悬臂焊专机焊接工艺参数的优化研究

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摘 要：南通船舶建造业及配套企业众多，其产品形式各异。利用悬臂焊接专机，主要研究20#板-板、20#管-管对接接头的焊接规范参数，为自动化悬臂焊接专机焊接规范参数的优化研究提供合理方向。

关键词：悬臂焊专机 焊接参数 参数优化

中图分类号：TG43 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）012-033-02

1悬臂焊专机的组成

该悬臂焊专机设备由CZ20-2？操作机主机、操作机电气控制系统，NB-630I焊接系统、HBQ-C焊接摆动器、HB-5变位机、DX-S-5水冷系统、WF-1送丝机构和进口水冷焊枪组成。

1.1 CZ20-2？操作机主机

操作机主机由立柱（包括提升机构、滑板部件、防坠落保险装置及配重部件）、横梁（包括齿条及横梁驱动部件）、电动回转机构、气动锁紧机构等成。立柱、横梁均采用优质钢焊接而成，具有很好的刚性。轨道采用V形导轨，经过刨、磨削加工，保证了导轨的高精度及其耐磨性，从而使操作机整机稳定性得到了提高。横梁伸缩、立柱电动回转、台车行走均采用进口变频器调速驱动，速度无级可调，数字显示，并可预置参数。此外，横梁设有独特的防坠落保险装置，当横梁发生意外坠落时，防坠落装置可以立即自动启动止住下坠，具有保险作用。

1.2 NB-630I焊接系统

采用IGBT技术，焊接性能优越；体积小、质量轻；焊接时起弧快，焊缝成型质量好。适用焊丝直径为 0.8、 1.0、 1.2、 1.6的实芯或药芯焊丝。

1.3 HBQ-C焊接摆动器

HBQ-C焊接摆动器是一种通用的焊接辅助设备，可实现焊枪沿焊缝方向左右摆动，增加焊缝宽度，改善焊缝成型和提高生产率。主要适用于MIG/MAG、TIG焊枪的摆动，同时可进行摆动速度、摆幅、中心位置、左/中/右位置停留时间等参数的程序控制。

1.4 HB-5变位机

HB-5焊接变位机是通过工作台的旋转及翻转运动，可使工件处于最理想的位置进行焊接，大大提高焊接质量和劳动效率，是焊接轴类、筒体等回转体零件的理想设备。

工作盘台面上有4条T型槽，每隔30mm开有一条环线作为定位线，夹持工件方便可靠。工作盘可在0～120度间的任意位置停留并自锁，通过遥控盒可实现对工作盘的启动、停止、旋转和翻转的远程控制。

1.5 DX-S-5水冷系统

为保证焊枪的水冷效果，采用了上海大协公司生产的优质循环水冷箱DX-S-5。该水冷系统由水箱、水泵、进水管、回水管等部件组成，其冷却原理及结构采用汽车水箱散热技术，整机省电、轻量化设计。进水管、回水管与水冷焊枪连接，并采用水泵连续离心运转排压设计，100%使用率不过载。

1.6 电器控制系统

采用PLC可编程控制器为主控单元，配套焊接主机以及焊接电源等组成了本专用焊机。通过PLC控制器实现悬臂焊机、焊接系统、变位机等的联动控制，并配备人机界面——Pro-face触摸屏，界面触摸操作简单，可设置焊接速度、焊接电流、焊接电压、摆幅范围、左/右摆幅停留时间、摆动速度等参数。

2 板-板焊接工艺

2.1 焊材和母材材质规格

母材采用20#，填充材料采用焊丝 2.4mm的H08Mn2SiA、，打底焊采用钨极直径为 2.4 mm，填充焊丝为 1.2 mm的YJ501Ni-1。

2.2 坡口形式

坡口形式为V型，采用机械方法加工。

2.3 焊接方法

焊接时，采用手工钨极氩弧焊打底，焊接电源为WSE-400；填充、盖面是采用悬臂焊专机，焊接电源为NB7-630。

2.4 工件清理

使用角磨砂轮、锉刀等工具彻底清理清除工件坡口表面面及距坡口两侧20mm左右范围的油污、锈等污物。打磨至露出金属光泽为宜，用棉纱清理焊丝表面的油污等污物。清理后，应及时施焊。

2.5 装配

装配间隙始端为2.5mm，终端为3.0mm；错边量≤0.5mm，保证试件基本同轴。定位焊在焊接过程中极为重要，焊点长度为2～5mm，必须牢固，避免坡口间隙变窄而影响焊接质量，定位焊需预热。

2.6 焊接工艺参数

焊接时采用MIG焊打底、填充和盖面，其焊接工艺参数如表1、表2、表3所示。

2.7 焊接效果分析

焊接结果表明，三组板-板对接接头正、反面焊缝均匀美观，表面无气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷。经过拉伸试验，焊缝强度均满足使用要求，焊接质量好。

3管-管焊接工艺

3.1 焊材和母材材质规格

钢管尺寸为 219―10mm，填充材料采用焊丝 2.4mm的H08Mn2SiA，打底焊采用钨极直径为 2.4 mm，填充焊丝为 1.2 mm的YJ501Ni-1。

3.2 坡口形式

坡口形式为V型，采用机械方法加工。

3.3焊接方法

焊接时，采用手工钨极氩弧焊打底，焊接电源为WSE-400；填充、盖面是采用悬臂焊专机，焊接电源为NB7-630。

3.4工件清理

使用角磨砂轮、锉刀等工具彻底清理清除工件坡口表面面及距坡口两侧20mm左右范围的油污、锈等污物。打磨至露出金属光泽为宜，用棉纱清理焊丝表面的油污等污物。清理后，应及时施焊。

3.5 装配

装配式应保证试件基本同轴。定位焊在焊接过程中极为重要，焊点长度为2～5mm，必须牢固，避免坡口间隙变窄而影响焊接质量，定位焊需预热。此外，定位焊缝位置为时钟的4点、8点、12点。

3.6 焊接工艺参数

焊接时采用TIG焊打底，MIG焊填充和盖面，其焊接工艺参数如表4、表5、表6所示。

3.7 焊接效果分析

焊接结果表明，三组管-管对接接头正、反面焊缝均匀美观，表面无气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷。经过拉伸试验，焊缝强度均满足使用要求，焊接质量好。

4 总结

通过试验，我们获得了三组板-板对接接头与三组管-管对接接头的焊接工艺参数，为进一步优化悬臂焊专机的焊接参数及产品的制作提供了技术指导；同时也可为我系专业教学制作了相应的教具，很好的指导学生进行焊接工艺制订实训，培养了学生的专业技能。