滚轮环缝自动焊接专机的研制及应用

龙源期刊网滚轮环缝自动焊接专机的研制及应用作者：黄清平郭飚杨坤来源：《科技创新导报》2011年第16期摘要：一直以来，圆形工件依靠手工焊接都得不到较好的焊接效果，若是工件需大批量生产手工焊接则更是影响工作效率，本文以滚轮为例，通过分析研究，试制成功其环缝自动焊接专机，专机的应用能极大的提高焊接效率和焊接质量，收效显著。关键词：圆形工件环缝焊接专机中图分类号:TG47文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0044-021前言一直以来，圆形工件依靠手工焊接都得不到较好的焊接效果，若是工件需大批量生产手工焊接则更是影响工作效率，若能针对特定的零件研制其环缝自动焊专机则有可能很好的解决此问题。滚轮作为压路机作业装置的关键零部件要求较高的强度和加工精度，滚轮上下两块侧板均为毛坯面，由卷板机压制成形，压制过程中的精度较难控制，造成滚轮外形的圆度误差较大，加之滚轮型号较多，尺寸不一，这都直接导致了滚轮的加工过程相对不易，尤其两条内角环缝焊接工艺较为复杂，滚轮采用手工焊接时经常难以保证焊角尺寸，给焊接带来了极大的困难，产品质量也无法得到保障，一次校检合格率较低，加之需求量较大大，手工焊接已远远不能满足要求。基于此，我司研发设计了这台滚轮环缝自动焊接专机。通过几年的使用，焊机运转良好，焊件的质量和产量都达到了相关要求，获得了令人满意的效果，从而有利地保障了公司的生产，大大提高了滚轮产能，获得了显著效益[1]。2焊接工艺方法选择零件的焊接材料为低碳钢，焊接形式为丁字接头单面V型坡口，如图1所示。企业中焊接专机一般采用CO2气体保护焊或MAG焊，为了零件获得较好的焊接效果，我们对两种焊接工艺应进行了试验，且分别收集了其焊接飞溅，测定其飞溅率，通过分析，得出以下结论：(1）CO2气体保护焊电弧稳定性差，熔滴呈非轴向过渡，飞溅大，飞溅率在2%左右，飞溅清理难度大，且浪费了焊材，且焊缝成形差，焊丝合金过渡系数降低（约为8%～12%），焊缝金属冲击韧性低等。龙源期刊网(2）MAG焊（Ar+CO2混合气体保护焊）显著提高电弧稳定性，熔滴细化，过渡频率增加，飞溅大大减少(飞溅率小于1%，采用射流过渡时几乎无飞溅)，减少焊后清理工作量，节能降耗，改善操作环境，且焊缝成形美观。此外，采用混合气体保护还可以改善熔深形状，未焊透和裂纹等缺陷大大减少，并能提高焊缝金属的韧性。可见，MAG焊较之于CO2气体保护焊有很大的优越性，为确保焊接质量，本专机选用MAG焊，气体纯度为80%Ar+20%CO2[2]。3工件模型滚轮工件共有四种型号，外圈直径分别为φ1200、φ1300、φ1500及φ1700，工件示意图如图2所示。4专机的基本结构组成4.1专机基本结构下图所示，滚轮环缝焊接专机由控制系统（焊接电源、电脑等）、操作机、除系统、焊枪、焊枪调整机构、滚轮定位工装（对中锥轴、水平回转机构等）及回转系统组成，如图3所示。焊接时，滚轮工件竖直立放在水平回转台上，利用工装固定其位置，通过控制系统控制操作机移动到适合焊接的位置，通过焊枪调整机构使焊枪自动考上滚轮内圆，进行焊接工作。4.2专机的主要功能（1)简易实用的工件定位系统，使用专机焊接时，滚轮工件竖直立放在水平回转台上，利用工装上安装的对中锥轴准确定位滚轮的焊接位置，定位锥轴由三层台阶构成，不同的滚轮安装在不同台阶上，满足了各种型号滚轮的安装需要，对中锥轴结构简单实用，很好的保证了工装的定位可靠性，定位精度为3mm,且工件的吊入定位及吊出都非常方便。(2)焊接时焊枪的准确跟踪焊缝是通过靠轮系统实现。如图4所示的焊缝跟踪靠轮系统，在焊枪调整机构上安装合适重量的配重块，通过配重块的重力促使定位滚轮靠上工件内圆，其动作方向可参见箭头所示，焊枪调整机构依靠铰链机构与主体相连，动作简单灵活，也方便实用，实现焊缝的准确跟踪，误差小于1mm，满足施焊要求。焊枪角度可调，达到理想的焊枪工作角及行走角，得到理想的焊缝成型。(3)具有焊缝长度控制功能，误差不大于1mm。具有收弧自动填满弧坑功能。焊缝接头成型良好，无需人工修补。龙源期刊网(4)专机焊接时，控制系统可以将每层的参数都存储在电脑当里，并赋予一组编号，每次焊接都可以很方便的调用，省去了反复调整参数的麻烦。施焊过程中各焊接参数可实时调整，应对坡口不均匀带来的焊缝成型偏差，焊接参数的调整非常灵活。(5)具有排烟功能，专机上安装有除尘系统，保证焊接时能拥有一个良好的操作环境。5焊接工艺工件焊接层数共4层，各层的参数如表1所示。6结论滚轮环缝自动焊接专机的成功研制，极大的提高了滚轮环缝的焊接质量，使滚轮的焊接一次校检合格率提高到99%以上，产品质量和生产效率得到极大的提高，降低了生产成本，取得了显著的经济效果。参考文献[1]刘新胜.现代制造技术与装备[J].焊接技术,2008,6:47-48.[2]孙学娟.汽车传动轴精确定位双环缝自动焊接专机的研制[J].焊接技术,2003,32(2):25-28.