焊接装置范文

焊接装置范文（精选7篇）

焊接装置 第1篇

机车底架是电力机车焊接件中最重要的部件之一, 其焊接质量直接关系整个机车的刚性和稳定性。为保证底架上主要焊缝的质量, 宜处于平焊位置进行焊接, 为此设计制造了一种底架焊接翻转装置。这样做有利于降低工人操作难度、减轻劳动强度、提高生产效率、提高产品的焊接质量, 实现长期的高效生产的运营模式。

1 机车底架焊接翻转装置的基本结构和工作原理

整套装置分为两个单元, 分别夹持住机车底架两端枕梁的外侧, 如图1所示。每个单元分别由底座、组合转轮、滚轮支架、主动摩擦轮、从动摩擦轮、制动装置等组成。

底座是其他部件的安装基础, 由型材和优质碳钢焊接而成, 以保证底座的刚性要求。底座上安装部件的平面均是焊接后整体加工而成, 以保证安装基准平面度的要求。

主动摩擦轮为组合转轮的翻转提供动力, 同时也起到支撑转轮的作用。主动摩擦轮主要结构如图2所示。

组合转轮由两个铸造的半轮通过连接螺栓组成。吊入底架前需将连接螺栓松掉, 取掉一个半轮, 底架吊入半轮后通过连接螺栓将两个半轮压紧, 将底架固定在组合转轮的中心。底架的夹持机构布置在半轮的中间, 可有效限制底架在翻转过程中发生窜动。夹持机构可根据车型不同进行更换, 满足多种车型生产需求。

制动装置是为保障作业人员以及设备安全设计的。当转轮夹持者底架翻转至任意角度需要停车进行作业或设备突然断电时, 制动装置从两侧将转轮抱死, 防止因为工件偏心或电机制动失效而发生溜车的情况出现。

1.底座2.主动摩擦轮3.组合转轮4.制动装置5.从动摩擦轮6.滚轮支架

从动摩擦轮在整套设备中起到支撑组合转轮的作用。滚轮支架起到限制组合转轮倾覆的作用, 保证作业人员和设备的安全。

1.轴承座2.轴承座支架3.摩擦轮4.传动轴5.联轴器6.减速机安装座7.减速机

2 摩擦轮传动的计算及减速机的选择

底架翻转装置在静止状态需要克服静摩擦力才能产生旋转运动。

根据经验, 机车底架重量一般不大于3 000 kg, 一组组合转轮的重量约为7 691.8 kg, 因此得出一组组合转轮上最大载荷情况下的重力G= (30 000÷2+7 691.8) 9.8=222 379.64N。

根据底架焊接翻转装置的布置, 主动摩擦轮与从动摩擦轮成80°角度布置在组合转轮两侧。由受力分析图 (见图3) 通过作图法得出组合转轮在主动摩擦轮上的正压力:F=145 148 N。

根据摩擦定律, 得出最大静摩擦力Ff=fF=0.15145 148N=21 772.2N (f为钢与钢之间的摩擦因数, 取值0.15) 。

最大扭矩Tt=FfR=21 772.20.2=4354.5Nm, R为主动摩擦轮半径0.2 m。

根据静态旋转运动功率计算经验公式算出功率:

式中, n为摩擦轮转速5 r/min;圆柱摩擦轮传动效率η1=0.92;弹性联轴器效率η2=0.99;电机效率η2=0.95。

根据计算和使用工况的综合分析, 选择电机功率为4 k W, 输出扭矩为5 690 Nm的某品牌摆线针轮减速机。3结论

断续焊接辅助装置设计 第2篇

1 断续焊接辅助装置的机械部分设计方案、技术参数及设计要求

本装置采用齿轮啮合传动, 齿轮啮合传动精度足以满足要求。对于电气控制部分, 通过PWM控制器来实现对直流电机的控制, 通过高分辨率计数器的使用, 方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。焊接的间距为8 0 m m～150mm, 装卡的焊枪的外径为13mm, 采用限位开关装在可滑动的滑块上调节焊接间距。在保证焊缝所要求尺寸和质量的前提下, 设定装置的焊接速度为1～10mm/s, 焊接的间距为80mm～150mm, 装卡的焊枪的外径为1 3 m m, 内径为8.8 m m, 其长度为280mm, 夹角为135°。

2 辅助装置机械结构部分的设计

2.1 主传动系统的设计

对于主传动系统, 由于焊接是直线运动, 而要将电机的旋转运动转化为直线运动, 需要有螺旋传动来实现, 它是利用螺杆和螺母的啮合来传递动力和运动的机械传动, 选用梯形丝杠和螺母的配合来实现螺旋传动。梯形丝杠工作原理:按照国标GB/T17587.3-1998及应用实例, 是用来将旋转运动转化为直线运动;或将直线运动转化为旋转运动的执行元件, 并具有传动效率高, 定位准确等特点。

而当丝杠作为主动体时, 螺母就会随丝杠的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动, 被动工件可以通过螺母座和螺母连接, 从而实现对应的直线运动。

2.2 梯形丝杠的设计

梯形丝杠螺母副的承载能力用额定负荷表示, 其动静载强度计算原则与滚动轴承相类似。一般根据额定动负荷选用滚珠丝杠副, 只有当n10r/min时, 滚珠丝杠螺母的主要破坏形式是工作表面的疲劳点蚀。

2.3 轴承的选择

滚动轴承是广泛运用的机械支承。其功能是支承轴及轴上的零件, 并与机座作相对旋转、摆动等运动, 使转动副之间的摩擦尽量降低, 以获得较高传动效率。由于本设计的基本额定动载荷径向、轴向都很小, 所以经查询后选择的滚动轴承的型号为:深沟球轴承60000型, 选6202, 内径为15mm, 外径为35mm, 厚度为11mm。

2.4 限位开关的设计

限位开关是安装在相对静止或运动物体上。当动物接近静物时, 开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机构的动作。行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。直动式行程开关其动作原理与按钮开关相同, 但其触点的分合速度取决于生产机械的运行速度, 不宜用于速度低于0.4m/min的场所。

2.5 机械结构部分设计

机械部分的住零件设计完成之后, 进行总装配, 将左右支板、导杆、轴承、丝杠、齿轮等通过内六角螺钉连接。该机器主要传动部分由各个设计零部件通过螺钉、销钉等连接而成, 装配完成后需要调试, 比如焊头的位置, 焊头正常工作的移动速度, 运动平稳性等。

3 电气控制部分的设计

3.1 信号发生器的设计

脉冲宽度调制器的任务是将连续控制信号变换成方波脉冲电压输出, 在一个开关周期内输出正向脉冲宽度或者占空比, 是连续控制信号的函数, 若忽略在一个开关周期内连续控制信号的变化, 用信号系数来定义控制信号与其最大值之比。PWM的输入输出特性, 常用输出脉冲的占空比与控制信号之间的关系来表示。通常输入和输出特性设计成线性关系, 根据该线性可以确定输出脉冲宽度的变化范围和持续时间。

脉宽调制器也常用三角波代替锯齿波脉冲源, 也通过电压比较器获得脉冲宽度可控的调制信号。使其电动机正常运行。

3.2 脉冲宽度调制具体过程

脉冲宽度调制 (PWM) 是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用, 方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的, 因为在给定的任何时刻, 满幅值的直流供电要么完全有 (ON) , 要么完全无 (OFF) 。电压或电流源是以一种通 (ON) 或断 (OFF) 的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候, 断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够, 任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的, 无需进行数模转换。对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点。PWM既经济、节约空间、抗噪性能强, 是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术。

3.3 脉冲宽度调制控制方法

采样控制理论中有一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时, 其效果基本相同。PWM控制技术就是以该结论为理论基础, 对半导体开关器件的导通和关断进行控制, 使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲, 用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制, 既可改变逆变电路输出电压的大小, 也可改变输出频率。

3.4 PWM硬件的设计

在控制指令的作用下, 在一个开关周期内, 电动机电枢两端的调制脉冲电压是单一极性的。同频, 系指PWM功率转换电路输出的调制脉冲电压频率与频率发生器给定的基准频率相同。H型单极同频可逆PWM控制的基本方法是在电枢同侧两个晶体基极加相位相反的基极驱动电压。

本设计的设计要求为焊枪自动焊接装置, 本设计的主要目的改善焊接工人劳动强度, 在给定的限定条件下, 由于给定的焊接长度较短, 选择导轨方式移动焊枪;由于移动速度很低, 电机转速相对较高, 这就要求传动系统的降速比非常大;由于是焊接装置, 需要设计不要太复杂, 复杂带来的直接结果是重量的增加, 这对需要经常移动的实际操作要求来说非常不利, 所以选择了丝杠结构传动, 同时具备上述各项要求;对于电机的选取, 采用普通直流伺服电机即可完成设计要求。对于电气控制部分, 由于采用驱动芯片LMD18200芯片, 使电路设计大为简化, 只需要设计这款芯片的控制系统完成相应的动作即可。

参考文献

[1]卢秉恒.机械制造技术基础 (第3版) [M].北京:机械工业出版社, 2007 (12) .

[2]刘品, 李哲.机械精度设计与检测基础[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2007 (7) .

回转体内部自动焊接装置总体设计 第3篇

航行体内部特征 (如环形筋、纵向筋、横向筋等) 是整个航行体的关键部分, 其作用不可小觑, 如图1所示。该种零部件一般采用铸造成型、机加工、焊接方式成型, 但是对于尚处于样机开发阶段、壳体长径比 (L/D) 较大的零部件, 机加工及普通的焊接技术一般很难成型, 若采用铸造成型, 其制造成本太高, 效率低。结合上述情况, 本文提出采用自动焊接技术可实现该类型的回转体内部结构特征的成型, 将会提高成型效率和降低生产成本和劳动强度。该种技术具体的优点如下:1) 稳定和提高焊接质量.保证其均一性;2) 提高劳动生产率, 可以24 h连续生产:

3) 改善工人劳动条件;4) 降低对工人操作技术的要求;5) 可在极限条件下完成人工难以进行的焊接作业;6) 为焊接柔性生产线提供技术基础;7) 可降低样机的研制成本;8) 焊接过程中采用监控设备, 提高产品一次加工合格率。

1 国内外发展现状

适用于管道焊接的自动化方式可分为管内焊接和管外焊接两种, 到目前为止, 管内焊接主要用于石油管道焊接施工过程中组对管口, 完成根焊, 美国CRC公司、英国Noreast在20世纪60年代就率先研制出较成熟的自动化产品, 国内中石油天然气管道局特机所也研制出了PAW2000管道全位置自动焊机[1], 已经能够将该种技术应用于管道焊接, 焊接管线长度达到上千米。但是上述技术仅适用于大口径管道 (900 mm以上) , 对于航行体内部的特殊结构, 国内外尚未出现较成熟的技术, 针对这种情况, 主要本文提出一种面向回转体类零部件的智能自动焊接技术。

2 技术构成及工作原理

智能自动焊接技术, 涉及到的核心技术有自主任务规划技术、焊枪运动轨迹控制技术、焊接过程中的信息传感技术、焊接过程的知识建模、焊接过程质量控制以及自动化设备的集成和控制技术, 图2表示自动焊机智能化技术构成。

自主任务规划技术涉及到离线的焊接任务规划, 其中包含知识库和焊接专家系统;施焊前的机器视觉技术对焊接宏观环境的识别以避障, 焊接初始位置的识别以用于导引机器人焊枪接近初始焊位;焊接过程中对焊缝的精确识别以控制机器人焊枪实时对中焊缝, 即焊缝跟踪;对焊接动态过程的智能传感, 如焊接熔池变化特征的实时计算与信息反馈;根据焊接质量的要求、熔池的动态变化采用实时的智能控制策略, 即调节焊接工艺参数和机器人焊枪运动姿态, 控制适当的熔深、熔宽、表面高度以实现焊接成形的高质量。

如图3所示, 结合航行体壳体 (工件) 的结构特点, 该智能化自动焊接的结构由控制系统、送丝装置 (送丝盘、送丝器等) 、焊枪移动结构 (竖直、水平) 、监控系统、焊枪、弧长跟踪系统、焊枪角度调整机构、旋转机构等组成。焊接时需要设置散热机构, 更好地辅助自动焊接过程, 将焊接过程中过多的热量及时散出, 另外设置中心托架便于工件支撑和定位。

3 关键技术

1) 初始位置识别及导引。焊枪能否准确地进行焊位识别并导引, 是自动焊接技术的关键问题, 本文案采用视频监控系统对焊接过程中焊接位置信息进行采集处理, 并向相应的信息传递给中央控制器, 中央控制器对该信息进行处理并做出决策, 从而控制焊枪进行施焊。焊接机器人根据传感信息自动完成寻找初始焊接位置, 并自动导引焊枪端点移动到初始焊接位置, 开始焊接工作, 从而使焊接机器人具有更大的自主能力和智能化水平, 如图4所示。

2) 焊缝跟踪实时控制系统。由于加工、装配过程中存在的误差以及焊接过程中热变形等因素会影响焊接精度及质量, 因此要求自动焊机能够实时检测并实时调整焊接路径以及焊枪的姿态和与焊缝的位置, 从而保证焊接质量的可靠性和准确性如图5所示。

4 实现过程

实焊之前, 将焊接工件放置于预先放好的中心托架上, 固定好位置。将焊接的筋特征按照设计图纸摆放于工件内部指定位置并固定, 之后启动焊机进行相应工艺参数的设定, 规划焊枪的实施路径, 利用仿真模拟软件并进行事先模拟, 检查模拟过程是否可以达到预期效果。若决策可进行焊接, 操控焊机进行焊接, 焊接过程中需要根据工件特制相应的焊接工装, 将需要的焊接特征依次放置于壳体内部。

5 结语

本文针对回转体 (航行体壳体) 内部的特征成型困难问题, 进行实施方案的设计, 并对关键技术进行了分析和系统设计, 为同类型零部件加工提供参考。

摘要：介绍了国内外有关回转体零部件内部特征 (环形、纵向、横向) 的成型现状, 结合生产实际提出一种新型的成型方式, 为后续回转体类零件批产提供基础保障。

关键词：回转体,成型技术,环形特征,纵向特征

参考文献

[1]刘杨申.管道全位置自动内焊机的总体方案及机械系统研究[D].天津:天津大学, 2004.

[2]起重机设计手册编写组.起重机设计手册[M].北京:机械工业出版社, 1980.

[3]徐灏.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[4]赵兴仁.机械设备安装工艺学[M].重庆:科学技术文献出版社重庆分社, 1985.

石油化工装置施工焊接材料的选择 第4篇

关键词：石油化工,焊接材料,选择

低温压力容器用焊接材料, 应选用与母材化学成分和机械性能相同或相似的材料。受压元件或非受压元件与受压元件间的焊接材料当采用手工电弧焊时, 焊条应选用GB5117《碳钢焊条》和GB5118《低合金焊条》中的低氢碱性焊条, 当采用埋弧焊时应选用碱性或中性焊剂。

1 石油化工装置施工焊接工艺

铁素体钢的焊接, 一般应选用铁素体型焊接材料 (9%Ni钢除外) 。焊接接头的低温冲击试验温度, 以及焊缝金属、熔合线、热影响区的低温冲击功的要求, 均应与母材相同。铁素体钢之间的异种钢的焊接, 焊接材料按韧性要求较高侧的母材选用, 而且焊接接头抗拉强度不低于两侧母材中最低抗拉强度的较小值。

铁素体钢与奥氏体钢之间的异种钢的焊接, 应使焊接接头的抗拉强度不低于两侧母材中最低抗拉强度, 且铁素体钢侧熔合线和热影响区的冲击功应与该铁素体钢母材相同。由于焊件的结构形状、厚度及使用条件不同, 常用的接头形式有对接接头, T形接头、角接接头及搭接接头, 如图所示。

对接接头和T形接头从承载能力和减轻重量上看都是合理的, 因此应用较多;角接头主要承受剪应力, 多用于平盖与筒体连接, 搭接接头是模仿铆接结构而来的, 它不适宜焊接结构特点, 应用很少。关于焊接接头的设计, 参看GB 1501998的附录J《焊接结构》。为了使焊缝根部能焊透, 一般板厚大于6mm时应开坡口, 坡口形式有V形、X形、U形、双U形和K形等。开坡口时要留钝边, 以防止烧穿, 并留有一定间隙使根部焊透。选择坡口间隙时主要考虑:保证焊透, 坡口容易加工, 节省焊条及焊后变形量小。焊接性是指金属材料在一定的工艺条件下, 通过焊接形成优质接头的难易程度。如果用普通的焊接工艺条件就能获得优质接头, 则其焊接性好;反之, 如果要用很复杂的工艺条件才能获得优质接头, 则认为其焊接性差。工艺条件是指焊接方法、焊接材料、焊接规范、工艺措施 (焊前预热、焊后热处理、接头形式、坡口形式及尺寸、环境温度、焊缝空间位置等) 。优质接头是指焊接接头的使用性能, 如承载能力、抗腐蚀性能和耐磨性能等。

2 焊接规范参数的选择

焊接规范是指影响焊接质量和生产率的各个工艺参数的总称。其主要参数包括:焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊条或焊丝直径等。由于它直接影响着焊缝的熔深、宽度与高度, 因此正确选择焊接规范是保证焊缝质量的重要条件。

2.1 焊接电流

增大电流能提高生产率, 增加熔深, 适于焊厚板。但电流过大易造成咬边而影响成形质量;相反, 电流过小也易造成夹渣及未焊透缺陷。总之, 焊接电流既不能太小, 又不能过大, 只有适当选择才能保证焊接质量。

2.2 电弧电压

电弧电压主要影响焊缝的尺寸和形状。电弧电压过高时, 会形成浅而宽的焊缝, 易导致未焊透和咬边等缺陷;但电弧电压过低时, 会形成高而窄的焊缝, 使边缘熔合不良。选择时电弧电压应与焊接电流相适应, 随着电流的提高, 电弧电压也应相应增大。

2.3 焊接速度

焊接速度对焊缝的外观有直接的影响。焊接速度过快, 易产生未焊透、咬边、气孔等缺陷;速度太慢会导致焊瘤、溢流等缺陷的形成。焊接速度必须与所选定的焊接电流、电弧电压相匹配才能形成质量良好的焊缝。

2.4 焊条或焊丝直径主要考虑板厚、接头形式、焊接位置等。板厚大, 可选较粗直径的焊条或焊丝。

一般的焊接技术要求主要有:选择焊接方法;选择焊条;焊缝布置;焊接工艺上的特殊要求 (如在某部位要堆焊, 要求焊前预热及焊后热处理等) ;检验方面的要求;水压试验要求;气密性试验以及后处理要求。

3 焊接材料的选择

GB50236-98第2.0.2条规定:设计文件应标明母材、焊接材料、焊缝系数及焊缝坡口的形式, 并对焊接方法、焊前预热、焊后热处理及焊接检验提出要求。

焊接材料包括焊条、焊剂、焊丝、保护气体、电级、熔剂等。

3.1 焊条的选择

(1) 依照焊件材料的物理性能选择:Q235, 按等强度的原则应选用J42焊条, 而不应该选用J50焊条。按照力学性能选择。熔敷金属的合金成分符合或接近母材。15Cr Mo必须选用R307焊条 (1Cr-0.5Mo) , 并且不能选用R207焊条 (0.5Cr-0.5Mo) 。按化学性能选择。16Mn钢选用J502、J503等酸性焊条是在用于非重要结构时;而选用J506、J507等碱性焊条是在用于重要结构时。

(2) 按照工作条件选择:焊接1Cr18Ni9不锈钢时, 为了满足焊缝与母材金属成分相同的要求, 对于在腐蚀要求不高的条件下工作的焊件, 可选用A102、A107焊条;而对于工作温度低于300℃而耐腐蚀要求较高的焊件, 则应选用A132、A137或A002焊条。12Cr Mo在400℃下工作, 焊接应选R207, 而不能选J507。

(3) 根据焊件的结构特点、焊接接头型式选择:大厚度的焊件, 采用抗裂性好的焊条, 如低氢型焊条和高韧性焊条焊条。坡口较小的接头, 应选用具有较大熔深焊条。长输管线用钢X42焊接, 为保证根部焊透且焊瘤不至于过大, 常采用纤维素型焊条E6010进行向下立焊操作

3.2 焊丝和焊剂的选择

焊丝和焊剂要配合使用。低碳钢, 普低钢选择使用H10Mn2焊丝配用HJ130焊剂;珠光体耐热钢选择使用Cr-Mo钢焊丝配用HJ251焊剂;低碳及普低钢重要结构选择使用H08Mn A, H10Mn2焊丝配用HJ330焊剂;低碳钢及普低钢重要构件 (薄板) 选择使用H08A焊丝配用HJ432焊剂。

3.3 保护气体的选择

焊接薄板金属、热导率低的金属, 选用在氩气作为保护气体;焊接中厚板和热导率高的金属材料, 选用氦气作为保护气体;焊接铝及其合金、铜及其合金等热敏感性强的高导热材料, 选用采用氩、氦混合气体。

3.4 电极的选择

一般常见性金属工件的焊接, 如铜、合金铜、合金铝等选用铬铜电极;不锈钢金属片状、丝状等零件选用铍青铜电极。

溶剂在石油化工装置中不常用, 故此略去。

4 结语

石油化工装置要求运行起来要求可靠、安全、长期, 选择合理焊接材料进行焊接, 可以获得良好的焊接质量和机械性能。

参考文献

[1]张光瑞, 袁振涛, 吕德鹏.煤浆流量计在德士古气化炉中的应用问题探讨[J].自动化仪表, 2011 (12)

[2]亢万忠.当前煤气化技术现状及发展趋势[J].大氮肥, 2012 (01)

多工位电子束焊接装置设计及控制 第5篇

1 总体方案设计

根据焊接零件的尺寸及设备的工作空间, 多工位焊接装置由分度机构和夹头转动机构组成。焊接时零件旋转的动力由焊机转盘夹头输入, 通过齿轮传动系统带动零件旋转。传动系统的输入、输出齿轮啮合尺寸完全相同, 保证零件旋转速度与电子束焊机转盘夹头一致, 分度时还可使零件通过自转与公转始终保持装夹时的垂直位置。工位转换由伺服电机带动分度盘实现。控制系统可实现定角度的自动分度, 也可实现任意角度的手动分度。分度机构由伺服电机、传动机构、分度盘、底座组成。当一个工作位置的焊接工作结束后, 分度转盘由伺服电机带动转到下个焊接工作位置。为保证分度过程的平稳, 分度盘的旋转速度设计为2rpm。分度角度可预先设置, 由控制系统控制伺服电机自动完成预设角度, 如需做调整, 也可使用设备的手动调整功能, 实现正反方向任意角度的手动微调。根据零件细长的外型特点, 在设计中采用了主动齿轮与被焊零件分布于分度盘两侧的结构方式, 以节省空间, 采用专用夹头或通用性很强的自定心三爪卡盘夹持零件, 保证零件回转时的精度。

2 多工位焊接装置的控制

多工位焊接装置采用伺服系统实现分度角度、转动速度的控制, 同时设置了手动调节控制功能, 实现任意方向任意角度的手动调节。分度控制系统设计时选用了带有制动器的伺服电机, 保证分度精度及分度后的位置锁定不变。当一个工位的焊接工作结束后, 启动分度控制系统, 控制系统根据预先置入的分度角度参数及分度转速参数驱动伺服电机自动完成从一个焊接工位到下一个焊接工位的转换。在进行多工位电子束焊接时, 同时焊接多个零件, 为使操作者更好地了解目前焊接零件的位置, 控制系统中还设置了工位显示器, 提示操作者目前正在进行焊接的工位。

2.1 控制系统的组成。

控制系统由PLC、伺服电机驱动器、伺服电机、操作单元、显示单元等组成。其中PLC选用CP1H-XA40DT-D, 是小型一体化、高功能的可编程序控制器。伺服电机选用MADDT1205交流伺服电机, 伺服电机驱动器选用与之相配的MSMD012P1V。由于本装置是独立于电子束焊机, 无法构成闭环控制系统, 所以只能靠高精度的伺服电机来保证精度。MADDT1205交流伺服电机它内部的转子是永磁铁, 驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场, 转子在此磁场的作用下转动, 同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器, 驱动器根据反馈值与目标值进行比较, 调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度 (线数) 。

2.2 主回路与控制回路。控制系统的电气原理如图1所示。

2.3 电气原理图。

HL1为电源指示灯, 当QF1闭合后, 电源指示灯亮。SB1为给PLC和伺服电机驱动器供电的按钮, 按下SB1则继电器KM1吸合, PLC和伺服电机驱动器得电, 可以进行对多工位焊接装置的操作。HL2为可以对多工位焊接装置操作的指示灯。SB2为切断PLC和伺服电机驱动器电源的按钮, 按下SB2则无法对多工位焊接装置进行操作。两个电源分别为伺服电机驱动器和PLC的24V电源。HL3和HL6分别为他们的指示灯。

2.4 伺服电机驱动器与分度控制。

伺服电机驱动器有位置、速度和转矩三种控制方式。我们选用的是位置控制方式, 在这种控制方式下, 位置信号输出一个脉冲, 伺服电机旋转一个角度 (由用户自己定义, 本文选用一个脉冲旋转60°) 。COM+和COM-为伺服电机驱动器的24V电源接口。ALM+, 和ALM-为伺服电机驱动器报警信号输出端口, 它们之间为一常闭触点, 当伺服电机驱动器产生报警后, 触点断开。SPV-ON为伺服使能开关, 当不需要控制伺服使能时可以长接电源负极。PG为旋转编码器, 用来保证伺服电机的精度。分度盘的旋转是由伺服电机带动的, 在位置控制方式下, 伺服电机驱动器每接收到一个脉冲信号, 伺服电机旋转60°, 通过减速机带动分度盘旋转一定角度。减速机到分度盘的总传动速比为595×41/20=1219.75。从一个工位转换到下一工位, 分度盘旋转45°, 伺服电机需旋转1219.75×45/360=152.47 (圈) , 则位置信号需要发出的脉冲数应为152.5×360/60=914.8 (个) 。经现场检测验证, 使分度盘旋转一个工位需要915个脉冲, 与理论计算值相同。

2.5 PLC系统。

本系统共有5个开关量输入, 5个开关量输出PLC的。通过程序编写实现多工位装置定角度的自动分度, 也可实现任意角度的手动分度。按下按钮, 分度装置就会旋转一个工位, 系统拥有急停按钮、微调旋钮、分度允许指示灯、分度禁止指示灯。

结语

多工位电子束焊接装置最多可同时装夹八个零件, 可实现预置角度的自动分度和任意角度的手动分度及工位显示, 抽真空时间大幅缩短, 加工效率大幅度提高, 对小型零件的电子束焊接具有广阔的应用前景。

摘要：本文针对小零件电子束焊单件焊接效率低下的问题, 根据现场实际设计了电子束焊多工位焊接装置, 一次抽真空可焊接多个零件, 实现工作过程中工位转换的自动控制。

关键词：电子束焊,多工位焊接,自动控制

参考文献

焊接装置 第6篇

我们在通常情况下基本引进国外的装置所采用的焊接技术规范均可在引进合同的附录中找到详细的技术附件。其中规定的一部分通常采用ASME的第九卷、ASME的3B1.3与API的管道规范。通常情况下还包括关于焊接材料AWS1D.1和AWS的规范等。另一部分则是国外公司内部自己制定的规范,也就是焊接技术引进方。其他部分则是国内关于建设方、管理方等国家技术监督、质量检测部门等规范执行的文件。

无论是上述那种规范,都对于焊接技术管理方面进行了说明,但是我们还要对各种规范之间的相互关系进行分析,保证在各个规范之间产生冲突的情况下要明确参考依据。在通常情况下,焊接技术引进合同中都有相对应的具体规定;如果规定中有不详细的地方可以由合作双方相互协商。但是在协商的过程中咬住以,国家的强制性技术规范要高于其他的规范,也就是说公司内标准要符合国家标准。

二、焊接的施工程序

1.焊接工程管理中流程图的设计

企业按照合同中的具体规定和国外焊接技术专家的具体情况进行焊接管理流程图的设计,同时要按照焊接过程的技术控制等寂寥要求在流程图中关于各个环节都要有文字资料作为备份资料进行保存,这样可以方便以后国外专家或者管理部分对于焊接环节等方面进行及时的查阅和检测。焊接工程管理不仅为焊接技术管理工作制定了整体框架和规划,同时也为焊接管理提供了基础程序。这就要求在制定焊接管理流程图的过程中必须充分的考虑,对于焊接工程监督方与国外专家的建议进行体现。

2.焊接管理方面的制定

在焊接工程管理流程图的基础上进行具体化,这就形成了焊接管理制度,它不但详细的规范了焊接管理的流程图,而且还为焊接管理方案的具体操作提出了详细的规定。焊接管理的制度不仅包括了对于焊接工作人员的管理规定,还包括对于焊机、焊材、焊接的方法、焊接的环节等方面做出具体的要求和规定。

3.焊接方案的编制

焊接方案是焊接工程中各个部门之间制定的关于焊接操作规范的具体要求与整个焊接工作组装规范的合同,焊接方案与焊接管理制度之间是各有侧重的,焊接方案主要侧重方面是对于焊接技术方面保障措施方面。

4.焊接工艺与规范的制定

对于大型化工装置所使用的焊接材料的规格、壁厚以及技术规范的要求环境采用适合的焊接方案、预热、焊后消与热处理等情况进行列表分析,然后依据规范对于主要变速和不加变速的变化提出必须的焊接工艺评定,在经过专家审定之后在进行焊接工艺的评定。焊接工艺的评定规范主要采用ASME第九卷,与国内评定规范要求不同的是,在弯曲实验中,弯曲角度和低温冲击的合格标准以及铁元素的含量之间的不同。另外,对于PQR与WPS格式或者文字也要考虑到双语之间的方便查阅,最好能够做到双语对照进行填表。WPS是根据所有PQR按照重要变速与非重要变素之间的要求,按照所有焊接工程进行编制。WPS是对于焊接工业的焊接工艺指导的规范,因此要尽可能的填写详细。但是WPS并不能够对于所有方面都进行实际的规定。

2.焊工技能考试

对于焊工技能的考核依据主要按照柜内焊接专家的要求进行。依照ASME第九卷进行车市、一般情况下,焊工必须取得相应的ZG/SG或者6G的位置资格。对于在我国取得焊接工作合格证书的焊接工作人员,除了一些特殊工作如特殊材料和有色金属这种焊接工作之外,在合格证有效期内可以进行免试。这是由于ASME第九卷与我国的《锅炉压力容器焊工考试规则》相符合,从考试的要求到检验的项目都相对宽松。所以在多次的施工中经过监理和外方焊接专家协商,采用了这些建议,即取得锅炉压力容器焊工合格证的相应合格项目,可以免试,达到节省材料的效果,赢得了时间。

三、焊接过程的控制

在焊接工作中,焊接工作过程的控制对于整个焊接技术工作管理具有非常关键的作用,焊接工作过程是执行焊接工作施工方案与WPS的具体操作过程。焊接工作施工过程控制主要包括焊接材料管理与控制、焊接环境的控制和管理、焊接交工资料这以下几个环节:

1.焊接材料管理与控制

焊接材料的管理工作分为焊材的保管、焊条的烘干发放与焊丝的发放。通常焊接材料都是从其他国家直接进口的,二外商对于焊接材料的控制相对较为严格。原因在于,避免焊接材料的浪费;避免质量差的焊接材料造成质量事故。所以要对于焊接材料加以控制与管理。

为了确保焊接材料不发生变质,必须充分利用焊接工作现场的厂房与办公室对焊接材料进行保管,并将去湿机、排风扇和加热器配备到保管焊材的储存环境中,做到就地取材。是的存储环境控制在5—30℃,相对湿度低于60%。要对焊接材料进行详细的记录,在资料卡片上面注明每个焊工的个人考试合格项目、焊接材料的资格进行标记。对焊材进行保管的管理人员要对卡片上的名称、数量、规格以及送回剩余焊材数量等进行核对并检查。

2.焊接环境的控制和管理

对于焊接环境的控制主要包括对于环境的温度、相对湿度等方面进行控制,包括风和雪等温度与湿度及风力的影响。尽管其他国家对于这些技术指标的规范要求相对宽松,但是为了符合我国的技术指标的要求,只要能够确保焊接技术的质量就可以符合技术规范,另外,焊接所需的材料与所用焊接的技术方法也要具体环境具体分析,不能做到全部统一。

焊接记录与统计对于其他国家的专家的相关要求,必须保证每一条焊缝都有对应的编号记录。坡口状况、预热温度、焊接日期、检验日期、返修记录和热处理参数等项目均为焊接工作的记录内容。但是进行这些记录不仅浪费大量的人力,还会出现人为失误,并且在以后的查阅过程中十分不便。通过多年的实践,对于焊接记录与统计应该引入危机进行管理。微机统计不但方面快捷,还能做到万无一失。

3.焊接交工资料

对于焊接完成交工时所需资料的形式和要求如下:第一,要按照相应的标准和技术规范要求进行;其次,应当符合建设方案的管理要求。通常在施工前应该与建设方洽谈并进行协商,最终确定规范形式,并且保证与国内的化工装置进行焊接交工资料相同。

结束语:随着化工装置的不断增多,我国对于焊接工程中遇到的问题也逐渐增多,比如在化工焊接技术的管理过程中,对于引进的化工装置技术的管理与实践表明,对于引进化工装置的管理技术工作具有特殊习惯,这就要求我们在引进国外先进模式的情况下结合国内的相关技术管理经验,总结出适合我国国情的焊接管理经验。

摘要：随着我国社会经济的快速发展,越来越多的大型化工企业开始向国外发达国家引进先进的大中型的化工装置。随着化工装置的不断增多,我国对于焊接工程中遇到的问题也逐渐增多,比如在化工焊接技术的管理过程中,施工方不仅要处理好国内各生产单位之间的关系,还要协调好国外焊接专家的技术指导,这就要求我们对于引进化工装置焊接工程的技术管理路径进行重新思考。

焊接装置 第7篇

随着空分设备设计、制造技术不断进步及气体工业的迅速发展, 空分制氧工程越来越呈现出大型化发展趋势。因此制氧工程中分馏塔塔器的整体尺寸和重量越来越大。设备制造厂由于运输限制原因, 往往考虑分段运输至工程现场, 交由施工单位在现场进行组对焊接。本文主要研究安装于冷箱内材质为铝镁合金的塔器立式对接过程中的质量控制, 包括上塔与下塔主冷凝器组合体对接、上塔分段对接、粗氩塔分段对接等。分馏塔是制氧机的关键工艺设备, 长期在低温深冷状态下工作。其作用实利用空气的各种组份具有不同会发性, 即在同一温度下各组份的蒸汽压不同, 将液态空气进行多次部分蒸发与冷凝, 达到分离各组份的目的, 制造出氧、氮、氩等产品。其安装具有组对焊接工作量大、焊缝质量要求严格、安装垂直精度高的特点。由于塔器直径大、塔壁较厚、重量大、组对接口位置高, 在施工过程中有效控制组对、焊接质量难度较大。因此, 有效保证塔器组对焊接质量十分重要。

1 塔器组对焊接质量标准

这里以林德设计、制造的塔器为例。

1.1 垂直度标准

上塔与下塔主冷凝器组合体、粗氩塔上下段组对前, 已安装的下段塔器垂直度偏差要求控制在5mm内;组对焊接后, 整体垂直度允差不大于0.2mm/m, 总高范围内垂直度误差不大于8mm。

1.2 焊缝外观质量

1) 焊缝表面应成型良好, 焊波均匀, 焊缝与母材应圆滑过渡, 焊缝表面不得存在裂纹、未焊透、未熔合、熔渣、焊瘤、未填满的弧坑等缺陷。

2) 焊缝余高不得超过3mm;错边量不得超过3mm。

3) 焊缝咬边深度不得超过0.5mm;焊缝两侧咬边总长度不得超过焊缝总长度的10%。

4) 表面凹陷:允许内凹深度不大于0.5mm;除仰焊位置单面焊焊缝内表面允许有深度不超过0.2S且不大于2 mm的凹陷外, 其它所有位置的焊缝表面应不低于母材金属表面。

5) 背面不得有缩孔;焊缝外侧边缘不得有打弧点。

1.3 焊缝的无损检验

焊缝经外观检验合格后须进行100%X射线检查, 焊缝内部质量应符合JB4730-2005Ⅱ级标准要求。

2 影响塔器组对焊接施工质量的因素及保证措施

2.1 组对焊接工艺评定的适合性

由于塔器设备组对焊接难度大, 质量要求严格, 在组对焊接前须进行焊接工艺评定。根据塔器设备厂家设计及制造要求、设备母材及焊丝性能要求, 制作焊接试件, 并对试件进行拉伸及弯曲力学试验, 确定适合塔器组对焊接的各种焊接工艺。如对每一种焊接工艺确定了破口形式、焊接方法、焊丝规格、氩气流量以及焊接电流大小等, 制定出焊接工艺评定报告并编制形成作业指导书。

2.2 作业人员、工机具及作业环境

1) 焊接工艺评定制定完成后, 按焊接工艺要求对焊工进行考试并符合和设备供应商及业主的要求, 考试合格者允许上岗参加塔器的焊接工作。

2) 应选择性能稳定的交流氩弧焊机, 并放置于冷箱相应高度的平台上。检查焊机的电流表、输气管、循环水泵工作是否正常, 氩气接口是否泄露, 清除氩气管内水分等杂质, 保证大电流焊接时的冷却速度和效果, 并确保氩气的纯度满足要求。

3) 应选择相对湿度较低的天气进行组对焊接, 不得在雨天或相对湿度80%以上的环境下进行, 如果湿度过大容易产生气孔和发渣现象。因此, 组对空间位置应用彩条布封闭起来, 使塔缝周围保证一个相对稳定的环境;在组对焊接位置附近悬挂干湿温度计, 及时反应空气湿度, 如果超标应采用加温的方法烘烤, 保证焊接环境适宜。

2.3 吊装组对前的准备检查

1) 塔体封板切除前应根据设计图注明的切割线位置和塔体的几何尺寸复测塔体的切割线和高度, 确定现场对接切割线的准确性。

2) 测量接口处的周长及椭圆度, 掌握设备制造偏差情况, 如发现偏差较大时应及时校正。并在圆周上准确标示出方位位置及角度, 根据塔器直径大小及实际情况确定等分方位点数, 便于在组对过程中定位。

3) 坡口加工:由于大型空分装置塔器壁厚较大 (大多超过12mm) , 塔器对接焊缝均为横焊, 熔态铝流动性大, 为减少焊接层数, 控制热应力影响, 避免焊缝形成内凹缺陷。因此上塔与下塔主冷凝器组合体组对焊接时应采用Y型坡口 (坡口角度、间隙、钝边等参数要求应符合图样设计及焊接工艺评定要求) 。

上塔上下段、粗氩塔上下段组对焊接由于塔器构造原因无法进行双面对称焊应采用V型坡口 (坡口角度、间隙参数要求应符合图样设计要求及焊接工艺评定要求) 。坡口加工完成后, 两侧50mm范围内, 用三氯乙烯或乙醇等有机溶剂清洗除去表面油污后, 用不锈钢钢丝刷除去表面氧化膜, 露出金属光泽为止。

4) 模拟焊接:塔器组对焊接前, 应制作一组模拟试板, 其母材材质、工艺条件、焊工、保护气等均和正式焊接相同。在作业位置进行模拟焊接工艺条件的实地焊接试验。试板焊接接头应100%进行射线检查, 并符合要求。当达不到此要求时应分析原因, 调整工艺。在确定焊接试验合格后才能正式进行组对焊接。

2.4 塔器组对调整方法

1) 塔器组对前, 应先检查下部塔器的垂直度, 确保符合要求。符合要求后将下部塔器临时固定, 防止下段塔在对接过程中垂直度发生变化。如可制作临时抱箍沿塔器圆周布置, 并固定在冷箱壁上。固定后复测一次, 确认垂直度符合要求。

2) 在上下段筒体外侧0度、180度方向焊接定位块, 对接时保证上下段的定位块在同一直线上。实现上下段塔器的快速垂直定位。

3) 仔细核实管口方位, 确保上下塔之间的0度线重合。离组对坡口下方150~200mm处均匀对称装设数对拐板卡具及千斤顶 (装设卡具数量应根据塔器直径等实际情况确定) , 对接口进行找圆及错边量调整, 确保符合要求。

4) 离组对坡口上下方各200~300mm处均匀对称装设数对支撑耳板卡具及千斤顶 (装设卡具数量应根据塔器直径等实际情况确定, 并应错开拐板方位布置) , 采用螺旋式千斤顶均匀顶紧, 调整焊缝处间隙, 确保环焊缝间隙均匀并符合要求。

5) 在对接口错变量、间隙调整符合要求后;通过上段塔器上部0°、90°、180°、270°四个方向挂设的倒链对上塔的垂直度进行精确调整, 并通过塔体顶部0°、90°两个方向钢丝线坠测量塔体的垂直度偏差, 确保上段塔器垂直度、上下段塔器复合后在总高范围内垂直度精度均符合要求。

2.5 焊接工艺顺序及方法

1) 塔器组对定位焊及正式焊接不应在雨天或焊接电弧1m范围内的相对湿度大于80%的环境下进行;焊接时风力不应不大于2m/s, 必要时焊接区域应设置适当的防护设施。

2) 由于大型塔器壁厚较大, 为了使接头附近达到所需要的焊接温度以防止变形、未焊透、减少气孔等缺陷, 焊前需对对塔体外侧进行预热处理, 预热应避开坡口区并在坡口两侧约100mm范围内均匀进行, 避免焊接区氧化。预热温度范围为100~150℃左右, 相对湿度控制在80%以下。

3) 在垂直度及焊缝间隙、错边量调整合格后, 进行对称定位点焊。先分别在0度、90度、180度、270度四定位焊, 之后逐步对称进行;定位焊间距250~300mm, 长度80~100mm, 高度不超过母材板厚, 其焊肉质量要求与正式焊缝相同。定位焊后应将每小段焊缝两端修整成缓坡形, 以便正式焊接的起弧和收弧, 避免接头处产生未熔合等缺陷。

4) 按照焊接工艺评定要求, 对环缝进行正式焊接。

(1) 定位焊结束后应测量塔器垂直度, 根据垂直度变化情况确定起焊处和焊接顺序 (即用焊缝焊接收缩变形来矫正垂直度) 。

(2) 焊接顺序在正常情况下是两组焊工均匀对称分布且沿同一方向同时施焊。同时在焊接过程中通过塔体顶部0°、90°两个方向钢丝线坠不断测量塔体的垂直度偏差;如偏差较大时应在塔体垂直度倾斜侧的相反侧先焊, 根据垂直度偏差情况, 及时调整焊接位置和顺序、焊接参数。

(3) 焊接过程中保持吊车对上段塔器适当的拉力, 防止焊接变形引起塔体的垂直度偏差;每焊接一遍及时对塔器的垂直度进行检测, 调整吊车拉力及焊接顺序和温度, 直至焊接全部完成。

(4) 对称施焊焊工应保持一致的焊接速度, 每层焊道焊前应对前层焊道进行处理, 确保前层焊道必平整光滑 (即焊缝边缘不能留有凹沟, 焊缝中间不能鼓包, 不能留有焊接死角等) 。

(5) 正式焊接应连续进行, 一旦中断, 时间上不应超过15分钟并应重新预热, 防止中断时间过长造成焊接变形, 焊缝间隙收缩错边量增大, 焊缝气孔等缺陷;焊焊接中断或结束时, 为防止产生弧坑裂纹和缩孔, 收弧处要多填一些金属, 然后再使焊接电流逐渐衰减, 断弧后, 氩气要持续5~8秒, 以防止钨极氧化。

(6) 焊接操作过程中应注意保持焊枪、焊丝、焊件部分三者之间的空间位置, 焊枪与工件表面的距离约8~10mm, 焊丝与焊件之间的夹角一般为10~20°, 焊枪与焊件之间应尽量保持垂直。输送焊丝和焊枪的运行速度要配合好, 一般采用快送少加焊丝的填丝方法, 焊接中应使焊丝端部始终处于氩气保护范围之内, 防止氧化膜形成。

(7) 焊接全部完成后且自然冷却至常温后方可松开吊具, 避免引起焊缝变形。

3 结论

由于铝镁合金材料熔点低、热传导速度快, 在高温下其强度和塑性低, 因此塔器组对焊接变形较难控制尤其是错边、棱角变形;焊缝内容易产生气孔、裂纹等缺陷。且组对焊接操作位置在高空, 设备重量大, 安装、焊接精度要求高, 要同时保证设备组对及焊接质量难度较大。因此, 在大型空分装置塔器组对焊接施工过程中需充分考虑焊接工艺评定适合性、作业人员、施工机具、作业环境、组对调整方法、焊接工艺顺序及方法等因素对施工质量的影响, 并针对这些影响因素采取正确、有效、可靠的措施以保证塔器组对焊接施工质量。

在林德气体 (烟台) 有限公司2×50000Nm3/H空分装置安装工程中, 我公司采取上述施工质量控制措施, 成功完成了B套空分装置上塔与下塔主冷凝器组合体、粗氩塔上下段现场组对焊接。塔器垂直度及焊缝外观质量较好;X射线探伤共103张片, 仅有2张不合格, 一次合格率达98.05%。

参考文献

[1]GB 50677-2011空分制氧设备安装工程施工与质量验收规范[S].

[2]JB/T9071-1999铝制空气分离设备氩弧焊工艺规程及焊接工艺评定[S].

[3]JB/T6895-93铝制空气分离设备焊接技术规范[S].