一組無負(fù)壓供水設(shè)備不銹鋼管件的焊接工裝設(shè)計(jì)

王明威 吳坤

摘 要：本文對(duì)無負(fù)壓供水設(shè)備不銹鋼管件規(guī)格進(jìn)行說明，對(duì)不銹鋼管件的焊接工藝進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了一組焊接工裝，保證了無負(fù)壓供水設(shè)備不銹鋼管道焊接工藝要求。

關(guān)鍵詞：無負(fù)壓供水;不銹鋼管道;管道焊接;焊接工裝

中圖分類號(hào)：TH122文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）28-0074-03

Welding Scheme Design of Stainless Steel Pipe Fittings

for Non Negative Pressure Water Supply Equipment

WANG Mingwei WU Kun

（Zhengzhou University of Business，Zhengzhou Henan 451400）

Abstract： In this paper， the specification of stainless steel parts for non negative pressure water supply equipment was described， and a scheme for welding of stainless steel pipe fittings was provided to ensure the welding process requirements of stainless steel pipes for non negative pressure water supply equipment.

Keywords： no negative pressure water supply;stainless steel pipe;pipe welding;welding tooling

1 無負(fù)壓供水設(shè)備概述

無負(fù)壓供水設(shè)備一般是指無負(fù)壓變頻供水設(shè)備或變頻無負(fù)壓供水設(shè)備，是直接連接到供水管網(wǎng)上的增壓設(shè)備。其特點(diǎn)是節(jié)能供水，是一種直接與市政自來水管網(wǎng)連接，對(duì)自來水管網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生任何副作用的二次給水設(shè)備，在市政管網(wǎng)壓力的基礎(chǔ)上直接疊壓供水，具有全封閉、無污染、占地量小、安裝快捷、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高層建筑供水系統(tǒng)中。無負(fù)壓設(shè)備結(jié)構(gòu)組成如圖1所示，其進(jìn)水管路組件﹑出水管路組件﹑進(jìn)水彎管﹑出水彎管等均采用食品級(jí)304不銹鐵鋼材質(zhì)焊接而成，各管路的焊接質(zhì)量關(guān)系著無負(fù)壓設(shè)備性能高低。

2 無負(fù)壓供水設(shè)備管路種類

無負(fù)壓供水設(shè)備的管路按功能和結(jié)構(gòu)分為進(jìn)水管路組件﹑出水管路組件﹑彎管組件三類。

2.1 進(jìn)水管路組件

根據(jù)無負(fù)壓設(shè)備型號(hào)的不同，進(jìn)水管路組件包括一控二和一控三兩大類，由主縱管﹑主橫管﹑支管﹑大法蘭﹑小法蘭﹑盲板等焊接而成，如圖2所示。無負(fù)壓設(shè)備中電機(jī)的功率和泵的揚(yáng)程不同，對(duì)應(yīng)的管路的直徑也不同，法蘭尺寸也有多種規(guī)格。進(jìn)水管路組件中主縱管和主橫管公稱直徑有DN200﹑DN100﹑DN150﹑DN125﹑DN80等。

2.2 出水管路組件

出水管路組件包括一控二和一控三兩類，圖3為一控二出水管路，由大法蘭﹑主橫管﹑小法蘭﹑支管組成。出水管路組件沒有主縱管，主橫管公稱直徑規(guī)格有DN200﹑DN100﹑DN150﹑DN125﹑DN80等，對(duì)應(yīng)的法蘭和支管也有多種尺寸規(guī)格。

2.3 彎管組件

彎管組件由直管﹑彎管和法蘭焊接而成，如圖4所示，彎管公稱直徑有DN100﹑DN80﹑DN65（主管公稱直徑DN200），DN80﹑DN60﹑DN50（主管公稱直徑DN150），DN65﹑DN50﹑DN40﹑D32（主管公稱直徑DN125和DN100），DN50﹑DN40﹑DN32（主管公稱直徑DN80）。

3 管路組件焊接工裝設(shè)計(jì)

3.1 焊接工藝

無負(fù)壓設(shè)備管路組件焊接包括環(huán)縫焊接和相貫線焊接。其中，管法蘭﹑彎管與直管﹑管與盲板之間的焊接為環(huán)縫焊;主縱管與主橫管﹑支管與主橫管之間的焊接為相貫線焊接。彎管與直管﹑管與盲板﹑相貫線焊接采用單面焊雙面成型焊接方法，管法蘭采用雙面均進(jìn)行環(huán)縫焊的方法，采用先點(diǎn)焊后滿焊的方式進(jìn)行。焊接方法采用氬弧焊（TIG），焊接正面保護(hù)氣采用Ar（95%）+H2（5%），純氬等離子氣、縱縫背面保護(hù)氣和托罩氣體均采用Ar（99.99%），環(huán)縫背保護(hù)采用整體通氣的形式，使用液N2[1]。無負(fù)壓供水設(shè)備管件規(guī)格型號(hào)較多，焊接工裝采用通用工裝與專用工裝相結(jié)合的方式，焊接方式采用人工點(diǎn)焊加自動(dòng)設(shè)備滿焊。管路采用4軸激光切割機(jī)下料，批量下料前進(jìn)行試切組對(duì)糾偏，相貫線之間的組對(duì)要對(duì)下料管件進(jìn)行組對(duì)后標(biāo)示，下料的管件尺寸精度為±0.5 mm，管路組對(duì)精度為±0.5 mm，組對(duì)時(shí)相貫線縫隙精度保持在±0.5 mm，管子焊前根據(jù)氬弧焊焊接標(biāo)準(zhǔn)做好表面清潔工作。在無負(fù)壓供水設(shè)備中，主管管徑DN125﹑DN100和彎管規(guī)格DN125﹑DN100量大，其他規(guī)格量較少，進(jìn)水管路組件和出水管路組件焊接采用專用焊接工裝，其他規(guī)格型號(hào)管路組件焊接采用通用焊接工裝。

3.2 通用焊接工裝設(shè)計(jì)

通用工裝滿足不同規(guī)格管件小批量焊接，要具有柔性。無負(fù)壓供水設(shè)備中量小管路焊接工裝采用標(biāo)準(zhǔn)三維柔性焊接平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，管件焊接的組裝和定位具有靈活性。三維柔性平臺(tái)大面有兩個(gè)方向，四周邊可用作垂直方向的安裝，可以實(shí)現(xiàn)三維立體組合。其孔系特點(diǎn)是從平臺(tái)到附件都是標(biāo)準(zhǔn)孔，與快速定位鎖銷配合使用能夠?qū)崿F(xiàn)快速精確定位。其附件包括平臺(tái)﹑角鐵﹑定位角尺﹑定位平尺﹑V型定位塊﹑調(diào)高器﹑調(diào)整墊片﹑壓緊器﹑鎖緊銷等?？筛鶕?jù)不同尺寸的同類產(chǎn)品的工裝任意組合及調(diào)整，也可根據(jù)不同類的產(chǎn)品進(jìn)行新的組合。平臺(tái)表面均布Φ28孔，焊渣可通過孔輕易清理，依托表面均布孔位，可以方便地在任意位置安裝定位和壓緊件，變換無負(fù)壓供水設(shè)備管路型號(hào)時(shí)，平臺(tái)可以重復(fù)使用。無負(fù)壓設(shè)備管路組件焊接通用焊接工裝設(shè)計(jì)主要任務(wù)是對(duì)三維柔性平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。最終設(shè)計(jì)選型的焊接工裝如圖5所示。根據(jù)無負(fù)壓供水設(shè)備管路的最大尺寸，三維柔性焊接平臺(tái)設(shè)計(jì)選型規(guī)格為：長(zhǎng)×寬=2.4 m×1.2 m。調(diào)整地腳用來調(diào)平平臺(tái)上表面;支腿用來支撐平臺(tái)，給平臺(tái)一個(gè)適當(dāng)高度方便作業(yè)人員焊接;平尺（規(guī)格300×50×25）用來定位調(diào)節(jié);鎖緊銷（規(guī)格28×50）用來定位;手柄式壓緊器（規(guī)格180°）用來壓緊進(jìn)水管件，L角尺用來定位盲板，V型塊起支撐管件的作用。焊接工裝設(shè)計(jì)原則是以主管中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行定位組對(duì)精度滿足焊接工藝±0.5 mm的要求，工裝零件的空間要能滿足氬弧焊槍頭的焊接空間，盲板內(nèi)壁開的有環(huán)形槽與管件精確組對(duì)L角尺靠緊固定。當(dāng)管件的尺寸和規(guī)格改變時(shí)，選擇不同的三維柔性平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)附件安裝組合[2]。

3.3 專用焊接工裝設(shè)計(jì)

3.3.1 管法蘭專用焊接工裝設(shè)計(jì)。主管管徑為DN125﹑DN100的進(jìn)出水管件產(chǎn)量大，其管法蘭在三維柔性焊接平臺(tái)組對(duì)焊接效率低，需要設(shè)計(jì)專用焊接工裝更合適，采用手柄式壓鉗壓緊，具有壓緊力大、方便操作的特點(diǎn)。主管和主管法蘭采用定位銷進(jìn)行定位，與法蘭孔的配合間隙為正0.2～0.3 mm;支管和支管法蘭用支管輔助定位鉗口，主管和支管底部管法蘭點(diǎn)焊工裝上有5 mm的凸臺(tái)，保證管法蘭焊接內(nèi)部焊縫空間余量，由定位銷和快速壓鉗組合定位和固定方便，便于點(diǎn)焊操作。點(diǎn)焊完成后的管法蘭要裝夾在兩軸變位機(jī)上通過焊接機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)焊接，將管及管法蘭固定在焊接變位機(jī)上，調(diào)節(jié)焊接機(jī)頭至焊接位置，通過變位機(jī)的旋轉(zhuǎn)，完成管管之間的焊接。

3.3.2 相貫線專用焊接設(shè)計(jì)。主管管徑DN125﹑DN100的進(jìn)出水管的相貫線焊接產(chǎn)量大，需要設(shè)計(jì)專用的工裝。專用點(diǎn)焊焊接工裝如圖6所示：焊接平臺(tái)采用Q235-A材質(zhì)進(jìn)行時(shí)效處理，上表面平面度公差保證0.2 mm。主管管徑DN125﹑DN100不同長(zhǎng)度的進(jìn)出水管件，限位板滑道保證長(zhǎng)度可調(diào);法蘭限位板定位;支管支撐座和主管支撐座用于管件支撐。支管支撐座安裝孔為長(zhǎng)條孔，可以根據(jù)管件的下料批次誤差進(jìn)行微調(diào)。壓緊鉗口的口徑有DN125和DN100兩種，可以根據(jù)焊接管件規(guī)格進(jìn)行更換，該焊接工裝的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為主管中心線和支管中心線，法蘭限位板可以在滑道上移動(dòng)，法蘭限位板底座上有鎖緊銷實(shí)現(xiàn)法蘭限位板的定位鎖緊，滑道上有標(biāo)示記號(hào)對(duì)應(yīng)不同的管件型號(hào)，可以滿足各種長(zhǎng)度規(guī)格的進(jìn)出水管件相貫線人工點(diǎn)焊要求。點(diǎn)焊完成后的進(jìn)出水管放在機(jī)器人工作站上進(jìn)行自動(dòng)化滿焊，相貫線滿焊工裝如圖7所示，單軸變位機(jī)與焊接機(jī)器人聯(lián)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上固定好支撐座，支撐座有多種型號(hào)可調(diào)，滿足不同規(guī)格進(jìn)水管管件的滿焊要求，支撐座上安裝壓緊鉗口固定進(jìn)出水管件。

4 結(jié)語

無負(fù)壓供水設(shè)備中的進(jìn)水管件﹑出水管件﹑彎管等規(guī)格型號(hào)較多，如何滿足焊接工藝要求，本文對(duì)管道工件種類、工件產(chǎn)量的多少進(jìn)行詳細(xì)分析之后，結(jié)合人工點(diǎn)焊和焊接機(jī)器人自動(dòng)焊的工藝思路，設(shè)計(jì)出通用點(diǎn)焊焊接工裝和專用點(diǎn)焊與滿焊工裝，為其他管道產(chǎn)品焊接工裝設(shè)計(jì)提供了一種思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳永馀.淺析XMW型智能無負(fù)壓供水設(shè)備在某高層建筑的應(yīng)用[J].福建建材，2015（10）：77-79.

[2]曾慶志，呂衛(wèi)陽，王國(guó)鋒.藍(lán)普鋒RPC系列PLC在高層無負(fù)壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化博覽，2014（6）：88-89.