數(shù)字化MIG焊在電熱水器內(nèi)膽焊接中的優(yōu)勢(shì)

1、黑文 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文數(shù)字化MIG焊在電熱水器內(nèi)膽焊接中的優(yōu)勢(shì)姓 名： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)： 焊接技術(shù)及自動(dòng)化 班 級(jí)： 焊接 111 2013年11月7日目 錄摘 要1前 言21 電熱水器內(nèi)膽焊接上的問(wèn)題32 我國(guó)電熱水器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展的技術(shù)瓶頸32.1 直縫焊接32.2 環(huán)縫焊接33 數(shù)字化MIG焊技術(shù)特點(diǎn)33.1 焊接過(guò)程控制精確43.2 熔滴噴射過(guò)渡43.3 弧長(zhǎng)維持恒定43.4 可設(shè)定引弧和熄弧專家焊接程序54 數(shù)字化MIG焊技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 54.1 焊接速度快、生產(chǎn)效率高54.2 焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良且穩(wěn)定54.3 操作簡(jiǎn)便易行64.4 故障自檢功能強(qiáng)64.5 易損件少64.6

2、節(jié)能環(huán)保65 數(shù)字化MIG焊技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益分析6結(jié) 論7參考文獻(xiàn)8致 謝 9數(shù)字化MIG焊在電熱水器內(nèi)膽焊接中的優(yōu)勢(shì)摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了我國(guó)電熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及影響其生產(chǎn)線效率提高的焊接速度慢和能耗高等技術(shù)瓶頸，重點(diǎn)介紹了全數(shù)字化MIG焊技術(shù)在電熱水器內(nèi)膽中的應(yīng)用以及數(shù)字化MIG焊接技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：數(shù)字化MIG焊接技術(shù)，電熱水器內(nèi)膽，焊接，優(yōu)勢(shì)前 言重點(diǎn)介紹了數(shù)字化MIG焊技術(shù)的特點(diǎn)，即焊接過(guò)程控制精確、熔滴噴射過(guò)渡、弧長(zhǎng)維持恒定和引弧與熄弧設(shè)定的專家焊接程序等。電熱水器內(nèi)膽直縫和環(huán)縫生產(chǎn)線實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，數(shù)字化MIG焊技術(shù)是一種較先進(jìn)的焊接技術(shù)，它與普通的TIG焊和MIG焊比較

3、，具有焊接速度快和生產(chǎn)效率高，焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良且穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便易行，故障自檢功能強(qiáng)，易損件少及節(jié)能環(huán)保等六大優(yōu)勢(shì)。數(shù)字化MIG焊技術(shù)的研制成功，破解了電熱水器生產(chǎn)線上的技術(shù)瓶頸，有效降低了產(chǎn)品綜合生產(chǎn)成本，大幅度提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。 1. 電熱水器內(nèi)膽焊接上的問(wèn)題內(nèi)膽的焊接的工作量較大、工序也多。目前還不能以全自動(dòng)方式來(lái)生產(chǎn)。一部分工藝雖然可以用全自動(dòng)焊機(jī)來(lái)操作。但目前大多數(shù)這類產(chǎn)品還是使用手工焊接。而用數(shù)控設(shè)備成本又太高。因此目前都采用手工焊接。而手工焊接又造成勞動(dòng)生產(chǎn)率的低下和生產(chǎn)成本的增高，并且造成產(chǎn)品品質(zhì)的不穩(wěn)定。內(nèi)膽的焊接部位由于焊接方法的偏差造成管口被氧化。因?yàn)槎P及漏水，造成觸電，

4、短路的危險(xiǎn)。直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量安全問(wèn)題2. 我國(guó)電熱水器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展的技術(shù)瓶頸我國(guó)自1988年研發(fā)成功第1臺(tái)真正意義上的生活用儲(chǔ)水式電熱水器，到2008年不同型號(hào)的電熱水器生產(chǎn)量達(dá)到了484萬(wàn)臺(tái)。應(yīng)該說(shuō)，經(jīng)過(guò)20多年的告訴發(fā)展，我國(guó)電熱水器市場(chǎng)已逐漸走向成熟。但隨著電熱水器的需求量增長(zhǎng)和電熱水器新國(guó)標(biāo)的頒布，用戶對(duì)電熱水器的品質(zhì)要求也不斷提高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也更趨激烈。因此，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低產(chǎn)品綜合成本，已成為各生產(chǎn)廠家和工程技術(shù)人員研究的重要課題。電熱水器內(nèi)膽是電熱水器核心部件，其主要生產(chǎn)工序?yàn)椋壕韴A桶身直縫焊接沖孔接口焊接桶蓋裝配環(huán)縫焊接壁掛焊接致密性水壓試驗(yàn)內(nèi)膽表面處理等，在非焊接工

5、序的工藝水平雖得到提高，但傳統(tǒng)的焊接工藝，特別是電熱水器內(nèi)膽的直縫和環(huán)縫氬弧焊工藝，已不能滿足大批量流水線生產(chǎn)節(jié)奏的需求，成為電熱水器內(nèi)膽生產(chǎn)線上的一大技術(shù)瓶頸。其主要表現(xiàn)如下：2.1 直縫焊接大部分企業(yè)的生產(chǎn)線上，桶身直縫的焊接都采用自熔氬弧焊方法。該工藝限制了生產(chǎn)效率的提高：裝配精度要求高。如果裝配間隙稍大或錯(cuò)位，則容易產(chǎn)生焊穿等缺陷，從而增加后續(xù)工序補(bǔ)焊的工作量，也給產(chǎn)品質(zhì)量及合格率留下隱患；焊接效率低。因TIG焊時(shí)焊接速度較低，為滿足生產(chǎn)線節(jié)奏需求，可通過(guò)增加焊接工位和增加送絲來(lái)解決 。但這樣做會(huì)增加產(chǎn)品的綜合生產(chǎn)成本。2.2 環(huán)縫焊接 當(dāng)前生產(chǎn)線該工位上采用的基本是普通融化極氬弧焊方

6、法。普通MIG/MAG焊設(shè)備焊接速度較慢，為滿足生產(chǎn)線節(jié)奏要求，也只能通過(guò)增加工位來(lái)達(dá)到。同時(shí)，MIG/MAG焊焊接設(shè)備能耗較大。因此，焊接速度慢和能耗高會(huì)增加產(chǎn)品的綜合生產(chǎn)成本。針對(duì)電熱水器內(nèi)膽生產(chǎn)線直縫和環(huán)縫焊接技術(shù)瓶頸問(wèn)題，研制成功了數(shù)字化氬弧焊結(jié)束，為上述問(wèn)題提供了一種較為理想的解決方案。3. 數(shù)字化MIG焊技術(shù)特點(diǎn)MIG焊是采用惰性氣體作為保護(hù)氣體，使用焊絲作為熔化極電極的一種電弧焊方法。這種發(fā)放通常用氬氣或氨氣或他們的混合氣體作為保護(hù)氣，連續(xù)送進(jìn)的焊絲既作為電極又作為填充金屬在焊接過(guò)程中焊絲不斷熔化并過(guò)渡到熔池中去而形成焊縫而一般MIG焊無(wú)脫氧去氫作用，因此對(duì)母材及焊絲上的油、銹很

7、敏感，易形成缺陷，所以對(duì)焊接材料表面清理要求特別嚴(yán)格，而這點(diǎn)用人為的方式去處理將會(huì)非常的麻煩和耗時(shí)。而數(shù)字化MIG焊技術(shù)包括數(shù)字化焊機(jī)和MIG焊工藝。它是一種由強(qiáng)力集中的等離子弧形成的高能熱源，焊絲熔化速度快和熔敷效率高（8kg/h）的單絲熔化極氬弧焊工藝。其控制電路高度集成、控制精確、焊接性能優(yōu)良。其技術(shù)特點(diǎn)在以下幾方面得到了充分地體現(xiàn)。3.1 焊接過(guò)程控制精確 數(shù)字化焊機(jī)的核心是主控制系統(tǒng)（圖1）。工作時(shí)，首先通過(guò)數(shù)字面板設(shè)定焊接工藝參數(shù)，由主控制系統(tǒng)通過(guò)RS-485數(shù)字接口向送絲機(jī)發(fā)出工作指令，同時(shí)通過(guò)數(shù)字處理器向逆變電源發(fā)出工作指令，焊接過(guò)程立即開(kāi)始。在焊接過(guò)程中，實(shí)際焊接參數(shù)經(jīng)反饋回

8、路、模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換后，由數(shù)字信號(hào)處理器反饋到主控制系統(tǒng)，而面板顯示實(shí)際值的同時(shí)，主控制系統(tǒng)將實(shí)際參數(shù)與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，并將修正指令發(fā)給送絲機(jī)和電源。整個(gè)過(guò)程由于都是數(shù)字信號(hào)的傳送和比較，因此，非常迅速、精確，且抗干擾。 圖1 全數(shù)字化焊機(jī)控制系統(tǒng)示意圖3.2 熔滴噴射過(guò)渡熔化極氬弧焊（MIG焊）隨著電流密度、電弧功率和保護(hù)氣體的不同，可以有各種不同的熔滴過(guò)渡形成。而數(shù)字化MIG焊工藝在強(qiáng)力集中的高熱能等離子弧條件下，熔滴為噴射過(guò)渡形態(tài)（圖2），因此，電弧穩(wěn)定，飛濺極少。 (a)普通MIG焊 (b)數(shù)字化MIG焊圖2 熔滴過(guò)渡形態(tài)3.3 弧長(zhǎng)維持恒定 圖3中的階梯形工件A端和B端的高度落差

9、達(dá)27mm，但采用了數(shù)字化控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，在焊接過(guò)程中焊絲伸出長(zhǎng)會(huì)迅速增加或減少，使電弧長(zhǎng)度維持恒定。因此，焊縫成形和熔深都保持了很好的一致性。 圖3 弧長(zhǎng)實(shí)時(shí)控制示意圖3.4 可設(shè)定引弧和熄弧專家焊接程序 普通MIG焊機(jī)引弧時(shí)，焊絲一接觸工件，短路電流迅速上升，使焊絲快速熔化爆斷，產(chǎn)生電弧，故飛濺很大；而數(shù)字化焊機(jī)則可控制短路電流的上升速度，使電弧引燃相對(duì)柔和，飛濺極少。利用數(shù)字化焊機(jī)的專家焊接程序，可設(shè)定較大的引弧焊接能量，使電弧引燃時(shí)就將母材熔化，熄弧時(shí)焊接電流減至較小，以充分填滿弧坑，并且熄弧時(shí)輸出一個(gè)脈沖，去除焊絲端頭的熔滴，以利于下一次引?。▓D4）。圖4 引弧與熄弧電源控制過(guò)程

10、 4. 數(shù)字化MIG焊技術(shù)的工藝優(yōu)勢(shì)通過(guò)在某企業(yè)電熱水器內(nèi)膽直縫和環(huán)縫生產(chǎn)線實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，數(shù)字化MIG焊工藝優(yōu)勢(shì)明顯，主要表現(xiàn)在以下幾方面。4.1 焊接速度快、生產(chǎn)效率高 電熱水器內(nèi)膽直縫焊接原工藝普通TIG焊，焊接速度為0.50.5m/min，單班四工位日產(chǎn)量為12001300件。全數(shù)字化MIG焊焊接速度為1.51.8m/min，單班單工位日量產(chǎn)為13001500件。電熱水器內(nèi)膽環(huán)縫焊接原工藝普通MIG焊焊接速度為1.01.2m/min，單班三工位日產(chǎn)量為10001300件。數(shù)字化MIG焊焊接速度為2.42.8m/min，單班雙工位日產(chǎn)量為13001500件。4.2 焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良且穩(wěn)定焊

11、機(jī)心臟是DSP全數(shù)字化微處理控制器，采用數(shù)字信號(hào)，處理數(shù)據(jù)反饋快，所以，電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良。 4.3 操作簡(jiǎn)便易行內(nèi)存專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一元化條件，面板采用輕觸按鈕和數(shù)顯焊接工藝參數(shù)，實(shí)際操作時(shí)只需調(diào)節(jié)1個(gè)按鈕就可以顯現(xiàn)參數(shù)的自動(dòng)匹配，且自動(dòng)存儲(chǔ)參數(shù)，方便隨時(shí)調(diào)用和保證焊接工藝參數(shù)的重復(fù)精度。4.4 故障自檢功能強(qiáng)焊機(jī)內(nèi)存專家數(shù)據(jù)庫(kù)，在出現(xiàn)故障時(shí)，面板自動(dòng)顯示錯(cuò)誤代碼，便于維修和減少維護(hù)時(shí)間。4.5 易損件少生產(chǎn)過(guò)程中的易損件較少，主要為單一導(dǎo)電嘴損耗，因此大大降低了設(shè)備的后期使用成本。4.6 節(jié)能環(huán)保采用全數(shù)字化逆變變壓器，逆變頻率為100kHz，遠(yuǎn)高于普通MIG/MAG焊機(jī)，頻率越高越省電。

12、由于是全數(shù)字化控制，電子元件比普通MIG/MAG焊機(jī)減少約40%；焊機(jī)冷卻系統(tǒng)采用溫控水箱和溫控風(fēng)扇，在焊機(jī)不工作時(shí)或冷卻系統(tǒng)溫度不高于50時(shí)，冷卻系統(tǒng)不運(yùn)轉(zhuǎn)；焊接飛濺非常少。功率因數(shù)達(dá)到99%，比普通焊機(jī)節(jié)能40%以上，比同類逆變焊機(jī)節(jié)能10%以上。同時(shí)，由于了采用全書(shū)話技術(shù)控制，設(shè)備噪音小，減少了噪聲污染。5. 數(shù)字化MIG焊技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益分析以電熱水器內(nèi)膽直縫的焊接為例，將全數(shù)字化MIG焊工藝與普通TIG焊工藝進(jìn)行比較。從表1及表2中的結(jié)果得知，數(shù)字化MIG焊能有效降低企業(yè)綜合生產(chǎn)成本和大幅度提高其經(jīng)濟(jì)效益。因此，可顯著地提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并會(huì)產(chǎn)生良好的社會(huì)效益。表1 2種焊接工

13、藝生產(chǎn)參數(shù)對(duì)比工藝類型焊接速度/(mmin)工位數(shù)量/臺(tái)單班產(chǎn)量/件裝配要求抗變壓破壞測(cè)試能力/萬(wàn)次廢品率原工藝普通MIG焊0.50.55412001300高12高新工藝數(shù)字化MIG焊1.51.8213001500低17低表2 2種焊接工藝投資對(duì)比對(duì)比項(xiàng)普通TIG焊全數(shù)字MIG焊投資設(shè)備數(shù)/臺(tái)42投資金額/萬(wàn)元單臺(tái)約15×4=60單臺(tái)約24×2=48人員/人42單間內(nèi)膽制造成本(不含人工費(fèi))/元約1.0約0.6線體布局占用面積大，不利于布局占地面積小，利于線體布局產(chǎn)品市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)公司 以前質(zhì)量數(shù)據(jù)顯示直縫漏水風(fēng)險(xiǎn)較大從目前OEM退換機(jī)數(shù)據(jù)分析，直縫漏水風(fēng)險(xiǎn)較小結(jié) 論數(shù)字化MIG

14、焊技術(shù)包括全數(shù)字化焊機(jī)和MIG焊焊接工藝，其關(guān)鍵技術(shù)是全數(shù)字化設(shè)備。它具有焊接過(guò)程控制精確、熔滴為噴射過(guò)渡、電弧長(zhǎng)維持恒定及引弧和熄弧設(shè)定了專家焊接程序等技術(shù)特點(diǎn)。 對(duì)電熱水器內(nèi)膽焊接應(yīng)用結(jié)果分析表明，全數(shù)字化MIG焊技術(shù)在設(shè)備和工藝上具有六大優(yōu)勢(shì)，即焊接速度快(與原工藝比提高23倍)生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良且穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便易行、故障自檢功能強(qiáng)、易損件少和節(jié)能環(huán)保等。參考文獻(xiàn)1 賈東升.電熱水器市場(chǎng)總結(jié)和展望Z. 中國(guó)電熱水器發(fā)展論壇，2009-3-26.2 GB 21519-2008儲(chǔ)水式電熱水器能效限定值及能效等級(jí)S.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2008.3 福尼斯TIME5000高速焊技術(shù)Z. 福尼斯公司數(shù)據(jù)資料庫(kù)，2008.4 雷世明.焊接方法與設(shè)備M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.致 謝本文是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的選擇、到選到課題的研究和論證，再到本畢業(yè)設(shè)計(jì)的編寫(xiě)、修改，每一步都有宋老師的細(xì)心指導(dǎo)和認(rèn)真的解析。在宋老師的指導(dǎo)下，我在各方面都有所提高，老師以嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，一絲不茍的治學(xué)態(tài)度和勤勉的工作態(tài)度深深感染了我，給我巨大