新型单柱式管－板全自动氩弧焊机的研制

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介绍了新型单柱式管－板全自动氩弧焊机的结构特点、工作原理、主要部件和焊接的使用效果。
　关键词：单柱；自动；氩弧焊机
　随着我国换热器制造的不断进步，各使用单位对换热器的制造质量、使用寿命提出了更高的要求，而换热器质量的好坏、使用寿命的长短，在很大程度上取决于管－板焊缝质量。为了提高焊接质量、减轻劳动强度，众多厂家相继研制了管－板自动焊机，也有些厂家从国外引进管－板全自动焊机，但是由于国产管子的尺寸精度不高及装配质量问题，使这些对管子质量要求很高的设备难以得到正常使用。我公司先后购置3台内外管板自动焊机，由于定位和电源维修问题，一直无法正常使用。基于这种情况，我公司曾经自行研制了1台双立柱式管－板自动焊机，经过1年多的使用，效果良好，但结构相当笨重。后来对双立柱式管－板自动焊机进行改进，研制出新型的管－板自动焊机－单立柱式管－板全自动焊机，该焊机简化了前一种焊机的结构，具有轻便、移动比较灵活的特点，并保证了焊接质量。现对该新型焊机的结构、组成及工作原理进行介绍。
　 1. 焊机的基本结构和工作原理
　　本机设计采用完全不同于国外常用的悬挂式和国内使用较多的龙门式结构，而是采用了立柱式结构，该焊机主要由焊接机头、电气控制箱、行走装置和焊接电源（唐山松下TSP-300 钨极氩弧焊机）4大部分组成，见图1。 机头和控制箱安装在操作平台上，平台可通过丝杠在电动机的带动下上下移动，在底座下专门设置行走导轨。整个焊接机头也可以通过2各手轮的调节进行前后左右的小范围移动。为了使定位更准确，在焊接机头的顶端还专门设计了一个定位芯套。机头焊接速度还可根据被焊管径、工件厚度、焊接材料的不同，由电气控制进行无极调速（1.6－18.9r/s）

2. 焊机的主要部件结构
　 2.1 焊接机头的结构
　　 焊接机头主要由焊枪体、动力驱动及焊接机具3部分组成。枪体上装有钨极、钨极夹、分流器以及陶瓷喷嘴；另外，枪体上还装有水、电、气通道。动力驱动主要有2个部分，一部分是一个直流电机减速器带动1对齿轮使焊炬旋转；另一部分是一个直流电动机带动的驱动轮，它的作用是驱动送丝。焊接机具部分即旋转部分见图2，途中的零件10是对中芯套，其作用是采用锥度定位法来调节钨极的旋转轨道与管子的同心度。由于国产管子的误差较大，管子内径偏差经常在±0.30mm之间，用内孔定位法芯子不容易做，误差较大。因此，采用锥度定位，在管板面和机头找正竖直的情况下，用锥头去定位孔，只要管子管口毛刺除尽，在锥度定位时如略有误差，则可以通过点动或机械微调来调整，直至对中为止。零件9时对中芯棒，其作用是定位对中芯套，使其不晃动；零件8是导电铜圈，它是电刷的一部分，作用是将电源的电传给钨极；零件6是弹簧扳手，它的作用是调节对中芯棒前后移动，由弹簧自动复位。

2.2 送丝机构
　 送丝机构主要是由送丝头、送丝管和送丝轮3部分组成。送丝头机构见图3，它的设计特点主要是采用夹持体固定，拉伸弹簧复位，从而使送丝头的位置方向更容易控制。送丝轮被固定在旋转体上，与焊接机头一起旋转。送丝方式是采用电动机带动单驱动轮驱动送丝。

2.3 焊机在导轨上的移动和刹车结构
　 在焊机底座下装有4个轮子，使焊机可以沿着导轨移动，同时为了使焊机行走平稳，在与导轨平侧接触的地方装有滚动轴承。为了能使管口与钨极对位准确，焊机刹车装置的好坏尤其重要。该焊机的刹车结构见图4，主要是由夹紧板、刹车体、直流湿式电磁铁阀、锁紧螺母和螺钉4个部分组成。

平时，部件内弹簧通过夹紧板带动刹车体与螺钉夹紧导轨，使焊机处于制动状态。当焊机要行走时，直流湿式电磁铁阀通电后向右运动（运动方向见上图），带动夹紧板向右运动，使2块刹车体的上部距离减小，从而使刹车体下部张开松开导轨，焊机开始行走。断电后电磁铁无磁性，夹紧板在直流电磁铁阀内部弹簧的作用下回复到夹紧状态。这种刹车结构的特点是焊机在不行走的时候就处于制动状态，从而使机头定位更方便。
3 .焊机的电气原理
本机的主要工作部分是由集成电路组成的程序控制器来实现的，其简单原理如图5

本机头上装有1只起始开关，只有在起始位置时，即开关复位时程序才可进入自动控制状态，本机有5种焊接方法选择开关，当要进行某种焊接方式时，只要把选择开关旋到所需位置，机头可按照该种程序进行焊接。机头旋转。送丝电机调速电路采用多种反馈和晶闸管移相电路实现，水平移动距离由感应式计数器控制，每移动1mm计一个数，从而保证了每次焊完后移到一下个焊缝到位的准确性（如两管距离为36mm即计36个数）。另外，本机的“任意补焊位置”、上升下降控制、快慢档及水平移动的点动、步进等均由晶体管、晶闸管组成控制电路来实现。本机的焊接电源采用直流脉冲TIG焊，可选择各种方法、参数，并根据不同需要进行焊接。
4.使用时注意事项
　　在使用该自动焊机时，为了能得到优质的焊接性能，对管子本身有比较严格的质量要求。首先是管子的伸长量比手工焊长，一般以4－5mm为佳，太长了会减小焊缝熔深，焊缝也不美观；太短了会出现咬边、管口破损等缺陷。其次对管子及管板的清洁度要求较高。管板最好用碱液或有机溶液清洗干净，管子要用沙皮纸打磨至见金属光泽。入骨做不到上述要求欧，焊接时就会出现气孔，影响焊接质量。第三要求管板开的坡口不宜过大，一般倒角≤2mm，以1mm最佳。坡口过大，则容易把钨棒烧坏，太小则导致熔深不够。
5. 结语
　　 总结起来该焊机有以下几个优点：
a.该焊机操作轻松，定位方便，适用性广泛；
b.成本低，焊机的结构较简单，相对其他焊机维修方便。