陳偉棟

摘 要：學(xué)校與企業(yè)共同進(jìn)行多邊桿縱縫高效焊接專機(jī)研發(fā)，解決鐵塔生產(chǎn)過程中的多邊桿鐵塔縱縫焊接工藝的實(shí)際應(yīng)用問題，提高此類焊縫的焊接效率和焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鐵塔；多邊桿縱縫；焊接專機(jī)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.059

0 引言

隨著鐵塔市場(chǎng)的迅速發(fā)展，大量企業(yè)進(jìn)入鐵塔行業(yè)，行業(yè)整體利潤(rùn)率不斷下降。為降低成本、提高人均產(chǎn)量，在當(dāng)前多邊桿鐵塔生產(chǎn)加工過程中，急需一種能夠?qū)崿F(xiàn)縱縫、環(huán)縫的焊接且實(shí)現(xiàn)快速高效的單面焊背面自動(dòng)成型，而且成本低、操作簡(jiǎn)單易學(xué)的多用途焊接專機(jī)。

為解決長(zhǎng)期困擾鐵塔行業(yè)的多邊桿縱縫焊接效率不高的技術(shù)難題，山東交通職業(yè)學(xué)院與濰坊某鐵塔企業(yè)協(xié)作，決定利用雙方各自的優(yōu)勢(shì)，解決鐵塔生產(chǎn)過程中的縱縫焊接工藝的實(shí)際應(yīng)用問題，提高此類焊縫的焊接效率和焊接質(zhì)量。

1 焊接專機(jī)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)多邊桿縱縫焊接的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，為降低課題研究成本和設(shè)備開發(fā)成本，認(rèn)為在鐵塔公司現(xiàn)有的特高壓帶頸法蘭環(huán)縫焊接專機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造升級(jí)，使其由的單一環(huán)縫焊接功能擴(kuò)展為包括各類桿體長(zhǎng)直縱縫在內(nèi)的多功能焊接設(shè)備。這樣不但可以降低設(shè)備的研發(fā)制造成本，同時(shí)還可以縮短研發(fā)時(shí)間，取得較高的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過校企雙方人員的多次研討，確定了研發(fā)方案，重點(diǎn)解決以下問題：

（1）解決焊接操作機(jī)的縱縫、環(huán)縫焊接時(shí)的工位快速轉(zhuǎn)換問題。已有的設(shè)計(jì)為固定的環(huán)縫焊接，只能夠完成各類環(huán)形焊縫的焊接，不能夠完成直線類焊縫的焊接，因此需要設(shè)計(jì)一種新的方案來解決焊接操作機(jī)的90度水平快速轉(zhuǎn)換問題。

（2）解決從動(dòng)焊接小車速度調(diào)節(jié)問題?，F(xiàn)已完成并投入使用的特高壓雙端四槍焊接線的從動(dòng)焊接小車，其移動(dòng)速度為勻速形式，如將其用作焊接速度控制，需增加焊接速度的無級(jí)可調(diào)模式，實(shí)現(xiàn)任意焊接速度的選擇，且焊接過程中均勻可控并可以方便微調(diào)。

（3）解決焊道中心可調(diào)方便性問題。解決焊接過程中的打底焊焊道的焊接與填充焊焊道焊接以及蓋面焊焊道焊接的中心方便可調(diào)，原有設(shè)計(jì)為變頻調(diào)速，在微調(diào)方式下反應(yīng)速度不夠快。

（4）解決工件的快速水平調(diào)整問題。環(huán)縫焊接的焊接中心線無需精確調(diào)節(jié)水平，可以由防躥動(dòng)裝置來糾正，且工件在焊接過程中一直勻速旋轉(zhuǎn)且旋轉(zhuǎn)速度為精密無極可調(diào)。而桿體縱縫焊接為焊接過程中工件固定不動(dòng)，由焊接小車來的勻速一定來實(shí)現(xiàn)焊接速度的精確控制，無需滾輪架的轉(zhuǎn)速可調(diào)。

（5）解決焊接工藝的實(shí)際應(yīng)用問題。解決單面焊接雙面成型焊接工藝的實(shí)際應(yīng)用問題，實(shí)際焊接過程中工件的裝配質(zhì)量存在一定誤差，影響背面成型的焊縫質(zhì)量。

解決好上述問題，可以更好地適應(yīng)各個(gè)鐵塔生產(chǎn)廠家的實(shí)際需求，能夠滿足廠家對(duì)設(shè)備高效率、低價(jià)格、多功能的需要，同時(shí)，為適應(yīng)當(dāng)前鐵塔類產(chǎn)品對(duì)焊接質(zhì)量要求越來越高的現(xiàn)狀，而整體行業(yè)又面臨過分依賴焊接技術(shù)工人個(gè)人實(shí)際焊接操作水平的現(xiàn)實(shí)困難，且從事焊接工作的員工逐年減少的情況，該設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)采取操作簡(jiǎn)單化、加工模塊化、投資最低化的原則，操作者掌握速度快，操作簡(jiǎn)單，操作者即使不是專業(yè)電焊工，經(jīng)過短期培訓(xùn)也能夠快速實(shí)現(xiàn)各類全熔透焊縫的焊接。

2 焊接專機(jī)研發(fā)

根據(jù)鐵塔公司的實(shí)際情況，校企雙方?jīng)Q定對(duì)已經(jīng)安裝在鋼管分車間的特高壓雙端四槍焊接線進(jìn)行升級(jí)改造。

（1）焊接操作機(jī)的安裝位置改造。在原行走小車的焊接操作機(jī)的安裝位置，再加工4個(gè)安裝孔，實(shí)現(xiàn)焊接操作機(jī)兩個(gè)位置快速安裝，這樣會(huì)快速實(shí)現(xiàn)環(huán)縫焊接時(shí)對(duì)焊接操作機(jī)的安裝要求。當(dāng)焊接各類環(huán)縫時(shí)，焊接操作機(jī)的橫臂中心線與工件中心線平行；焊接桿體縱縫時(shí)，焊接操作機(jī)的橫臂中心線與工件中心線垂直。

（2）行走小車的傳動(dòng)系統(tǒng)改造。采用變頻控制技術(shù)+大速比NMRV減速機(jī)結(jié)構(gòu)的行走小車，保證了多種焊接工藝所需的不同焊接速度受到精確控制。為適應(yīng)不同焊接工藝對(duì)焊接速度的要求，并確保焊接過程中焊接速度的精確控制和穩(wěn)定性，我們采用了NMRV型精密大速比傳動(dòng)減速機(jī)來作為行走小車的傳動(dòng)系統(tǒng)，并在電氣系統(tǒng)中為之配備了變頻控制技術(shù)，確保焊接速度工作在變頻器的穩(wěn)定工作輸出段，整個(gè)焊接過程非常穩(wěn)定，有力地保證了焊接質(zhì)量。

（3）橫臂伸縮電器控制系統(tǒng)改造。將原橫臂伸縮電器控制系統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)改為交流接觸器的電動(dòng)線路控制，同時(shí)將原來的變頻電動(dòng)機(jī)直接傳到改造為電動(dòng)機(jī)+大速比擺線輪減速機(jī)傳動(dòng)，這樣可以實(shí)現(xiàn)橫臂微調(diào)的快速、精確控制，從而確保焊接過程中焊槍對(duì)中的精確可調(diào)，以適應(yīng)工件裝配過程中的焊縫中心線偏移誤差問題。

（4）滾輪架改造。將原來設(shè)計(jì)的沿軌道移動(dòng)式滾輪架轉(zhuǎn)移位置，改造為可移動(dòng)式設(shè)計(jì)方案，能夠平移至桿體縱縫焊接所需位置?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)滾輪架的滾輪距離來實(shí)現(xiàn)工件的兩端調(diào)平。

（5）焊接操作機(jī)橫臂升降減速機(jī)構(gòu)改造。對(duì)焊接操作機(jī)橫臂升降減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造，增加一級(jí)傳動(dòng)方式，變成二級(jí)NMRV式傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)大速比傳動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)橫臂平穩(wěn)升降微調(diào)，以克服焊接過程中實(shí)際工件的縱縫裝配誤差。

（6）焊接工藝改進(jìn)。為實(shí)現(xiàn)單面焊接雙面成型的焊接工藝，在縱縫扣合工序中嚴(yán)格控制對(duì)接間隙，確保對(duì)接間隙和錯(cuò)邊誤差不大于1mm，對(duì)各層焊道的焊接電流按實(shí)際焊接經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行精確選擇，焊接速度以及焊槍擺動(dòng)幅度根據(jù)工件焊接試驗(yàn)進(jìn)行選擇。

3 結(jié)語

多邊桿鐵塔縱縫高效焊接專機(jī)研發(fā)完成后進(jìn)行了工件焊接試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)中新發(fā)現(xiàn)的一些問題進(jìn)行了針對(duì)性的整改，經(jīng)過多次實(shí)際工件焊接試驗(yàn)，已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，焊接試件的焊接完全實(shí)現(xiàn)了單面焊接雙面成型的目標(biāo)，焊縫的外觀成型質(zhì)量大幅提高，非常美觀，滿足當(dāng)前工件縱縫實(shí)際焊接需求；同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單易學(xué)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，普通工人可以很短時(shí)間內(nèi)就可學(xué)會(huì)該機(jī)的操作，焊接效率可觀，焊接成本降低。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬銀海，納學(xué)軍.低合金高強(qiáng)鋼高壓鐵塔焊接工藝研究[J].科技視界，2012，02（06）：110-111.

[2]馬迎軍等.電網(wǎng)鐵塔用Q420鋼焊接工藝研究[J].河北電力技術(shù)，2011，06（30）：49-51.

[3]李鎖牢，李明輝.特高壓輸電鐵塔用Q420低合金高強(qiáng)鋼焊接性能研究[J].熱加工工藝，2017（09）：228-230.