于明志

【摘 要】在鋼鐵、水泥等行業(yè)中，為了降低成本，多數(shù)對各類損壞的輥面進行堆焊再制造，然而，在堆焊再制造中的堆焊參數(shù)控制及其重要。對其焊接的工藝參數(shù)進行集中和精確的控制，稱之為計算機集合參數(shù)控制。

【關(guān)鍵詞】堆焊 再制造 計算機控制 參數(shù)

引言

在鋼鐵行業(yè)中的軋輥、水泥行業(yè)中的擠壓輥的修復再制造，多數(shù)采用埋弧焊、明弧焊，也有采用氣體保護焊[1]。在埋弧焊中一般采用平特性和陡降特性控制。但有關(guān)文獻對這兩種控制都存在疑問。另外在處理機頭的行走、機頭的旋轉(zhuǎn)使用變頻控制，即不考慮電壓對機頭轉(zhuǎn)速的影響，也沒考慮兩者之間的關(guān)系。

埋弧焊焊接過程中，電弧電壓和電弧兩個參數(shù)的控制是保證焊接質(zhì)量的重要條件，電弧電壓表征焊絲端頭到輥面的距離，也就是焊接電弧的長度。電弧的長度與焊接的穩(wěn)定性有直接關(guān)系。過長會減少焊接能力，過短會增加堆焊的高度、寬度，兩者都會影響焊接質(zhì)量。焊接電流使焊絲熔化，產(chǎn)生的熱在輥面形成熔池，焊接電流大，熔池、熔深大，熔池在輥面形成高溫熱源，這對輥面是一個可移動的小面積高溫點熱源，這個點熱源的移動形成輥面熱應力場的動態(tài)分布。

綜上所述，從以往經(jīng)驗來看，在用穩(wěn)定電壓來調(diào)節(jié)電流，或是穩(wěn)定電流來調(diào)節(jié)電壓都是不合適的，所以我們采用計算機集合參數(shù)來控制。

1 計算機控制

（1）使用數(shù)控系統(tǒng)進行控制。為了精準地控制埋弧焊的線速度，首先是輥面線速度是輥轉(zhuǎn)速和輥半徑之積。堆焊層數(shù)增加，堆焊輥半徑也會增加，為了保證線速度恒定，必須保證隨著輥半徑變大而相應的降低旋轉(zhuǎn)速度。那么輥面旋轉(zhuǎn)速度和堆焊機頭軸向移動的速度合成出新的速度，即為輥面堆焊的線速度。此時使用計算機實時控制速度。采用直角三坐標系統(tǒng)下的柱面參數(shù)運動控制，機械上有旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運動參數(shù)，堆焊機頭上有三個可移動的坐標參數(shù)，一般情況下為數(shù)控堆焊機上有4個運動軸，要有三聯(lián)動控制。數(shù)控設(shè)備如圖所示。

（2）對于堆焊電源采用恒流、穩(wěn)壓控制，使用恒定的焊接電流的同時穩(wěn)定焊接電壓，可以控制輸出功率的穩(wěn)定性。這樣焊接電流和焊接電壓是必須控制的參數(shù)，通過合成，會產(chǎn)生新的參數(shù)，即為焊接功率。最后，計算機控制電弧電壓、焊接電流、焊接功率。

（3）焊接送絲機頭，使用CPU將送絲電機轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)著焊接輸出功率，實施恒速送絲控制。送絲速度由計算機控制。送絲速度恒定，可計算出厚度參數(shù)，可使用計算機直接得到堆焊工作的時間參數(shù)。

在數(shù)控堆焊機中，要有4個機械運動參數(shù)，3個焊接電參數(shù)，1個送絲速度參數(shù)，這些參數(shù)可以得到如下效果：一是焊接功率、送絲穩(wěn)定，運行也穩(wěn)定，堆焊熔敷層均勻。二是焊接功率、機頭運行穩(wěn)定，導致熔池大小均勻。輥面熱源穩(wěn)定，動態(tài)熱應力場穩(wěn)定，使輥面的性能一致。

（4）堆焊機的電保溫爐起到至關(guān)重要的作用，保護焊接的層間溫度，能夠避免焊縫裂紋。電加熱爐可以使用單向紅外線輻射板和紅外線輻射輥，幾塊輻射板放在軋輥兩側(cè)，一個長輻射輥放在軋輥的下方，效果最佳，加熱時，使用溫度控制器，進行恒溫控制。使堆焊過程中的輥面動態(tài)應力場有規(guī)律地均勻且穩(wěn)定。

（5）藥芯焊絲內(nèi)部的均勻性也很重要，一般在焊接過程中，為了得到相同的焊接效果，實心焊絲要比藥芯焊絲效果好。

（6）鐵基材料存在著一個納米材料系列，在0℃-1270℃溫度區(qū)間，不會發(fā)生復雜的固態(tài)相變，沒有這種相變產(chǎn)生的吸熱與放熱效應。這說明溫度與材料體征結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性關(guān)系不大，也就是說在這溫度區(qū)間，材料性能是穩(wěn)定不變的。對于晶格，在原子納米的范圍是進程有序的，在亞納米尺度表現(xiàn)為長程無序，因此具有較好的抗沖擊能力和較好的耐磨性。

結(jié)語

數(shù)控堆焊機已經(jīng)得到實際的應用如圖所示，堆焊后的表面硬度誤差很小，具有較好的耐磨性能。并且數(shù)控運動控制精度控制在0.01mm，焊接電流在較大時誤差要小于1A，控制焊接電壓誤差小于1V，控制送絲速度波動誤差小于1%。

參考文獻

[1]單際國.董祖玨，徐濱士.我國堆焊技術(shù)的發(fā)展及其在基礎(chǔ)工業(yè)中的應用現(xiàn)狀[J].北京：焊接學會堆焊與表面工程專業(yè)委員會.