多邊桿鐵塔縱縫高效焊接專機研發(fā)

陳偉棟

摘 要：學校與企業(yè)共同進行多邊桿縱縫高效焊接專機研發(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際應用問題，提高此類焊縫的焊接效率和焊接質量。

關鍵詞：鐵塔；多邊桿縱縫；焊接專機

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

0 引言

隨著鐵塔市場的迅速發(fā)展，大量企業(yè)進入鐵塔行業(yè)，行業(yè)整體利潤率不斷下降。為降低成本、提高人均產(chǎn)量，在當前多邊桿鐵塔生產(chǎn)加工過程中，急需一種能夠實現(xiàn)縱縫、環(huán)縫的焊接且實現(xiàn)快速高效的單面焊背面自動成型，而且成本低、操作簡單易學的多用途焊接專機。

為解決長期困擾鐵塔行業(yè)的多邊桿縱縫焊接效率不高的技術難題，山東交通職業(yè)學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，解決鐵塔生產(chǎn)過程中的縱縫焊接工藝的實際應用問題，提高此類焊縫的焊接效率和焊接質量。

1 焊接專機設計方案

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

（1）解決焊接操作機的縱縫、環(huán)縫焊接時的工位快速轉換問題。已有的設計為固定的環(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，因此需要設計一種新的方案來解決焊接操作機的90度水平快速轉換問題。

（2）解決從動焊接小車速度調(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焊接小車，其移動速度為勻速形式，如將其用作焊接速度控制，需增加焊接速度的無級可調(diào)模式，實現(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)，原有設計為變頻調(diào)速，在微調(diào)方式下反應速度不夠快。

（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，可以由防躥動裝置來糾正，且工件在焊接過程中一直勻速旋轉且旋轉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，由焊接小車來的勻速一定來實現(xiàn)焊接速度的精確控制，無需滾輪架的轉速可調(diào)。

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

解決好上述問題，可以更好地適應各個鐵塔生產(chǎn)廠家的實際需求，能夠滿足廠家對設備高效率、低價格、多功能的需要，同時，為適應當前鐵塔類產(chǎn)品對焊接質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工人個人實際焊接操作水平的現(xiàn)實困難，且從事焊接工作的員工逐年減少的情況，該設備在設計時采取操作簡單化、加工模塊化、投資最低化的原則，操作者掌握速度快，操作簡單，操作者即使不是專業(yè)電焊工，經(jīng)過短期培訓也能夠快速實現(xiàn)各類全熔透焊縫的焊接。

2 焊接專機研發(fā)

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

（1）焊接操作機的安裝位置改造。在原行走小車的焊接操作機的安裝位置，再加工4個安裝孔，實現(xiàn)焊接操作機兩個位置快速安裝，這樣會快速實現(xiàn)環(huán)縫焊接時對焊接操作機的安裝要求。當焊接各類環(huán)縫時，焊接操作機的橫臂中心線與工件中心線平行；焊接桿體縱縫時，焊接操作機的橫臂中心線與工件中心線垂直。

（2）行走小車的傳動系統(tǒng)改造。采用變頻控制技術+大速比NMRV減速機結構的行走小車，保證了多種焊接工藝所需的不同焊接速度受到精確控制。為適應不同焊接工藝對焊接速度的要求，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型精密大速比傳動減速機來作為行走小車的傳動系統(tǒng)，并在電氣系統(tǒng)中為之配備了變頻控制技術，確保焊接速度工作在變頻器的穩(wěn)定工作輸出段，整個焊接過程非常穩(wěn)定，有力地保證了焊接質量。

（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線路控制，同時將原來的變頻電動機直接傳到改造為電動機+大速比擺線輪減速機傳動，這樣可以實現(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中的精確可調(diào)，以適應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。將原來設計的沿軌道移動式滾輪架轉移位置，改造為可移動式設計方案，能夠平移至桿體縱縫焊接所需位置。可以通過調(diào)節(jié)滾輪架的滾輪距離來實現(xiàn)工件的兩端調(diào)平。

（5）焊接操作機橫臂升降減速機構改造。對焊接操作機橫臂升降減速機構進行改造，增加一級傳動方式，變成二級NMRV式傳動，實現(xiàn)大速比傳動，可以實現(xiàn)橫臂平穩(wěn)升降微調(diào)，以克服焊接過程中實際工件的縱縫裝配誤差。

（6）焊接工藝改進。為實現(xiàn)單面焊接雙面成型的焊接工藝，在縱縫扣合工序中嚴格控制對接間隙，確保對接間隙和錯邊誤差不大于1mm，對各層焊道的焊接電流按實際焊接經(jīng)驗進行精確選擇，焊接速度以及焊槍擺動幅度根據(jù)工件焊接試驗進行選擇。

3 結語

多邊桿鐵塔縱縫高效焊接專機研發(fā)完成后進行了工件焊接試驗，對試驗中新發(fā)現(xiàn)的一些問題進行了針對性的整改，經(jīng)過多次實際工件焊接試驗，已經(jīng)達到了預期設計目標，焊接試件的焊接完全實現(xiàn)了單面焊接雙面成型的目標，焊縫的外觀成型質量大幅提高，非常美觀，滿足當前工件縱縫實際焊接需求；同時也實現(xiàn)了簡單易學的設計目標，普通工人可以很短時間內(nèi)就可學會該機的操作，焊接效率可觀，焊接成本降低。

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