一種自動熔化極氣體保護焊焊接裝置設計及應用

(大慶石油化工機械廠， 黑龍江 大慶 163714)

不銹鋼復合板材質制造的壓力容器筒體的環(huán)焊縫焊接，通?；鶎硬捎寐窕∽詣雍?，過渡層和覆層采用手工電弧焊或半自動藥芯焊絲熔化極氣體保護焊。這2種焊接操作以手工方式為主，勞動強度大、焊接效率低，在實際生產過程中存在焊縫成型不良、焊縫接頭數量多、吊裝次數多和焊接時間長等問題。文中介紹了大慶石油化工機械廠利用現有埋弧自動焊機機架結構設計的改進型焊接裝置及其應用。

1 改進型焊接裝置結構和功能設計

1.1 焊接裝置結構

改進型焊接裝置結構示意見圖1?？刂葡?、電動焊接擺動器、焊槍夾持器和二維十字托板等核心部件通過橫梁組合在一起，固定在埋弧焊機機架上。這些機械裝置滿足了環(huán)焊縫焊接時焊槍隨工件的轉動在相對焊縫固定位置進行左右擺動的需要，代替了人工對焊槍的操控，解決了傳統(tǒng)手工焊在焊接壓力容器筒體環(huán)焊縫時費時、費力、焊縫成型受人為因素影響大等問題，極大降低了設備投資[1-2]。

1.埋弧焊自動焊機架 2.橫梁 3.控制箱 4.二維十字托板5.電動焊接擺動器 6.連接桿 7.焊槍夾持器圖1 改進型焊接裝置結構示圖

該裝置與埋弧自動焊機機架之間采用螺栓進行連接和固定，在焊接壓力容器筒體環(huán)焊縫時，可隨時使用、隨時安裝，能夠滿足在同一臺焊機上交替進行埋弧自動焊和熔化極氣體保護焊的需要，避免了筒體的二次吊裝。而且焊接中一道環(huán)焊縫一次焊接完成，只有一處接頭，焊縫成型美觀[3-4]。

1.2 部件及功能設計

(1)設計兼顧新舊2種焊接功能，切換方便。橫梁結構為L型，采用100 mm×100 mm×3 mm槽鋼焊接制作而成，上端長度為1 300 mm，下端高度為500 mm，橫梁一端采用?32 mm螺栓與埋弧自動焊機機架連接固定，隨時使用隨時安裝，不破壞機架結構和原有使用功能[5]。

(2)二維十字托板對焊槍的移動起支撐作用。焊接過程中，工件沿著橢圓軌跡運動以及在焊接滾輪架上轉動時會出現軸向位移，因此需要實時調整焊槍的高度及水平位置，這時通過手動調節(jié)二維十字托板(尺寸為100 mm×100 mm)，可以使焊槍相對焊縫的位置始終保持在焊接要求之內[6]。

(3)焊槍的自動擺動功能。熔化極氣體保護焊焊接時，為了使焊縫寬度達到要求需要左右擺動焊槍，使用電動焊接擺動器及控制箱可以實現焊槍的自動擺動。電動焊接擺動器由擺動頭、控制箱組成，擺動器有效行程為200 mm，擺幅寬度為50 mm。擺動頭尺寸為200 mm×100 mm×70 mm，控制箱尺寸為120 mm×175 mm×75 mm?？刂葡溆糜陬l率、方式及邊停時間等自動擺動參數的設置，可以隨機調節(jié)，使焊縫寬度一致且滿足焊接工藝要求[7-8]。

(4)焊槍的固定及角度調整功能。焊槍夾持器通過連接桿與電動焊接擺動器相連，起到固定焊槍和調整焊槍角度的作用。焊槍夾持器由壓片、調壓螺栓、轉角盤組成。壓片尺寸為?30 mm×3 mm，調壓螺栓規(guī)格為M12×35，轉角盤尺寸為?60 mm×3 mm[9]。

2 改進型焊接裝置使用方法

2.1 參數設置

將配件按設計圖樣組裝完成，緊固螺栓使工裝與埋弧焊機機架可靠連接。將工件置于焊接滾輪架上后準備焊接，按照焊接工藝要求設置焊機電流、電壓等相關參數，通過電動焊接擺動器的控制箱設置焊槍擺動參數，擺幅為10～20 mm，頻率為5 Hz，邊停時間為0.5～1.5 s。設置熔化極氣體保護焊焊機送焊絲速度為200～2 000 mm/min，焊接滾輪架的轉動速度為150～300 mm/min[10-11]。

2.2 焊槍就位

調整埋弧自動焊機機架，使焊槍位于焊縫中心位置，按照焊接要求調節(jié)焊槍夾持器，使焊槍角度為60～85°，緊固調節(jié)螺栓保持焊槍固定不動[12]。

2.3 焊接

在焊接過程中，要觀察焊槍與焊縫的相對位置，根據位置變化調節(jié)二維十字托板，使焊槍相對焊縫的位置始終保持在焊接要求的范圍之內。完成焊接后松開橫梁上的螺母將工裝整體拆下，不會影響埋弧焊功能的繼續(xù)正常使用[13-14]。

2.4 檢驗

首先外觀要滿足要求。在焊接過程中，要做到焊槍的焊接角度、擺動幅度及頻率始終不變，這是保證焊縫形狀一致的關鍵。此外無損檢測要滿足要求，按照JB/T 4730.2—2005《承壓設備無損檢測 第2部分：射線檢測》進行100%的X射線檢測，焊縫質量要全部符合I級要求，檢測結果為合格[15]。

3 焊接裝置實際應用

改進型焊接裝置在大慶石油化工機械廠的實際生產中得到了充分應用，完成了天然氣公司6臺直徑為3 000 mm不銹鋼復合板儲罐的焊接任務，累計射線檢測拍片800張，一次焊接合格率98.6%。與手工焊相比，提高生產效率近3倍。

4 結語

改進型焊接裝置保留了原有埋弧自動焊功能，增加了自動氣體保護焊功能，實現了焊機的多功能和自動化使用。此次改進利用了現有設備資源，提高了焊接水平和質量，縮短了制造工期，降低了生產成本，極大降低了工人勞動強度。