時代單絲窄間隙埋弧自動焊機技術(shù)方案(林肯配置FOR羅錦2)

1、 時代單絲窄間隙埋弧自動焊機技術(shù)方案時代單絲窄間隙埋弧自動焊機技術(shù)方案一、設(shè)備用途時代單絲窄間隙埋弧自動焊機主要用于鍋爐、壓力容器以及核電制造中的中厚板筒體環(huán)縫和縱縫的焊接，適用于碳鋼、低合金鋼、低溫鋼以及珠光體耐熱鋼等多種材料。二、設(shè)備特點ü 與傳統(tǒng)埋弧焊相比，窄間隙埋弧焊的坡口窄，焊材填充量小，因此焊接效率高、成本低。ü 與窄間隙TIG焊和窄間隙MIG焊相比，窄間隙埋弧焊的焊前準備時間較短，坡口制備要求不高，易于工人掌握。ü 焊接熱輸入小、熱影響區(qū)窄、晶粒長大區(qū)域小，因此殘余應(yīng)力和焊接變形小。ü 窄間隙埋弧焊屬于有規(guī)律的多層焊接，每一層焊縫對前面的焊

2、縫具有回火作用，細化了焊縫金屬的晶粒，因此焊接接頭的韌性較好。ü 由于側(cè)壁熔深一致，母材金屬能夠均勻地稀釋到焊縫中去，因此熱影響區(qū)的寬度和焊縫金屬的成分比較均勻。ü 采用高精度轉(zhuǎn)角式焊槍，具有自動排焊道功能，可進行一層兩道焊，保證側(cè)壁的可靠融合。ü 高精度、長距離、掃描式激光跟蹤系統(tǒng)能夠同時進行橫向和縱向跟蹤，確保焊絲端部到坡口側(cè)壁的距離以及焊絲干伸長度的恒定。ü 絕對值控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r記憶并存儲當前值，具備掉電、出錯記憶功能，當設(shè)備重啟后能記住斷電前所有參數(shù)。三、設(shè)備組成 時代單絲窄間隙埋弧自動焊機主要包括以下幾部分：(1) 時代單絲窄間隙埋弧自動焊

3、機機頭FD11-300NG；(2) 時代窄間隙PLC及伺服控制系統(tǒng)；(3) 原裝進口林肯DC-1000埋弧焊接電源、配套NA-3SF送絲機頭和NA-3S焊接電源控制器；(4) YS-GHS型焊劑輸送回收機（含保溫功能和空氣干燥器）；(5) 時代TZH型重型焊接操作機（具體型號由用戶選配）；(6) 時代TR3可調(diào)式自動防竄滾輪架（具體型號由用戶選配）。四、設(shè)備使用條件和環(huán)境 設(shè)備能在下述環(huán)境、工件形式及條件下穩(wěn)定地使用：² 安裝位置：室內(nèi)。² 設(shè)備應(yīng)遠離劇烈震動、顛簸的場合² 電源：三相五線制，380V±10% 50Hz±1² 環(huán)境溫度

4、：-1045°C² 連續(xù)工作時間：24h五、主要技術(shù)參數(shù)5.1適應(yīng)工件適應(yīng)工件直徑： 1000mm; 適應(yīng)工件壁厚： 300mm ; 坡口角度范圍： 12°（環(huán)縫），35°（縱縫）坡口寬度范圍： 2024mm(底部)5.2適應(yīng)焊絲焊絲直徑： 3.2mm、4.0mm焊絲校直方式： 雙向校直；焊絲校直精度： ±1mm（焊絲伸出長度為40mm）；5.3轉(zhuǎn)角式窄間隙焊槍焊槍寬度： 12mm；焊槍有效長度： 300mm；導(dǎo)電嘴偏角： ±15；每層焊道數(shù)： 填充焊兩道、打底焊一道。5.4焊縫跟蹤焊縫跟蹤方式： 長距離、掃描式激光跟蹤橫向跟蹤精度：

5、 0.30mm高度跟蹤精度： 0.30mm跟蹤十字滑板： 300×300mm5.5林肯埋弧焊接系統(tǒng)項目林肯1、電源類型DC-10002、控制箱NA-3S3、送絲機NA-3SF4、送絲速度（m/min）0.436.85、電流調(diào)節(jié)范圍（A）15010006、電壓調(diào)節(jié)范圍（V）16447、最大空載電壓（V）728、負載持續(xù)率100%5.6 TZH-6X6重型焊接操作機操作機有效行程 ： 6×6 m；橫梁端部承載重量： 500kg；立柱電動旋轉(zhuǎn)角度： ±180°；立柱電動旋轉(zhuǎn)速度： 0.080.8rpm（變頻調(diào)速）；立柱鎖緊方式： 手動鎖緊；橫梁平移速度： 0.

6、171.7m/min（變頻調(diào)速）；橫梁升降速度： 1.5 m/min（恒速）；臺車軌道中心距： 2500mm（軌道P43）；臺車平移速度： 0.242.4m/min（變頻調(diào)速）；5.7 TR3-300可調(diào)式自動防竄滾輪架承載能力： 300噸；筒體直徑范圍： mmmm（由用戶指定）；滾輪轉(zhuǎn)動線速度： 1001100mm/min（變頻調(diào)速）；滾輪材質(zhì)： 鋼；軌道中心距： 2500mm（軌道P43）；焊件中心高調(diào)整范圍： ±35mm（標配）；滾輪直徑： mm（由工件確定）；滾輪組寬度： mm（由工件確定）；防竄精度： 大約±2mm；5.8YS-GHS型焊劑輸送與回收一體機（含保溫

7、功能）回收距離： 416m；回收速度： 612Kg/min；輸送距離： 816m；工作負壓： -12KPa -35KPa；焊劑保溫最高溫度： 130C；焊劑容量： 40Kg；氣源壓力： 0.40.8MPa。六、主要部件介紹6.1時代轉(zhuǎn)角式單絲窄間隙埋弧自動焊機機頭FD11-300NG機頭是窄間隙埋弧自動焊機的核心機構(gòu)，它主要包括300X300跟蹤十字滑板、NA-3SF林肯送絲機頭、焊絲雙向校直器、高精度導(dǎo)電嘴旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、激光跟蹤系統(tǒng)、焊劑輸送回收支架、機頭照明燈、焊絲盤支架等。圖1 時代轉(zhuǎn)角式單絲窄間隙焊機機頭FD11-300NG6.1.1跟蹤十字滑架 跟蹤十字滑架由進口伺服電機控制，用于焊接位

8、置的精確調(diào)整。u 垂直行程： 300mmu 水平行程： 300mm6.1.2雙向焊絲校直器用于校直焊絲以保證焊絲的指向性。6.1.3高精度導(dǎo)電嘴旋轉(zhuǎn)機構(gòu)導(dǎo)電嘴旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括動力裝置伺服電機、高精滾珠絲桿組合傳動機構(gòu)、有效長度為300mm轉(zhuǎn)角式導(dǎo)電板和專用窄間隙導(dǎo)電嘴。滾珠絲桿組合傳動方式屬于線形控制，即專用導(dǎo)電嘴的旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)速度以及旋轉(zhuǎn)方向完全取決于伺服電機的工作狀態(tài)。另外，滾珠絲桿的反向間隙和磨損極小，幾乎可以忽略不計，提高了槍角旋轉(zhuǎn)角度的可靠性和穩(wěn)定性。6.1.4激光跟蹤系統(tǒng)與常規(guī)激光跟蹤方法不同，面向窄間隙埋弧自動焊的激光跟蹤系統(tǒng)具有長距離、掃描式、高精度等特點，焊接過程中激光位移傳感

9、器不是跟蹤焊縫中心，而是根據(jù)槍角的位置同步、分別跟蹤坡口的左右兩側(cè)，保持焊絲端頭到側(cè)壁的距離以及焊絲伸出長度的恒定。 （a）傳統(tǒng)激光跟蹤 （b）窄間隙激光跟蹤圖2 不同激光跟蹤方法的比較由圖2可知，采用傳統(tǒng)的激光跟蹤方法時，隨著焊接過程的進行，當焊接到接近坡口的時候，焊槍中心雖然始終處于坡口中心，但是焊絲端部到側(cè)壁的距離卻發(fā)生了明顯的變化，此時容易出現(xiàn)未熔合、夾渣等缺陷，而針對窄間隙埋弧自動焊的激光跟蹤系統(tǒng)能確保焊絲端部到工件的距離保持恒定，很好地滿足工藝需求。橫向跟蹤 通過伺服傳動機構(gòu)使激光點沿著焊槍中心及坡口兩側(cè)掃描，實時采集檢測點的距離信號，通過PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和軟件濾波（去除因焊縫

10、表面凹凸不平和焊劑滑落在激光點上引起的干擾信號）后，實現(xiàn)焊絲端部到工件側(cè)壁的距離不變，確保焊接過程中焊槍與工件不接觸。 高度跟蹤 激光點每次掃描到焊槍中心后需計算焊絲端部的當前高度，并與焊槍的初始高度比較，以確保多層多道焊時焊絲端部距離焊縫表面的高度始終保持一致。6.2單絲窄間隙埋弧自動焊機PLC數(shù)控系統(tǒng)PLC數(shù)控系統(tǒng)由主控柜、人機界面、手操器等組成。各部分的具體參數(shù)如下： Ø PLC型號： 三菱Q02H系列 Ø 運動控制系統(tǒng)： 三菱QD75系列Ø 人機界面： 三菱 GOT-10系列 Ø 交流伺服驅(qū)動器： 三菱MR-J4系列Ø 交流伺服電機：

11、三菱HF-KP系列 Ø 變頻器： 三菱FR-A700系列Ø 低壓電氣元件： 施耐德電氣、威浦航插、臺灣明緯開關(guān)電源、菲尼克斯接線端子等國內(nèi)外知名品牌單絲窄間隙焊接控制系統(tǒng)采用三菱高性能PLC作為控制核心，采用三菱通訊式定位模塊控制四套交流伺服機構(gòu)。伺服運動系統(tǒng)采用絕對值系統(tǒng)進行設(shè)計，能夠?qū)崟r記憶并存儲當前值，具備掉電、出錯記憶功能，當設(shè)備重新啟動后能夠記住斷電前所有軸的運動參數(shù)。人機界面安裝于機頭上，采用三菱公司高靈敏度、高分辨率的256色觸摸屏，具備中英文菜單，所有焊接參數(shù)和各軸運動參數(shù)的設(shè)置、存儲、調(diào)用和修改都可以方便地在觸摸屏上完成，直觀方便，易學易用。人機界面具有實

12、時監(jiān)控功能，便于用戶監(jiān)控當前焊接層數(shù)、焊縫道數(shù)、導(dǎo)電嘴偏角、各伺服軸位置值和焊接線速度等參數(shù)。縱縫焊接只需要工人輸入“焊接速度”一個參數(shù)，而環(huán)縫操作只需要焊工輸入“工件外徑”、每條焊縫的首尾“搭接長度”、“打底速度”、“填充速度”四個參數(shù)，通俗易懂，非常易于焊工操作，對于焊工的技能要求大為降低。通常一個普通焊工僅需要2個小時的培訓(xùn)就能掌握本設(shè)備所有的操作。焊接過程中激光實時掃描，調(diào)整焊絲端部到側(cè)壁的距離，同時測試焊縫高度，相應(yīng)地實時調(diào)整焊槍的高度。激光跟蹤能夠?qū)崟r跟蹤距離坡口深度5mm的范圍，即當工件還有5mm的深度才需要人工跟蹤，此時焊工打開焊槍前端的紅外指示燈進行人工跟蹤，此時激光跟蹤還可

13、以進行高度跟蹤，直至焊完整條焊縫。安裝在滾輪架上的旋轉(zhuǎn)編碼器能夠?qū)崟r檢測工件的當前角度，經(jīng)過360度且搭接長度后，焊槍自動偏轉(zhuǎn)到另一側(cè)進行另一側(cè)焊道的焊接。如果焊接過程中因為某些原因（如更換焊絲或者補充焊絲）需要暫停焊接時，系統(tǒng)也能夠記憶當前的焊接角度，重新啟動焊接后也能確保搭接和換道的高可靠性。焊接過程中，渣殼自動脫落，無需人工敲打。焊劑回收裝置能夠?qū)⒍嘤嗟奈慈刍竸┗厥盏胶竸┩爸信c剩余焊劑混合使用，提高了焊劑的使用效率。焊接過程中，工人的主要任務(wù)是在每盤焊絲焊完后更換焊絲和補充焊劑，不需要對焊接過程進行任何干預(yù)。因為窄間隙埋弧焊坡口從上到下基本一致，因此焊接參數(shù)（如焊接電流、電弧電壓和焊接

14、速度）也基本一致，所以焊工不需要干預(yù)焊接參數(shù)，這大大降低了工人的勞動強度?？刂葡到y(tǒng)具備報錯功能，當在工人誤操作或者焊接過程中遇到運行故障時，設(shè)備能夠自動停止焊接過程并在人機界面上顯示出故障，方便及時解決當前問題。除參數(shù)輸入需要在人機界面操作外，其余所有操作在遠程控制箱上進行，遠程控制箱具有焊接啟動、焊接停止、報警顯示、急停、送絲和退絲、焊劑輸送和回收控制、各伺服軸的運動控制、操作機各部分的運動控制、防竄滾輪架的聯(lián)合控制等功能。為了便于本地操作，在主控制柜的操作面板上還有操作機各部分的本地運動控制。低壓電器元器件一律采用符合CE認證標準的國內(nèi)外知名品牌。電控柜設(shè)計采用符合CE認證標準的設(shè)計規(guī)范進

15、行設(shè)計，具有電氣元器件物理隔離功能，能夠有效的隔離強電磁的干擾。6.3焊劑輸送與回收裝置懸掛式焊劑回收輸送機、焊劑料斗、不銹鋼管道和連接軟管組成。懸掛式焊劑回收輸送機為主體機器，其懸掛于橫梁尾端，通過安裝于橫梁側(cè)面的不銹鋼回收、輸送管道連接到安裝于機頭部分的焊劑料斗和焊劑回收吸口，由此組成焊劑的自動給料和剩余焊劑回收的焊劑處理系統(tǒng)。懸掛式焊劑回收輸送機在焊劑輸送罐還配置了焊劑加熱保溫裝置，加熱保溫控制有智能溫控儀自動控制。懸掛式焊劑回收輸送機具備本地與遠程操作功能，通過手操器按鈕即可對焊劑回收輸送裝置進行操作。圖3 YS-GHS型焊劑輸送及回收一體機6.4 時代TZH-6X6重型焊接操作機 時

16、代TZH-6X6重型焊接操作機由立柱（包括提升機構(gòu)、滑座部件、防墜落保險裝置及配重部件）、橫梁（包括齒條及橫梁驅(qū)動部件）、電動回轉(zhuǎn)機構(gòu)等組成。圖4 時代TZH-6X6型重型焊接操作機 立柱、橫梁均采用優(yōu)質(zhì)鋼折彎焊接而成，主焊縫采用自動埋弧焊接工藝焊接，整體退火，消除應(yīng)力，退火后整體一次夾裝加工而成，保證了導(dǎo)軌的高精度及其耐磨性，從而使操作機整機穩(wěn)定性得到提高。橫梁工作時運行平穩(wěn)，不會產(chǎn)生影響焊接質(zhì)量的顫動和水平方向的晃動。 橫梁升降機構(gòu)在立柱頂端，提升驅(qū)動裝置包含帶制動器的交流電機、組合蝸輪蝸桿減速箱等，機械傳動系統(tǒng)具有自鎖功能。提升鏈安裝在輸出軸的鏈輪齒上，它的一端與滑動座架相連，另一端與在

17、立柱內(nèi)移動的配重相連。立柱的運動極限位置安裝有電氣限位開關(guān)和機械檔塊，保證設(shè)備的使用安全。 橫梁設(shè)有獨特的防墜落保險裝置，當橫梁發(fā)生意外墜落時，防墜落裝置可以立即自動啟動止住下墜，具有保險作用。防墜落保險裝置是在升降鏈條由于超過使用年限或受到外力撞擊產(chǎn)生斷裂時，保證橫梁不會下墜，防止對設(shè)備和人員造成不必要的損害。本設(shè)備的防墜裝置采用抱立柱軌道方式，其原理是在鏈條斷裂后，拉力杠桿起作用，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)從而使拉簧回復(fù)彈性形變，拉動旋轉(zhuǎn)件旋轉(zhuǎn)，達到抱緊立柱的目的。 操作機滑動座架通過四個定位導(dǎo)向輪在立柱上移動，其余四個導(dǎo)向輪用于固定橫臂，可使其水平移動。橫臂伸縮采用齒輪-齒條傳動，采用變頻電機驅(qū)動，具有調(diào)

18、速范圍大，穩(wěn)定可靠，驅(qū)動精度高等特點。操作機回轉(zhuǎn)支承回轉(zhuǎn)精度高，保證了橫梁伸縮時機頭的下?lián)隙容^小。 立柱可在底座上回轉(zhuǎn)，立柱回轉(zhuǎn)時保證立柱回轉(zhuǎn)面的水平，回轉(zhuǎn)采用變頻器調(diào)速驅(qū)動，速度無級可調(diào)，回轉(zhuǎn)角度范圍為±180°，鎖緊裝置采用手動鎖緊。 時代TZH -6X6重型焊接操作機的臺車軌距2500mm（軌道中心距離/P43），根據(jù)操作機臺車移動距離，配置相應(yīng)的坦克鏈(用戶自配)。操作機臺車行走勻速穩(wěn)定，無打滑、沖擊、抖動現(xiàn)象。操作機橫梁、立柱供電采用拖鏈走線的方式，拖鏈能夠有效保護電纜不受損壞。l 橫梁、立柱矩形軟管留一定空間（焊接電纜、控制線等）；l 操作機頂端設(shè)有吊裝孔，天車

19、可整體吊運該設(shè)備；l 立柱上安裝檢修爬梯便于操作、檢修； l 操作機最高點有警示燈，便于提示起吊作業(yè)；l 操作機控制按鈕安裝在遠程控制箱和主控柜（本地控制）上，主控柜預(yù)留聯(lián)動接口與時代防竄滾輪架或者時代變位機聯(lián)動配套使用；l 窄間隙主控柜、埋弧焊接電源、空氣干燥器等安裝在操作機的底座回轉(zhuǎn)機構(gòu)上。l 設(shè)備配置相序繼電器，具備過壓、欠壓、過流、缺相、亂相等保護功能；機頭操作面板安裝有低壓安全電源插座，備有低壓照明燈和風扇等設(shè)備在使用。6.5 時代TR3-300可調(diào)式自動防竄滾輪架 時代TR3-300可調(diào)式自動防軸向竄動滾輪架是利用主動滾輪與焊件之間的摩擦力帶動工件旋轉(zhuǎn)的變位設(shè)備，工件旋轉(zhuǎn)時從動架的

20、自動升降能防止工件的軸向竄動，可根據(jù)工件直徑大小不同，移動滾輪組，調(diào)節(jié)滾輪中心距。 時代TR3-300可調(diào)式自動防軸向竄動滾輪架由主動滾輪、從動滾輪和檢測架組成，如圖5所示。主動滾輪架的滾輪旋轉(zhuǎn)采用變頻帶制動交流電機，具有調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)動平滑性好，低速特性硬等特點;從動滾輪架采用擺線針輪電機驅(qū)動升降機，根據(jù)檢測架檢測到的工件軸向竄動信號，使?jié)L輪自動升降，糾正工件的軸向竄動。檢測架將工件的軸向竄動量轉(zhuǎn)換成模擬電信號用于調(diào)整升降機的升降。圖5 TR3-300可調(diào)式自動防竄滾輪架時代TR3-300可調(diào)式自動防竄滾輪架的特點1. 采用鋼板焊接而成的框架結(jié)構(gòu)，保證了良好的剛性和工作狀態(tài)中設(shè)備的穩(wěn)定性。2

21、. 滾輪采用鋼輪結(jié)構(gòu)，承載能力大，使用壽命長，并能防止損傷工件。3. 導(dǎo)電裝置采用旋轉(zhuǎn)接導(dǎo)電方式，確保大電流焊接時導(dǎo)電可靠。4. 主動滾輪架上的兩只滾輪分別由兩臺蝸輪蝸桿斜齒輪復(fù)合減速箱驅(qū)動滾輪形成回轉(zhuǎn)驅(qū)動力。5. 從動滾輪架升降機構(gòu)由交流電機、擺線針輪減速器、蝸輪絲桿升降機組成，用于從動滾輪的升降，以達到工件轉(zhuǎn)動時防止其軸向竄動的目的。6. 檢測架由伸縮桿、檢測輪、旋轉(zhuǎn)編碼器、十字拖板、安裝架等組成。檢測輪為一安裝有軸承的鋼輪，直接靠上工件，工件的竄動量由檢測輪通過伸縮桿傳入檢測箱的內(nèi)部。7. 伸縮桿由直線導(dǎo)軌和連接板構(gòu)成，工件的竄動量由檢測輪通過伸縮桿傳入檢測箱的內(nèi)部。把工件竄動的變化量轉(zhuǎn)

22、換成相應(yīng)的電信號并送入防竄控制柜，控制柜內(nèi)的控制器經(jīng)過計算控制防竄滾輪裝置的升降，以達到工件轉(zhuǎn)動時防止其軸向竄動的目的。8. 十字拖板是一個絲杠螺母機構(gòu)，用于手動調(diào)節(jié)檢測輪的位置。安裝架是由方形空心鋼管焊接而成，用于支撐十字拖板和檢測箱等。七、供貨清單序號名稱數(shù)量單位供應(yīng)商1時代單絲窄間隙機頭FD11-300NG1臺北京時代2時代TZH-6X6型重型焊接操作機1臺北京時代3時代窄間隙PLC及伺服控制系統(tǒng)1套北京時代6林肯原裝進口DC-1000埋弧焊接電源1臺LINCON7林肯原裝進口NA-3SF送絲機頭1臺LINCON8林肯原裝進口NA-3S焊接電源控制箱1臺LINCON9焊劑輸送回收裝置（含空氣干燥器和保溫功能）1套無錫遠勝10TR3-300自調(diào)式自動防竄滾輪架1套北京時代11焊機動力電纜（4×16mm2）10米外購12主控柜動力電纜（5×6mm2）10米外購注意：（1） 動力電纜標配長度為10米，如果超過1