三冷酸軋激光焊機(jī)的故障分析與改進(jìn)

□ 王 露 □ 徐 揚(yáng) □ 寧喜文 □ 張均湖 □ 徐海軍 □ 楊 琳 □ 程 茂

武鋼設(shè)備維修總廠 武漢 430083

米巴赫激光焊機(jī)的作用是在2 min內(nèi)將兩卷鋼卷焊接起來(lái)，使酸軋線實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，為酸軋線生產(chǎn)一流品質(zhì)的汽車(chē)板和高檔家電面板提供保證。激光焊機(jī)是酸軋生產(chǎn)線的重要設(shè)備，焊接質(zhì)量高，速度快，涉及專(zhuān)業(yè)廣泛，精度要求高。該設(shè)備自投產(chǎn)以來(lái)，由焊機(jī)故障造成的停機(jī)占整個(gè)酸軋線故障的比例較大。因此，降低焊機(jī)平均故障時(shí)間，對(duì)加快生產(chǎn)產(chǎn)能的釋放和產(chǎn)品質(zhì)量的全面提升，具有十分重要的意義。

1 焊機(jī)故障原因分析

通過(guò)對(duì)2010年7月至12月酸軋焊機(jī)故障時(shí)間進(jìn)行跟蹤調(diào)查，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可得：月平均故障時(shí)間為162 min，電氣故障率為25%，激光故障率為26%，機(jī)械故障率為37%,動(dòng)力、液壓、自動(dòng)化等故障率均小于5%（見(jiàn)表1），所以前三項(xiàng)是直接造成焊機(jī)故障率高的重要因素。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，有5個(gè)原因是造成激光焊機(jī)故障的主要原因。

表1 焊機(jī)故障原因統(tǒng)計(jì)分析

1）激光輸出鏡報(bào)警頻繁。激光焊機(jī)激光器的吹掃，原設(shè)計(jì)是用壓縮空氣對(duì)輸出窗進(jìn)行冷卻和清潔，由于現(xiàn)有壓縮空氣的純凈度滿足不了激光焊機(jī)激光器高精密度的要求，導(dǎo)致激光器輸出鏡的光導(dǎo)系統(tǒng)經(jīng)常被污染，嚴(yán)重影響了焊機(jī)激光輸出功率的穩(wěn)定及焊接質(zhì)量，降低了輸出鏡的使用壽命。

2）下焊輪噴嘴易損。焊機(jī)上下焊輪保護(hù)氣體噴嘴給焊縫提供氦氣吹掃，防止空氣接觸焊縫而造成氧化，其作用對(duì)焊縫質(zhì)量至關(guān)重要。由于激光焊火花結(jié)渣堆積，致使下焊輪噴嘴堵塞，下焊輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)焊渣擠壓噴嘴造成噴嘴撞斷，從而引起故障停機(jī)。

3）焊接小車(chē)行走輪破損。2010年9月至2011年1月點(diǎn)檢發(fā)現(xiàn)焊接小車(chē)配電柜行走輪連續(xù)破裂，使用周期不到半年，4個(gè)行走輪均已損壞，嚴(yán)重影響了焊接小車(chē)的正常運(yùn)行。由于更換行走輪操作空間有限，且步驟繁瑣，造成了較長(zhǎng)時(shí)間的故障停機(jī)。

4）現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境污染。（1）焊接小車(chē)行走精度偏差：由于酸軋焊機(jī)區(qū)域粉塵污染較大，焊接小車(chē)行走軌道被粉塵鐵屑污染附著，造成焊接小車(chē)行走精度偏差，從而影響焊縫質(zhì)量。同時(shí)焊接小車(chē)行走輪磨損加快，使用周期縮短，最終導(dǎo)致故障停機(jī)。（2）冷卻系統(tǒng)報(bào)警頻繁：焊機(jī)冷卻水循環(huán)設(shè)備能循環(huán)帶走激光發(fā)射器、預(yù)加熱器和退火裝置工作時(shí)產(chǎn)生的熱量。由于冷卻器隔塵網(wǎng)被粉塵污染，致使冷卻系統(tǒng)報(bào)警，激光器不能正常工作。（3）電氣部件失效頻繁：焊機(jī)是自動(dòng)化程度極高的設(shè)備，每一個(gè)傳感器和電路觸點(diǎn)都不容有閃失。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境污染，經(jīng)常造成操作信號(hào)不到位和誤信號(hào)停機(jī)。

5）專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，缺乏協(xié)調(diào)溝通。由于激光焊機(jī)同時(shí)涉及到機(jī)械液壓、電氣、動(dòng)力制冷、激光、自動(dòng)化控制及操作六大專(zhuān)業(yè)，故障原因很難查找，需要設(shè)備維護(hù)人員掌握較全面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。若信息溝通不暢、交流不夠，容易導(dǎo)致故障分析處理滯后，耽誤生產(chǎn)，影響各方面工作的推進(jìn)。

2 針對(duì)原因制定對(duì)策

1）減少光路污染。在輸出鏡外表面改用氮?dú)獯祾撸脤?zhuān)用高純度（99.999%）氮?dú)馓娲鷫嚎s空氣，使密封的光路導(dǎo)管內(nèi)形成正壓，避免不純凈的空氣進(jìn)入光路導(dǎo)管污染輸出鏡表面，同時(shí)可以帶走輸出鏡表面熱量，避免輸出鏡熱變形而影響光路質(zhì)量。加裝高純度的氮?dú)獯祾?，凈化了吹掃氣體，確保了管道潔凈，增強(qiáng)了激光焊透性能，延長(zhǎng)了輸出鏡使用壽命?，F(xiàn)清潔度的測(cè)量檢測(cè)為575顆粒度/L，焊縫的質(zhì)量得到了有力的保證。

2）根據(jù)下焊輪兩焊輪之間開(kāi)口度的要求，重新改進(jìn)了氦氣噴嘴的外形尺寸。①將氦氣噴嘴由直徑10 mm的圓弧面改為寬度為8 mm的平面；②將氦氣噴嘴嘴頭孔徑由3.5 mm改為2.5 mm；③將氦氣噴嘴嘴頭角度由30°改為20°。

焊機(jī)下焊輪噴嘴經(jīng)改進(jìn)后，噴嘴堵塞和噴嘴撞斷的故障已基本得到解決，噴嘴使用狀況良好，有效地保證了焊縫質(zhì)量。

3）經(jīng)分析查證，原裝配電柜行走輪材質(zhì)是灰口鑄鐵，硬度高，脆性大，長(zhǎng)時(shí)間負(fù)重運(yùn)轉(zhuǎn)極易破損?，F(xiàn)改用國(guó)產(chǎn)A3鋼替代，具有脆性小、韌性大、耐磨性強(qiáng)的特點(diǎn)。焊接小車(chē)配電柜行走輪經(jīng)改進(jìn)材質(zhì)后，使用狀況完好，保證了焊接小車(chē)的正常運(yùn)行，同時(shí)節(jié)省了大量人力物力，減少了故障時(shí)間。

4）原設(shè)計(jì)在焊接小車(chē)兩側(cè)行走輪上共安裝有6副行走輪保護(hù)罩，現(xiàn)在前后兩側(cè)行走輪保護(hù)罩上各加裝了1副含油毛氈軌道刮灰器（共4副）。并按10日為周期給毛氈加液壓油，以30日為周期拆卸清洗。通過(guò)焊機(jī)軌道刮灰器的安裝，延長(zhǎng)了焊接小車(chē)行走輪的使用周期，保證了焊接小車(chē)行走精度，確保了焊縫質(zhì)量要求。做好4路清潔維護(hù)工作。①維護(hù)水箱，清潔水路。2周更換1次防塵網(wǎng)，3個(gè)月?lián)Q1次水加1次添加劑。②潤(rùn)滑滑道，清潔道路。2周給各部位滑道加油1次，用壓縮空氣日吹掃設(shè)備1次。③擦拭傳感器，清潔通路。1周給各部位限位、編碼器、反光板擦拭1次，用壓縮空氣日吹掃設(shè)備1次。④清潔觸點(diǎn)，通暢電路。每2個(gè)月清潔吹掃1次配電柜內(nèi)各電路觸點(diǎn)。經(jīng)過(guò)4路清潔維護(hù)工作的實(shí)施，焊機(jī)的冷卻水質(zhì)、機(jī)械潤(rùn)滑、電器傳感器及觸點(diǎn)的暢通都得到了有效的保證，確保了焊機(jī)運(yùn)行步序的正常。

5）建立新的焊機(jī)專(zhuān)業(yè)化管理模式，由專(zhuān)業(yè)人員主管焊機(jī)技術(shù)維護(hù)和管理工作。人員由機(jī)械液壓、電氣、動(dòng)力制冷、自動(dòng)化控制四個(gè)專(zhuān)業(yè)組成，同時(shí)和生產(chǎn)操作人員開(kāi)展交流學(xué)習(xí)，并定期舉行培訓(xùn)交流與技術(shù)攻關(guān)。利用作業(yè)區(qū)網(wǎng)絡(luò)化管理體系對(duì)焊機(jī)進(jìn)行有效管理，并建立專(zhuān)檢信息、故障統(tǒng)計(jì)、故障分析等臺(tái)帳。在專(zhuān)業(yè)化管理模式下，做到了既有在線機(jī)組的縱向管理，又有專(zhuān)業(yè)化的橫向管理，加強(qiáng)了各專(zhuān)業(yè)的協(xié)調(diào)，適應(yīng)了焊機(jī)精細(xì)化維護(hù)的特點(diǎn)（見(jiàn)表2）。

表2 制定對(duì)策與新維護(hù)方式后的故障時(shí)間

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施5大措施后,對(duì)激光焊機(jī)2011年1至8月故障時(shí)間進(jìn)行了分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，激光焊機(jī)月平均故障時(shí)間為47 min，遠(yuǎn)低于2010年月平均故障時(shí)間162 min。電氣故障時(shí)間由過(guò)去的40 min下降至15min，激光故障時(shí)間由過(guò)去的41 min下降至12 min，機(jī)械故障時(shí)間由過(guò)去的60 min下降至20 min。進(jìn)一步提高了冷軋產(chǎn)品批量性生產(chǎn)的質(zhì)量，滿足了用戶(hù)需求,贏得了信譽(yù)，并為我廠接管所有的激光焊機(jī)提供了借鑒的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］ 西門(mén)子公司.激光焊機(jī)維護(hù)手冊(cè)［Z］.