧穩(wěn)定燃燒的作用，由于二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的電弧氣氛是氧化性氣氛，因此對(duì)鐵銹、油污不敏感，焊縫含氫量低，但是對(duì)熔敷金屬的合金元素?zé)龘p嚴(yán)重，所以焊絲中含有較高的錳和硅等合金元素。
2、藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊
藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊的焊絲中含有相當(dāng)于焊條藥皮成分的焊藥，焊絲中的焊藥在電弧燃燒時(shí)產(chǎn)生氣體和熔渣，熔渣堆焊接熔池有保護(hù)作用，氣體具有穩(wěn)定電弧燃燒和保護(hù)電弧氣氛的作用，焊藥中的合金元素對(duì)熔敷金屬有冶金作用，能夠改善焊縫金屬的化學(xué)成分從而改善焊縫金屬的機(jī)械性能。藥芯焊絲氣體保護(hù)焊比實(shí)芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊最大的優(yōu)點(diǎn)是熔敷金屬的機(jī)械性能好，焊縫的熔合性好。
3、自保護(hù)藥芯焊絲焊接
自保護(hù)藥芯焊絲焊接是一種技術(shù)含量很高的焊接方法，該焊接方法完全焊絲中的焊藥在電弧燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體和熔渣保護(hù)電弧和熔池防止空氣的侵入，并使電弧穩(wěn)定燃燒，對(duì)熔池金屬具有冶金作用；該焊接方法與手工電弧焊一樣具有抗惡劣環(huán)境的能力。自保護(hù)藥芯焊絲焊接時(shí)的電弧吹力大，熔深大，熔敷效率高，熔渣少，易清理，焊縫金屬的機(jī)械性能好。生產(chǎn)效率高。自保護(hù)藥芯焊絲下向焊用于管道全位置焊接時(shí)，焊道薄，焊接層次多，后一層焊道對(duì)前一層焊道有熱處理作用，焊接速度快焊縫金屬的機(jī)械性能好。焊縫X射線探傷合格率高。自保護(hù)藥芯焊絲下向焊與合適的管道打底焊工藝相配合用于大口徑長(zhǎng)輸管道的焊接將會(huì)有很好的前途。
二、半自動(dòng)焊焊接質(zhì)量的控制
曲率半徑相對(duì)較大，比較有利于半自動(dòng)焊操作，而現(xiàn)在的焊接對(duì)象管徑小，曲率變化較大，半自動(dòng)焊操作難度增大，焊接質(zhì)量控制要嚴(yán)格。
加大焊接前的管端清理工作，確保管端兩側(cè)25mm內(nèi)的防銹漆和油污清理干凈。管口組對(duì)時(shí)嚴(yán)格控制錯(cuò)邊量，錯(cuò)變量控制在壁厚的0.15倍以?xún)?nèi)。錯(cuò)變量超標(biāo)，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。在管道焊接施工過(guò)程中，應(yīng)考慮環(huán)境溫度、濕度和風(fēng)速對(duì)不同焊接方法的影響，采取必要的措施保證焊接質(zhì)量。在環(huán)境溫度較低且濕度較大的地段，應(yīng)加強(qiáng)焊前預(yù)熱和層間預(yù)熱，減緩焊縫的冷卻速度，使焊縫中的氣體充分溢出；風(fēng)速較大的地方可以制作專(zhuān)用防風(fēng)棚，減小風(fēng)對(duì)焊接過(guò)程的影響。加強(qiáng)焊接材料的管理，嚴(yán)格控制焊接材料的質(zhì)量，杜絕變質(zhì)焊接材料的使用。適當(dāng)加大焊接電流，放慢焊接速度，增加焊接熱輸入，以改善熔渣溢出條件。調(diào)整焊槍角度，正確運(yùn)條，有規(guī)律地?cái)噭?dòng)熔池，促使熔渣與鐵液分離。
選擇合適的焊接坡口角度，對(duì)口間隙不宜過(guò)大，鈍邊不易過(guò)小，焊接電流適當(dāng)，在焊接過(guò)程中要調(diào)整好電流，尤其是在焊縫的5點(diǎn)位和7點(diǎn)位。當(dāng)焊接坡口角度小、鈍邊過(guò)大或?qū)陂g隙過(guò)小時(shí)，應(yīng)加大焊接電流，適當(dāng)放慢焊接速度，增加焊接熱輸入。清根要徹底，每個(gè)接頭點(diǎn)要打平，清根時(shí)，要將根焊道打磨成“U”行槽。
每條焊縫宜采用連續(xù)焊接，不得隨意中斷。如因故中斷，在繼續(xù)焊接前，首先應(yīng)確認(rèn)焊縫無(wú)裂紋，同時(shí)采取預(yù)熱措施，方可繼續(xù)施焊。
三、管道半自動(dòng)焊工藝選擇
1、管道焊接的半自動(dòng)填充蓋面焊
實(shí)心焊絲CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊進(jìn)行全位置焊接時(shí)，要從管道底部引弧向上焊接，每層焊道的厚度較厚，可達(dá)4～5mm，焊接速度較慢，每分鐘只有6～10cm，對(duì)有層間溫度要求的材料不能滿(mǎn)足要求，同時(shí)由于CO2氣體保護(hù)焊的熔池冷卻速度快，焊熔深較淺，焊縫的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較高，延伸率和沖擊韌性有所下降，甚至在彎曲試驗(yàn)時(shí)從熔合線發(fā)生斷裂。因此，認(rèn)為實(shí)芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊不適合于X60等材質(zhì)的油氣長(zhǎng)輸管道的焊接。
藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊熔敷金屬的機(jī)械性能雖然好，但是由于熔敷金屬的過(guò)渡為顆粒過(guò)渡，焊工不易掌握，因此也不適合于管道焊接。
自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)下向焊，該方法采用自保護(hù)藥芯焊絲，沒(méi)有外加的保護(hù)氣體，完全依靠焊絲中的焊藥在電弧燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體及熔渣保護(hù)焊接電弧及熔池，并對(duì)熔敷金屬有冶金作用，此方法的電弧吹力較大，焊接熔深大，抗風(fēng)能力強(qiáng)。焊接時(shí)電弧自上而下運(yùn)動(dòng)，焊接速度快，每層熔敷金屬的厚度較小，需要多層多道焊接。
2、管道打底焊工藝
CO2氣體保護(hù)焊由于二氧化碳?xì)怏w對(duì)熔池的冷卻作用，使得短路過(guò)渡時(shí)焊接熔池特別小，容易控制，因此也適合于管道打底焊，近年來(lái)還發(fā)展了專(zhuān)門(mén)用于管道打底焊接的能夠控制電流波形的STT下向焊設(shè)備，已開(kāi)始用于管道打底焊接。不論何種二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊打底方法都有一個(gè)共同的弱點(diǎn)，就是對(duì)管道的組隊(duì)要求高，必須非常嚴(yán)格的控制對(duì)口間隙以及鈍邊，否則容易產(chǎn)生燒穿、未熔合、未焊透等焊接缺陷，另外CO2氣體保護(hù)焊打底要求焊工必須全神貫注的盯著熔池，控制電弧始終在熔池上方燃燒，否則容易產(chǎn)生穿絲現(xiàn)象，也就是焊絲直接穿進(jìn)管道內(nèi)，形成異物，這對(duì)以后的調(diào)試運(yùn)行有極大的危害。
CO2氣體保護(hù)表面張力（STT）下向焊打底。CO2氣體保護(hù)焊的熔滴過(guò)渡在小電流情況下是一種頻率很高的短路過(guò)渡；表面張力過(guò)渡是采用弧焊電源外特性的波形控制技術(shù)，使得焊接規(guī)范隨熔滴的形成、長(zhǎng)大、和過(guò)渡而改變，使熔滴的過(guò)渡不同于一般的短路過(guò)渡需要爆斷小橋，而是依靠表面張力平緩的過(guò)渡到熔池中去，電弧由上而下運(yùn)動(dòng)，不作橫向擺動(dòng)或僅作輕微的橫向擺動(dòng)，這樣可以形成一層薄而均勻的打底焊道。實(shí)踐證明用這種方法進(jìn)行管道打底焊接焊縫成形好，合格率高，焊接效率高。表面張力焊接是CO2焊接技術(shù)的新發(fā)展，特別適合于管道打底焊。
結(jié)束語(yǔ)
半自動(dòng)焊焊接方法是綜合了焊條電弧向下焊的靈活、手法簡(jiǎn)單，焊層薄、缺陷少以及半自動(dòng)藥芯焊絲自保護(hù)向下焊，焊接電流大，熔深大，焊接速度快，自保護(hù)效果好，缺陷少，抗風(fēng)能力強(qiáng)，生產(chǎn)效率高，蓋面層成形美觀的共同優(yōu)點(diǎn)。該焊接方法不僅改變了傳統(tǒng)焊接方法速度慢、焊口合格率低的不足之處，同時(shí)提高了油氣管道工程施工的生產(chǎn)效率和焊口質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】地線；合金；護(hù)套；工藝；分析；控制
一、概述
鐵路貫通地線是鐵路綜合接地系統(tǒng)中的接地主線，用以實(shí)現(xiàn)鐵路通信、信號(hào)、電力、牽引供電等各系統(tǒng)、設(shè)備之間的等電位連接，防止回流電流造成地網(wǎng)電位不相等而引發(fā)測(cè)量、信號(hào)裝置的誤動(dòng)或拒動(dòng)，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行和人身安全，從而確保鐵路運(yùn)輸行車(chē)安全。
鐵路貫通地線工藝結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，由絞合銅導(dǎo)體外緊密包覆一層合金護(hù)套組成。合金護(hù)套是確保鐵路貫通地線電性能、機(jī)械物理性能、環(huán)保性能、耐腐蝕性能和彎曲性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，它的好壞直接影響貫通地線甚至于整個(gè)綜合接地系統(tǒng)的使用安全，因此它的工藝實(shí)現(xiàn)在整個(gè)鐵路貫通地線中至關(guān)重要。
本文著重從合金護(hù)套工藝技術(shù)角度逐一進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的控制實(shí)現(xiàn)方法。
二、合金護(hù)套材料的確定
1、鐵路貫通地線合金護(hù)套的技術(shù)要求如表1：
2、根據(jù)表1的技術(shù)要求，同時(shí)考慮到材料的加工性能，確定合金護(hù)套采用的材料是黃銅合金材料。該材料的主要成份是銅和鋅，它具有較高的耐腐蝕性能，同時(shí)具備較高的強(qiáng)度和塑性，能良好地承受冷、熱壓力加工，可以滿(mǎn)足鐵路貫通地線的使用要求。
三、合金護(hù)套的工藝控制
1、傳統(tǒng)工藝
黃銅合金材料如何緊密包覆在導(dǎo)體外面目前還沒(méi)有成熟的工藝。傳統(tǒng)的工藝主要有兩種：
1）連軋連鑄工藝。此工藝可滿(mǎn)足無(wú)縫、緊密包覆導(dǎo)體的工藝要求，但由于是合金材料，組成材料的熔點(diǎn)不一致，使其工藝溫度控制很難達(dá)到要求，產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)厚度不均勻、偏心等質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)由于溫度高，導(dǎo)致熔點(diǎn)低的材料成分有揮發(fā)現(xiàn)象，使材料性能有所下降，并且不具備連續(xù)生產(chǎn)條件。
2）傳統(tǒng)的縱包焊接工藝。由于銅合金帶材厚度為1.0mm，且硬度大，變形困難，傳統(tǒng)的工藝變形方法易造成合縫不穩(wěn)定，導(dǎo)致偏弧、穿洞等焊接缺陷，不能保證產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)斐珊艽罄速M(fèi)，再者焊接電流的大小和焊弧位置靠目測(cè)和人工調(diào)整，根本無(wú)法有效控制和跟蹤焊接質(zhì)量。
因此，目前傳統(tǒng)的工藝方法還無(wú)法滿(mǎn)足合金地線連續(xù)穩(wěn)定正常生產(chǎn)的要求，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的影響。為確保鐵路貫通地線合金護(hù)套能整體無(wú)縫緊密包覆在導(dǎo)體外，且滿(mǎn)足合金護(hù)套的技術(shù)要求，我們根據(jù)黃銅合金材料的特點(diǎn)，確定鐵路貫通地線合金護(hù)套的工藝控制按銅合金帶分切面刮削處理、銅合金帶縱包變形包覆導(dǎo)體、銅合金帶縱包縫隙自動(dòng)焊接以及銅合金護(hù)套的定形四個(gè)階段進(jìn)行。
1、銅合金帶分切面刮削處理
由于銅合金帶分切面有毛邊，在受力縱包變形時(shí)，極易產(chǎn)生不規(guī)則翹起的銅合金細(xì)絲，導(dǎo)致合縫成形焊接時(shí)，焊弧瞬間短路產(chǎn)生很大的短路電流，造成焊縫表面產(chǎn)生穿透性的孔洞，因此在銅合金帶變形前先利用兩組帶有穩(wěn)定限位的刮刀組成刮削裝置，分別刮削走行平穩(wěn)的銅合金帶左、右側(cè)分切面，去除毛邊，使銅合金帶的左、右兩側(cè)分切面光滑平整，保證銅合金帶變形合縫后縫隙均勻穩(wěn)定。
2、銅合金帶縱包變形包覆導(dǎo)體
由于銅合金帶硬度大，厚度為1.0mm，因此它的縱包變形采用的是由優(yōu)質(zhì)模具鋼制作并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理而成的變形模具――軋輥來(lái)完成。軋輥由水平輥和立輥組成，它的圓弧尺寸、開(kāi)槽位置和深度都是根據(jù)銅合金帶寬和后續(xù)的變形外徑來(lái)設(shè)計(jì)確定的。為保證合金帶材變形走行平滑、順暢且變形穩(wěn)定，各變形輥之間的距離是按照一定比例間隔前后順序排列的。
銅合金帶縱包變形主要包含以下三個(gè)階段。
1）銅合金帶U形變形階段
通過(guò)兩道立輥、一道水平輥將銅合金帶進(jìn)行初步擠壓變形，使銅合金帶的左右兩側(cè)邊沿向上翻起，且銅合金帶的中部呈弧形下凹，最后由平板形變?yōu)閁形。
2）銅合金帶圓形變形階段
采用三道立輥、四道水平輥將銅合金帶進(jìn)一步整形。通過(guò)水平輥?zhàn)笥覉A弧尺寸由大到接近定徑尺寸的漸變和立輥上下圓弧尺寸由大到接近定徑尺寸的漸變，使銅帶在變形過(guò)程中，受到上下、左右均勻的擠壓力，逐漸將銅合金帶材由U形變?yōu)閳A弧狀，隨著圓弧合縫間隙的逐步縮小，最后變?yōu)轭?lèi)圓形狀態(tài)，縱包于銅導(dǎo)體外表面。
3）合金護(hù)套成型階段
銅合金帶經(jīng)過(guò)多次軋輥?zhàn)冃危v向包覆于銅導(dǎo)體外表面后，經(jīng)三道水平輥對(duì)合縫后的圓形銅合金管進(jìn)行固定，確保圓形銅合金管的合縫位置控制穩(wěn)定準(zhǔn)確，為下一步的自動(dòng)焊接作好了準(zhǔn)備。
3、銅合金帶縱包縫隙自動(dòng)焊接
合金護(hù)套成型后，啟動(dòng)已設(shè)定好焊接工藝參數(shù)的焊接裝置，將焊槍始終處于合縫的中心線上；對(duì)圓形銅合金管的合縫進(jìn)行在線自動(dòng)焊接；自動(dòng)焊接的控制系統(tǒng)采用PLC可編程控制器為核心控制單元，對(duì)焊接速度、焊接電流通過(guò)可編程的PLC進(jìn)行自動(dòng)跟蹤控制；合縫進(jìn)行在線自動(dòng)焊接時(shí)，焊槍與焊縫的相對(duì)位置實(shí)施自動(dòng)跟蹤和監(jiān)視，控制信息經(jīng)過(guò)顯示器監(jiān)視系統(tǒng)采集反饋到焊槍自動(dòng)控制系統(tǒng)，焊槍可自動(dòng)調(diào)整位置，保證焊弧始終處于焊縫中心位置，并使得在同一焊接速度下，焊接電流穩(wěn)定，保證焊接質(zhì)量。焊接時(shí)采用氬氣作為保護(hù)氣體，可以隔絕空氣對(duì)電弧和熔池產(chǎn)生的不良影響，減少合金元素的燒損，確保焊縫平整、無(wú)缺陷。
4、合金護(hù)套的定形
焊接完成后的圓形銅合金管進(jìn)入兩道立輥組成的環(huán)形凹槽內(nèi)，進(jìn)行最終整形；再通過(guò)由硬質(zhì)合金制作而成的縮徑拉拔裝置使銅合金護(hù)套緊密包覆在導(dǎo)體外，形成光滑圓整、線徑均勻一致的銅合金護(hù)套，克服了變形焊接過(guò)程中可能導(dǎo)致的線徑不均勻、不圓整的問(wèn)題，確保鐵路貫通地線接地電阻小于1Ω。
四、結(jié)束語(yǔ)
本文根據(jù)鐵路貫通地線合金護(hù)套的使用要求，分別從護(hù)套材料的選擇和護(hù)套工藝實(shí)現(xiàn)的角度進(jìn)行了分析，確定了鐵路貫通地線銅合金護(hù)套工藝控制的四個(gè)階段分別為銅合金帶分切面刮削處理階段、銅合金帶縱包變形包覆導(dǎo)體階段、縱包縫隙自動(dòng)焊接階段以及合金護(hù)套定形階段。該工藝控制采用的變形軋輥組成的變形裝置使銅合金帶變形合縫的穩(wěn)定性大大提高；采用的自動(dòng)跟蹤焊接裝置，操作簡(jiǎn)單，克服了人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，保證了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定可靠，充分滿(mǎn)足了鐵路貫通地線產(chǎn)品技術(shù)要求，同時(shí)由于變形穩(wěn)定可靠，焊接自動(dòng)跟蹤，有效提高生產(chǎn)速度，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，提高了效率和經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
只有保證較高的焊接質(zhì)量，才能保證各種壓力容器的安全運(yùn)行，防止各種事故的出現(xiàn)，最大程度保障操作人員的安全。因此，不斷分析研究各種新型的焊接技術(shù)，提高焊接技術(shù)的水平，是各壓力容器制造廠家十分關(guān)注的課題。而通過(guò)不斷的研究與努力，近些年來(lái)，我國(guó)的壓力容器焊接技術(shù)也取得一定的發(fā)展與進(jìn)步，涌現(xiàn)出不少新型的焊接技術(shù)。本文，我們即圍繞壓力容器焊接新技術(shù)進(jìn)行分析，并研究其具體應(yīng)用。
一、窄間隙埋弧焊技術(shù)分析及應(yīng)用
在實(shí)際制作壓力容器的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到壓力容器壁較厚，例如厚度超過(guò)100mm的情況。在這樣的現(xiàn)實(shí)情況之下，如果利用以往的焊接技術(shù)，使用常規(guī)的U型坡口的方式進(jìn)行焊接，很難達(dá)到令人滿(mǎn)意的焊接效果，影響到壓力容器的最終品質(zhì)。并會(huì)浪費(fèi)大量的寶貴資源，例如能源和人力、時(shí)間等。但新型窄間隙埋弧焊技術(shù)的應(yīng)用，可以使這一難題迎刃而解。
1、窄間隙埋弧焊。窄間隙埋弧焊技術(shù)是在傳統(tǒng)焊接方法和工藝基礎(chǔ)上發(fā)展得到的，綜合利用了特殊的焊絲和保護(hù)氣，以及先進(jìn)的導(dǎo)入技術(shù)和焊縫自動(dòng)跟蹤技術(shù)等。應(yīng)用以來(lái)，不少企業(yè)都在積極的關(guān)注并應(yīng)用窄間隙焊接技術(shù)。但是，厚壁壓力容器的焊接質(zhì)量需要具備較好的穩(wěn)定性，一旦出現(xiàn)焊接缺欠，修復(fù)小間隙的焊縫十分困難，極易導(dǎo)致無(wú)法處理而最終予以切斷，降低了生產(chǎn)效率。
2、窄間隙埋弧焊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和缺陷。應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：（1）焊接速度較快，生產(chǎn)效率較高；（2）節(jié)約了大量資源，例如母材和焊絲以及電能等，可有效降低生產(chǎn)成本；（3）焊接過(guò)程中，前道焊道過(guò)程可以有效的對(duì)后面的工序進(jìn)行預(yù)熱，而后道焊道還可以對(duì)前一道焊道進(jìn)行回火，從而保證焊接的接頭機(jī)械性較高；（4）有效減少殘余應(yīng)力和形變；（5）有利于實(shí)行自動(dòng)化生產(chǎn)制造。（6）熔敷率較高，可以有效提高焊接效率。但是，窄間隙埋弧焊技術(shù)也存在一定的應(yīng)用缺陷，例如后期的修補(bǔ)困難較大，裝配所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)工作人員的技術(shù)水平要求較高等。
3、窄間隙埋弧焊技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)。（1）要具備可靠的雙側(cè)橫向，并具有較強(qiáng)的自動(dòng)跟蹤功能；（2）每條焊道與坡口側(cè)壁的熔合都要保證均勻良好，且因?yàn)槟覆拇蠖嗑哂休^高的含碳量，所以要保證熔入的母材金屬含量要適當(dāng)；（3）焊道要盡量保證薄而寬，以對(duì)過(guò)熱粗晶區(qū)的實(shí)際性能進(jìn)行充分的改善。
二、接管自動(dòng)焊接技術(shù)分析及應(yīng)用
1、接管與筒體自動(dòng)焊接。在傳統(tǒng)的焊接出咯過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)用到馬鞍形狀埋弧焊接設(shè)備，但實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)法滿(mǎn)足 實(shí)際需求， 并且在厚度較大和存在窄間隙坡口的時(shí)候應(yīng)用效果較差。此時(shí)，我們便可以利用接管自動(dòng)焊接技術(shù)。接管馬鞍形埋弧焊接設(shè)備 自動(dòng)化程度各適應(yīng)性都較高，且操作方便，控制迅速。其中，接管的實(shí)際內(nèi)徑采用四連桿夾緊的方式保證自動(dòng)定心；焊接對(duì)象的筒體和接管直徑是焊槍運(yùn)行軌跡的主要參數(shù)，從而保證焊接的自動(dòng)化；同時(shí)，通過(guò)人機(jī)交互的操作界面，可以直接控制各項(xiàng)焊接參數(shù)，有效實(shí)現(xiàn)連續(xù)焊接。而且，利用接管馬鞍形埋弧焊接設(shè)備得到的焊道能夠進(jìn)行自動(dòng)排列；接管馬鞍形埋弧焊接技術(shù)還具有斷點(diǎn)記憶和自動(dòng)復(fù)位的功能；在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，大厚度、窄間隙坡口適合使用超薄大功率焊槍?zhuān)瑢?duì)窄間隙坡口則適合采用一層兩道自動(dòng)埋弧焊方法。
2、接管與封頭自動(dòng)焊接。具體來(lái)分，接管與封頭的焊接有兩種形式，即向心接管和非向心接管的焊接。封頭接管埋弧自動(dòng)焊機(jī) 一共有6 個(gè)懸掛于十字操作機(jī)上的運(yùn)動(dòng)軸。在開(kāi)始自動(dòng)焊接之前，要先進(jìn)行設(shè)備的自動(dòng)定心，利用焊槍在接管的外壁進(jìn)行自動(dòng)尋位，保證焊槍的旋轉(zhuǎn)中心自動(dòng)定位于接管的中心線上。自動(dòng)定心的方式極大的縮短了原有人工定位所花費(fèi)的時(shí)間，提高了工作效率。自動(dòng)定心結(jié)束之后，要通過(guò)焊絲端部進(jìn)行自動(dòng)尋位，將焊縫高度方向上出現(xiàn)的改變記錄下來(lái)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤，完成非向心接管焊接；設(shè)備中還包括了橫向跟蹤傳感器，在焊接的時(shí)候，可以跟蹤接管外壁，使焊絲與坡口側(cè)壁的距離保持較高的一致性。
三、彎管內(nèi)壁堆焊技術(shù)分析及應(yīng)用
在實(shí)際使用過(guò)程中，在經(jīng)歷長(zhǎng)期的使用之后，不少壓力容器的接管內(nèi)壁都會(huì)出現(xiàn)不同程度的腐蝕現(xiàn)象。所以，在制造各種壓力容器的過(guò)程中，需要在其接管內(nèi)壁堆焊不同的不銹鋼耐磨層。但是，在實(shí)際操作過(guò)中，會(huì)極大的提高彎管內(nèi)部堆焊設(shè)備的設(shè)計(jì)難度。在實(shí)際進(jìn)行焊接的時(shí)候，如果對(duì)30°彎管內(nèi)壁的堆焊無(wú)法滿(mǎn)足90°彎管實(shí)際焊接要求的時(shí)候，則需要將90°的彎管分為三部分，對(duì)三部分進(jìn)行分步焊接之后，才能組合在一起，完成對(duì)90°彎管的焊接工作。于是，隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，彎管內(nèi)壁自動(dòng)堆焊技術(shù)開(kāi)始被應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中。
1、30°彎管內(nèi)壁堆焊。30°彎管內(nèi)壁堆焊的具體方式是沿圓周環(huán)自動(dòng)堆焊，具體操作為：自動(dòng)堆焊機(jī)利用5軸進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，按照葉定的數(shù)學(xué)模型對(duì)焊道進(jìn)行自動(dòng)排列。工件保持3軸運(yùn)動(dòng)，第一，保持勻變速旋轉(zhuǎn)，并保證與焊槍的擺幅寬窄變化情況一致相，焊接速度保持恒定；第二，每焊一圈，便對(duì)擺角進(jìn)行變位，保證下一圈焊縫位于與焊槍垂直的平面之內(nèi)；第三，工件焊一圈，進(jìn)行平移變位，保證下一圈焊縫的圓心位于旋轉(zhuǎn)中心。焊接機(jī)頭進(jìn)行2 軸運(yùn)動(dòng)，完成一圈堆焊，焊槍即需要后退一個(gè)位移，然后進(jìn)行下一圈堆焊；焊接的時(shí)候，焊槍要保持變擺幅運(yùn)動(dòng)，保證堆焊層厚度的均勻性和一致性。具體參照的數(shù)學(xué)模型要以彎管的曲率半徑和內(nèi)徑為參考。
2、90°彎管內(nèi)壁堆焊。90°彎管內(nèi)壁堆焊 是沿著彎管母線的縱向自動(dòng)堆焊，具體方法為：將工件安裝在二維變位機(jī)上，通過(guò)工件的旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行焊接；工件翻轉(zhuǎn)，每一條焊道都保持平焊位置；90°彎曲焊槍安裝于三維導(dǎo)軌上，保證焊槍的自動(dòng)變位。
四、結(jié)語(yǔ)
總體來(lái)看，焊接技術(shù)的應(yīng)用效果會(huì)對(duì)壓力容器的最終品質(zhì)產(chǎn)生極大的影響。所以，在實(shí)際制造過(guò)程中，我們要積極的分析研究各種焊接新技術(shù)，并積極的應(yīng)用于實(shí)際制造過(guò)程中，以不斷提高壓力容器的品質(zhì)。我們相信，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和各種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，壓力容器的焊接技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)步一的發(fā)展，壓力容器的最終品質(zhì)也將得到不斷的提高。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵字】水電站；壓力鋼管；自動(dòng)化焊接；工藝探析
壓力鋼管對(duì)水電站的作用十分重要，是水電站的主要組成部分之一。壓力鋼管由于需要承載著較大的水壓力，因此經(jīng)常用于大中型的水電站。對(duì)于大中型水電站而言，水流在多數(shù)情況下是不穩(wěn)定的狀態(tài)，因此對(duì)壓力鋼管的質(zhì)量要求極高。如果使用傳統(tǒng)的焊接方法，就會(huì)極易造成壓力鋼管的焊接質(zhì)量問(wèn)題，因此就需要使用自動(dòng)化焊接的方法來(lái)對(duì)壓力鋼管來(lái)進(jìn)行焊接，保證水電站能夠正常進(jìn)行發(fā)電活動(dòng)。
1 水電站壓力鋼管技術(shù)現(xiàn)狀以及技術(shù)特點(diǎn)
1.1 水電站壓力鋼管的技術(shù)現(xiàn)狀
對(duì)于國(guó)內(nèi)水電站而言，約有80%的水電站壓力鋼管在焊接過(guò)程中仍然是使用焊條電弧焊進(jìn)行焊接。這種方法的勞動(dòng)強(qiáng)度大、技術(shù)含量低、焊接生產(chǎn)率低，同時(shí)采用焊條電弧焊接在拼裝現(xiàn)場(chǎng)，鋼管的縱縫大多數(shù)是使用焊條電弧焊以及埋弧自動(dòng)焊技術(shù)來(lái)進(jìn)行。如果鋼管的直徑大于8.0m，鋼管安裝焊縫的焊接就無(wú)法使用埋弧焊技術(shù)。因此安裝位置的環(huán)縫全位置焊接有95%以上是使用焊條電弧焊技術(shù)來(lái)完成的，只有極少數(shù)水電站使用半自動(dòng)焊接工藝來(lái)進(jìn)行的。
國(guó)外水電站在壓力鋼管的焊接過(guò)程中，為了降低成本、縮短工期，往往是使用效率較高的焊接方法。國(guó)外水電站在壓力鋼管制造焊縫焊接過(guò)程中不僅廣泛使用埋弧焊技術(shù)，同時(shí)還廣泛使用半自動(dòng)立焊技術(shù)、自動(dòng)立焊技術(shù)以及藥芯焊絲電弧焊技術(shù)，安裝環(huán)縫大多數(shù)仍使用焊條電弧焊技術(shù)。
我國(guó)在梨園水電站鋼管（直徑φ12.0m）制作過(guò)程中使用了鋼管自動(dòng)組焊專(zhuān)機(jī)進(jìn)行鋼管的自動(dòng)組裝和焊接，焊縫質(zhì)量?jī)?yōu)良。我國(guó)在黃金坪水電站壓力鋼管安裝施工中，采用鋼管自動(dòng)組焊專(zhuān)機(jī)在引水隧洞內(nèi)對(duì)直徑φ10.0m的鋼管進(jìn)行了自動(dòng)組裝和焊接，并采用整體提升技術(shù)，將下彎斷（每條鋼管下彎斷共10節(jié)鋼管）鋼管在水平段采用自動(dòng)組焊專(zhuān)機(jī)組裝成兩大段（每段5節(jié)）后，用自動(dòng)液壓頂升裝置將其整體頂升至安裝位置進(jìn)行安裝和焊接。大大改善了鋼管安裝現(xiàn)場(chǎng)焊接的施工作業(yè)環(huán)境，提高了工效，施工質(zhì)量?jī)?yōu)良。值得在國(guó)、內(nèi)外水電站直徑φ5.0m以上壓力鋼管施工中廣泛推廣和應(yīng)用。
1.2 水電站壓力鋼管的技術(shù)特點(diǎn)
在建設(shè)水電站的過(guò)程中，由于機(jī)組向大容量高參數(shù)的方向發(fā)展，因此壓力管道的結(jié)構(gòu)尺寸也在不斷增加，目前在建設(shè)水電站的過(guò)程中所使用的壓力鋼管結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)變得十分巨大（向家壩水電站壓力鋼管直徑達(dá)φ14.4m）。因此對(duì)水電站壓力鋼管的質(zhì)量要求也在不斷增加。
壓力鋼管加工無(wú)法全部在工廠中進(jìn)行，一些工作量需要在工地進(jìn)行，例如卷板、組圓、焊接縱縫以及焊接環(huán)縫等工作。由于現(xiàn)場(chǎng)的勞動(dòng)環(huán)境以及勞動(dòng)條件都比較差，水電站壓力鋼管的焊接工作就顯得更加困難。因此改善鋼管焊縫焊接作業(yè)環(huán)境，提高鋼管焊縫自動(dòng)化焊接作業(yè)程度，保證鋼管焊縫的焊接質(zhì)量、提高安全和質(zhì)量管理指標(biāo)，是目前鋼管制造安裝焊接工藝探析的重點(diǎn)。
2 目前水電站壓力鋼管自動(dòng)焊接技術(shù)出現(xiàn)的主要問(wèn)題
2.1 直徑過(guò)大的壓力鋼管無(wú)法使用常見(jiàn)的自動(dòng)焊接技術(shù)
大直徑厚壁的壓力鋼管在進(jìn)行安裝的過(guò)程中，安裝環(huán)縫時(shí)極難以達(dá)到較高的精度，在這樣的情況下就需要自動(dòng)焊接的設(shè)備需要可以按照坡口的尺寸以及錯(cuò)邊的偏差來(lái)對(duì)相關(guān)的工藝參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而降低或是直接消除不均勻的參數(shù)對(duì)于焊接的影響。
2.2 焊縫的位置會(huì)不斷變化
由于在實(shí)際的對(duì)水電站壓力鋼管進(jìn)行自動(dòng)焊接的過(guò)程中，焊縫的位置是會(huì)不斷地變化，因此也就要求焊接系統(tǒng)必須能夠按照焊槍所在的位置進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，以滿(mǎn)足焊接工藝參數(shù)能夠達(dá)到要求，從而實(shí)現(xiàn)壓力鋼管各部分的焊接成型后能夠?qū)崿F(xiàn)基本一致的效果。
2.3 焊縫參數(shù)匹配要求較高
由于壓力鋼管在使用過(guò)程中需要承受極大的壓力，因此焊縫的參數(shù)的匹配要求極高，需要實(shí)現(xiàn)焊接熔池形狀、焊接工藝參數(shù)以及坡口尺寸三者相匹配，從而保證焊縫的質(zhì)量。在這樣的情況下，為了保證焊縫參數(shù)匹配的要求，對(duì)壓力鋼管的焊接自動(dòng)控制技術(shù)難度極大。
3 如何解決水電站壓力鋼管自動(dòng)化焊接工藝中存在的問(wèn)題
3.1 使用實(shí)心焊絲技術(shù)
由于藥芯焊絲技術(shù)的不斷發(fā)展，目前在壓力鋼管的自動(dòng)化焊接過(guò)程中也較多的開(kāi)始使用藥芯焊絲技術(shù)，尤其是自保護(hù)藥芯焊絲技術(shù)。藥芯焊絲相比實(shí)心焊絲，加入了造渣劑、合金劑以及穩(wěn)弧劑，因此就能夠讓壓力鋼管的自動(dòng)化焊接工藝得到極大地改善，將以往焊接過(guò)程中成型差以及飛濺大的特點(diǎn)進(jìn)行較好的克服，讓焊縫的力學(xué)性能更加，其中改善最大的是焊縫的沖擊韌性。
3.2 使用混合氣體進(jìn)行焊接
在使用實(shí)心焊絲焊接的過(guò)程中，為了保證焊接的質(zhì)量，可以使用氬氣聯(lián)合二氧化碳的混合氣體來(lái)保護(hù)焊。在使用氬氣和二氧化碳的混合氣體后，就有電流密度大、明弧、無(wú)渣、熱量集中等特點(diǎn)，在實(shí)際的焊接過(guò)程中可以讓焊縫的抗裂性能更好，質(zhì)量也更好。
3.3 使用高級(jí)焊機(jī)來(lái)進(jìn)行焊接
使用了先進(jìn)的焊接技術(shù)，也需要使用可靠的焊接電源才能夠保證焊接的質(zhì)量。在焊接電源的選擇上，一般是選用美國(guó)林肯DC系列的焊機(jī)。這種焊機(jī)為直流弧焊電源，具有電弧穩(wěn)定、焊縫質(zhì)量有保證以及飛濺少等特點(diǎn)。在實(shí)際的使用過(guò)程中也具有陡平緩三種外特性。在使用小電流時(shí)，電弧也十分穩(wěn)定，在額定電流的狀態(tài)下可以保證100%的暫載率輸出。在使用的范圍上，能夠用作熔化極氣體保護(hù)焊、焊條電弧焊、非熔化極氣電弧焊、藥芯焊絲自保護(hù)焊、碳弧氣刨以及埋弧焊等各種常見(jiàn)的焊接工藝，可以對(duì)水電站壓力鋼管較好的進(jìn)行焊接。
3.4 使用鋼管自動(dòng)組焊專(zhuān)機(jī)對(duì)鋼管及附件實(shí)行全方位埋弧自動(dòng)焊接技術(shù)
鋼管組焊專(zhuān)機(jī)是一種集瓦片組圓、調(diào)圓、自動(dòng)焊接、加勁環(huán)組裝焊接于一體的大型綜合設(shè)備，可適用于鋼管加工廠內(nèi)和鋼管安裝現(xiàn)場(chǎng)的施工。我國(guó)的梨園水電站和黃金坪水電站已成功應(yīng)用。在提高鋼管組裝和焊接工效、保證焊接質(zhì)量和安全施工等方面有了質(zhì)的飛躍，適合在國(guó)、內(nèi)外水電站壓力鋼管制造安裝施工中廣泛推廣和應(yīng)用。
4 結(jié)語(yǔ)
目前我國(guó)的水電站壓力鋼管在使用自動(dòng)化焊接的過(guò)程中，仍然會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，尤其是一些焊接技術(shù)的范圍小，無(wú)法在直徑高于8.0m的鋼管中使用。因此就需要對(duì)自動(dòng)化焊接技術(shù)進(jìn)行討論。文章對(duì)目前水電站壓力鋼管常見(jiàn)的問(wèn)題提出了解決辦法，能夠幫助水電站壓力鋼管的建設(shè)。
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