中部槽底板自動(dòng)掏焊專機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

戈鑫禎

（中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司，河北 張家口 076250）

中部槽是刮板輸送機(jī)的關(guān)鍵部件，約占主體重量的80%，因此，中部槽的制造技術(shù)水平幾乎決定著刮板輸送機(jī)的整機(jī)質(zhì)量水平，而焊接是中部槽制造的關(guān)鍵技術(shù)。目前，超重型刮板輸送機(jī)中部槽規(guī)格為長2400mm，寬2550mm，高1055mm，為了增加中部槽的可靠性，將底板與槽幫內(nèi)側(cè)兩條焊縫長度由兩端（300～500）改為通長焊接，但該焊接位置空間狹小，目前均采用手工半自動(dòng)掏焊，中間位置無法焊達(dá)，在焊接過程中也無法觀察熔池的變化，更不能保證焊縫質(zhì)量。為此，我公司聯(lián)合專業(yè)廠家共同研制開發(fā)了中部槽底板自動(dòng)掏焊專機(jī)，能夠滿足中部槽底板和槽幫內(nèi)側(cè)通長直線焊縫在狹小空間的焊接要求；同時(shí)，掏焊專機(jī)采用PLC控制，使得整個(gè)操作簡單明了直觀，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

1 中部槽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

中部槽是由鏟板槽幫、擋板槽幫、中板、底板、軌座、彎聯(lián)接板組焊而成的箱體結(jié)構(gòu)，如圖1所示，導(dǎo)致中部槽底板與槽幫內(nèi)側(cè)的左右兩條焊縫處于狹小空間，高度范圍（100～180）mm，長度范圍（1500～2400）mm，而且許多中部槽的這兩條焊縫要求通長焊接，手工半自動(dòng)焊接無法實(shí)現(xiàn)。

圖1 中部槽結(jié)構(gòu)示意圖

2 中部槽底板自動(dòng)掏焊專機(jī)的設(shè)計(jì)

2．1 整體結(jié)構(gòu)

根據(jù)中部槽底板與槽幫焊縫的位置特點(diǎn)和焊接技術(shù)要求，設(shè)計(jì)了中部槽底板自動(dòng)掏焊專機(jī)，如圖2所示，中部槽的底板與槽幫內(nèi)側(cè)通長焊縫分兩次同時(shí)完成。該專機(jī)由升降機(jī)構(gòu)、立柱、工作臺(tái)、升降液壓缸、雙水冷焊槍、擺動(dòng)器、提升電機(jī)、擺動(dòng)電機(jī)、提升機(jī)構(gòu)、PLC控制器、電焊機(jī)、橫向行走機(jī)構(gòu)、橫向?qū)к?、橫向步進(jìn)電機(jī)、縱向行走機(jī)構(gòu)、縱向?qū)к?、送絲機(jī)等組成。

圖2 中部槽底板自動(dòng)掏焊專機(jī)示意圖

底座固定在地面上，縱向?qū)к壟c底座連接為一體，縱向行走機(jī)構(gòu)由縱向步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)沿縱向?qū)к夁M(jìn)行縱向運(yùn)動(dòng)；橫向?qū)к壟c縱向行走機(jī)構(gòu)連接，橫向行走機(jī)構(gòu)由橫向步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)沿橫向?qū)к夁M(jìn)行運(yùn)動(dòng)；主架體與橫向行走機(jī)構(gòu)連接為一體，從而實(shí)現(xiàn)主架體的橫向縱向運(yùn)動(dòng)；MAG焊機(jī)置于焊機(jī)托板上，焊接托板與主架體連接為一體，隨主架體一起進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；送絲輪、擺動(dòng)電機(jī)、擺動(dòng)器及雙水冷焊槍與提升機(jī)構(gòu)連接為一體，滑塊與提升機(jī)構(gòu)連為一體，提升電機(jī)帶動(dòng)滑塊沿梯形絲杠進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)焊槍的上下移動(dòng)；擺動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)擺動(dòng)器進(jìn)行擺動(dòng)，雙水冷焊槍與擺動(dòng)器連為一體，從而實(shí)現(xiàn)雙水冷焊槍的左右擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)焊接過程。

2．2 控制系統(tǒng)

在整個(gè)焊接過程中，操作者可以通過PLC控制器調(diào)整工作臺(tái)高低，使焊縫處于合適位置；控制主架體進(jìn)行橫向、縱向運(yùn)動(dòng)及提升機(jī)構(gòu)的升降運(yùn)動(dòng)，從而精確調(diào)整雙水冷焊槍位置；實(shí)現(xiàn)人機(jī)交流，程序輸入，從而實(shí)現(xiàn)焊接過程參數(shù)的控制和修改。

2．3 掏焊專機(jī)焊接過程

中部槽置于工作臺(tái)上并卡緊→升降液壓缸調(diào)整工作臺(tái)高低位置→中部槽的底板與槽幫內(nèi)側(cè)焊道調(diào)整到合適位置→啟動(dòng)PLC控制器“焊接”開關(guān)→雙水冷焊槍自動(dòng)引弧開始焊接→打底焊→完成第二條焊縫焊接→完成第三條焊縫焊接……→完成最后一條焊縫焊接→焊槍自動(dòng)?；?、自動(dòng)復(fù)位→工作臺(tái)復(fù)位→人工吊裝卸下工件→人工吊裝上下一工件→重復(fù)以上過程。

3 中部槽掏焊工藝試驗(yàn)

3．1 試驗(yàn)內(nèi)容

焊接方法：135

焊接設(shè)備：中部槽自動(dòng)掏焊專機(jī)

焊接位置：PB

母材：ZG30MnSiMo + Hardox450

（槽幫） （底板）

保護(hù)氣體：80%Ar+20%CO2

焊絲牌號(hào)：ER69-G

焊絲直徑：φ1.2

預(yù)熱溫度：150～200℃

層間溫度：150～200℃

接頭形式：如圖3。

圖3 中部槽底板與槽幫接頭示意圖

3．2 焊接參數(shù)（表1）

表1 中部槽底板自動(dòng)掏焊專機(jī)焊接參數(shù)表(以15mm角焊縫為例，焊接層道數(shù)如圖3)

4 焊縫檢驗(yàn)

（1）采用中部槽底板自動(dòng)掏焊專機(jī)后，槽幫與底板內(nèi)側(cè)角焊縫成型良好，焊縫尺寸符合要求。

（2）通過對(duì)焊縫進(jìn)行PT檢驗(yàn)，焊縫表面及近表面無焊接缺陷。

（3）對(duì)焊縫取樣切片，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)焊接缺陷。

5 應(yīng)用前后技術(shù)對(duì)比

在以往的中部槽底板與槽幫內(nèi)側(cè)焊縫在焊接過程中，一直采用斜支撐（見圖4），并且操作時(shí)需要借助天車、撬棍等工具輔助，勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)系數(shù)高。另外，由于焊接空間小，不利于焊接觀察，也無法實(shí)現(xiàn)重型、超重型中部槽底板與槽幫內(nèi)側(cè)焊縫通長掏焊，更無法保證焊縫質(zhì)量。

圖4 手工掏焊底板內(nèi)側(cè)焊縫情況

通過設(shè)計(jì)專用中部槽底板掏焊專機(jī)（見圖5），采用特殊焊槍，通過PLC控制實(shí)現(xiàn)中部槽底板與槽幫內(nèi)側(cè)焊縫通長掏焊。該設(shè)備一方面使用簡單、操作方便、操作安全性和焊接可靠性高；另一方面，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率及操作者的工作積極性。

圖5 掏焊機(jī)焊接底板內(nèi)側(cè)焊縫情況

6 結(jié)語

中部槽底板自動(dòng)掏焊專機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了中部槽槽長2400mm底板與槽幫內(nèi)側(cè)角焊縫全長滿焊，解決了因焊接操作空間小手工無法通長焊接的問題，確保了中部槽底板內(nèi)側(cè)焊縫焊接強(qiáng)度和尺寸，提升了中部槽焊接自動(dòng)化水平，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。