自動(dòng)火焰釬焊焊接空調(diào)分液頭的研究及應(yīng)用

畢占　吳繼青

摘要：文章通過自制研發(fā)自動(dòng)火焰釬焊焊接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了空調(diào)的關(guān)鍵零部件分液頭的自動(dòng)焊接，并在解決設(shè)備調(diào)試過程中的新的技術(shù)難題的實(shí)踐中積累了相關(guān)的工藝技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)了空調(diào)分液頭的自動(dòng)化火焰焊接。

關(guān)鍵詞：火焰釬焊；分液頭；自動(dòng)化設(shè)備；焊接工藝

中圖分類號(hào)：TG454 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095—6487（2018）02—0068—02

1火焰焊接與分液頭的介紹

1.1火焰釬焊

釬焊技術(shù)在各工業(yè)部門中占據(jù)著越來越重要的地位，尤其在家電行業(yè)以及國(guó)防工業(yè)中已成為不可取代的工藝方法。隨著我國(guó)制冷行業(yè)的快速發(fā)展，火焰釬焊作為極其重要的生產(chǎn)工藝，其技術(shù)的好壞直接影響著產(chǎn)品的最終性能。

火焰釬焊是一種常見的釬焊方法，利用可燃?xì)怏w與氧氣，在焊炬內(nèi)混合噴出燃燒的火焰將母材金屬加熱到釬焊溫度后，加入釬劑釬料。釬劑、釬料在熔化后，由于自身具有潤(rùn)濕性，所以能靠毛細(xì)管的作用在釬縫的間隙流動(dòng)，填充接頭間隙，從而與母材金屬相互擴(kuò)散連接焊件。

1.2分液頭

分液頭是連接在制冷系統(tǒng)中冷凝器出液管的一種裝置。在分液頭的出口部位焊接有節(jié)流毛細(xì)管，毛細(xì)管出口端與制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器的制冷流程連接。分液頭的作用正在于使制冷劑通過分液頭后通過毛細(xì)管節(jié)流均勻分配給蒸發(fā)器的每個(gè)流程，以便向蒸發(fā)器均勻、等量供液，優(yōu)化制冷系統(tǒng)中蒸發(fā)器的性能，達(dá)到最佳制冷效果。

長(zhǎng)期以來，由于沒有成熟的自動(dòng)化釬焊空調(diào)分液頭設(shè)備，在分液頭釬焊工序中大部分采用手工釬焊的方法。由于分液頭結(jié)構(gòu)緊湊容易出現(xiàn)過燒、焊堵等質(zhì)量缺陷，屬于難度高的多點(diǎn)焊接，對(duì)焊工技能水平要求極高。相對(duì)于自動(dòng)化程度高且可有效保障釬焊處的氣密性，釬焊質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高的自動(dòng)火焰釬焊機(jī)，取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)及感覺的手動(dòng)焊接，不僅生產(chǎn)成本高，廢品率高，產(chǎn)量低，嚴(yán)重影響了空調(diào)分液頭質(zhì)量的穩(wěn)定性及生產(chǎn)效率。在設(shè)備的焊接調(diào)試過程中，遇到了很多的工藝問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)過深入分析一一解決，為空調(diào)行業(yè)的分液頭自動(dòng)焊接積累了較多的經(jīng)驗(yàn)。

2自動(dòng)化火焰焊接設(shè)備整體結(jié)構(gòu)

該自動(dòng)釬焊設(shè)備見圖1，主要由三大系統(tǒng)構(gòu)成，即機(jī)械系統(tǒng)、釬焊系統(tǒng)及電控系統(tǒng)。

2.1機(jī)械系統(tǒng)

該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有主機(jī)架、汽缸桿、焊炬、工作平臺(tái)、防氧化結(jié)構(gòu)、冷卻結(jié)構(gòu)。水平工作平臺(tái)安裝于主機(jī)架中部，上面設(shè)有采用銷釘定位的胎具，并可卡裝空調(diào)分液頭。焊炬與曲柄之間通過連接桿連接安裝，焊炬支座通過螺栓進(jìn)行安裝。

2.2釬焊系統(tǒng)

該系統(tǒng)即焊炬及與其相連接的燃?xì)?、氧氣、氮?dú)饪刂葡到y(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)一級(jí)減壓及二級(jí)穩(wěn)壓裝置，采用流量計(jì)精確控制燃?xì)?、氧氣的配比比例。燃?xì)庀到y(tǒng)有一套釬劑霧化發(fā)生器，而焊炬燃?xì)馊肟谔巹t有干式回火防止器，系統(tǒng)中帶有的氮?dú)鉁缁鸸δ?，可以有效防止釬焊處過分氧化。

在釬焊系統(tǒng)中增加穩(wěn)流穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)，對(duì)燃?xì)饧把鯕膺M(jìn)行穩(wěn)流穩(wěn)壓，保證焊接火焰的可控，控制焊接質(zhì)量由于流量和壓力的波動(dòng)而波動(dòng)。

2.3電控系統(tǒng)

該系統(tǒng)的硬件電路部分包括電氣系統(tǒng)原理圖、電氣系統(tǒng)接線圖。整個(gè)系統(tǒng)主要利用PLC來控制，以完成設(shè)備所要完成的功能，諸如設(shè)備的啟停升降、焊接時(shí)間的控制和空氣冷卻的通斷等。系統(tǒng)的控制應(yīng)滿足工藝要求，并要適應(yīng)各種情況，工作方式則根據(jù)不同的操作情況采用自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式。

3自動(dòng)火焰釬焊遇到的工藝問題研究及優(yōu)化

3.1焊縫融深不足的研究及優(yōu)化

釬焊中融深不足缺陷是指釬料滲入釬縫所形成良好釬著面的長(zhǎng)度達(dá)不到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的長(zhǎng)度。外觀上看，釬料未能自由流動(dòng)形成光滑且略微下凹的表面。

針對(duì)融深不足的問題，項(xiàng)目組經(jīng)過理論分析和對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)固體助焊劑，又稱焊膏，對(duì)融深有較顯著的影響。

經(jīng)過在同等參數(shù)調(diào)節(jié)、進(jìn)行自動(dòng)化，A組未添加焊膏，B組添加焊膏，見圖2、圖3，進(jìn)行焊接并對(duì)焊接樣件解剖，無焊膏焊接樣件熔深不飽滿（1#樣件配管不到位），添加焊膏焊接樣件熔深飽滿。

針對(duì)出現(xiàn)的熔深不足的問題，工程項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和增加添加焊膏，有效解決了熔深不足問題。

3.2針對(duì)焊接后出現(xiàn)毛細(xì)管流量偏小的問題研究

針對(duì)小批量焊接出現(xiàn)的毛細(xì)管流量偏小的問題，項(xiàng)目組對(duì)整個(gè)焊接過程進(jìn)行跟進(jìn)分析，經(jīng)解剖未發(fā)現(xiàn)焊堵現(xiàn)象，用中壓空氣吹一下后檢驗(yàn)流量正常，但吹氣后有粉末從毛細(xì)管出來；分析為焊膏過稠導(dǎo)致（現(xiàn)焊膏未加水稀釋，而是采用焊膏里面的稀釋液攪拌），通過稀釋焊膏后焊接，焊接產(chǎn)品正常，杜絕了焊接后出現(xiàn)毛細(xì)管流量偏小的問題。

3.3分液頭定位工裝的設(shè)計(jì)及優(yōu)化

在進(jìn)行批量試生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)無法對(duì)分液頭通過第一代定位工裝進(jìn)行定位。進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在來料的分液頭焊接端存在焊瘤，造成分液頭不能安裝到定位工裝座中。要求對(duì)分液頭前道焊接工序加強(qiáng)控制，確保分液頭組件上座外緣無焊瘤，確保產(chǎn)品能在送絲焊接機(jī)上焊接。

針對(duì)在分液頭的底部出現(xiàn)突出焊瘤，無法完全放置在工裝座中，導(dǎo)致出現(xiàn)由于定位不準(zhǔn)，出現(xiàn)的焊接不良的問題，在前道焊接工序加強(qiáng)控制的同時(shí)，為了徹底解決因?yàn)楹噶鲇绊懞附佣ㄎ缓秃附淤|(zhì)量問題，項(xiàng)目組對(duì)定位工裝進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

第一代方案中采用分液頭下平面進(jìn)行定位，見圖4和圖5。此定位面上有焊瘤，很難實(shí)現(xiàn)平整定位，導(dǎo)致焊接產(chǎn)品送絲不到位，焊漏率高；若分液頭焊瘤過大，焊接產(chǎn)品將無法定位，且根據(jù)實(shí)際操作統(tǒng)計(jì)，此焊點(diǎn)大部分偏大，產(chǎn)品定位較差，焊接一致性不好。

第二代方案中采用分液頭斜面線定位，見圖6和圖7。此零件的加工工藝為等分轉(zhuǎn)盤高精車床一次性加工完成，零件間的差異性很小，現(xiàn)改為此面定位后，焊接產(chǎn)品定位一致性很高，且消除了前期產(chǎn)品自轉(zhuǎn)的問題，現(xiàn)焊接出的產(chǎn)品質(zhì)量較之前的定位方案均要穩(wěn)定。通過上述結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，能對(duì)出現(xiàn)焊瘤的分液頭的安裝定位有很好的改善，杜絕了因?yàn)榍暗拦ば虻暮噶鲇绊懛忠侯^焊接定位和焊接質(zhì)量問題。

4結(jié)論

此次項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)的自動(dòng)火焰焊接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)設(shè)備減員6人的目標(biāo)。設(shè)備設(shè)定技術(shù)要求目標(biāo)：加工效率≥560件/h，焊接工件一次不合格率小于等于50 PPM，達(dá)到預(yù)期效果。同時(shí)，熟悉了分液頭送絲焊接設(shè)備的技術(shù)工藝，掌握了可焊接分液頭的核心的工藝技術(shù)設(shè)備技術(shù)，焊接設(shè)備的核心主要在于合適的工裝定位方式、合適的焊接參數(shù)及對(duì)流量壓力的精準(zhǔn)控制，同時(shí)來料的一致性也得到很好的控制。