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座人阀体与法兰双环缝自动焊机的设计与应用

发布时间:2021-10-20 14:56:19 阅读: 来源:管道泵厂家

阀体与法兰双环缝自动焊机的设计与应用

某公司每年根据客户的需求要焊接7~8万套阀体与法兰组合件,由于生产批量大、品种规格多,如果用手工钨极氩弧焊焊接,效率远远满足不了生产发展的需要。为了摆脱落后的设备和工艺的束缚,长期以来,我公司力求用科技手段来解决现有问题以实现科技兴公司,达到多、快、好、省的目标。

公司首先设想进口一台阀体与法兰双焊缝自动焊接机床,但需资金在20~30万美元,因财力所限,只能把目光转移到国内,寻求物美价廉的国产同类机床。通过查找资料、咨询有关专家提高 3废 综合治理和利用水平后,与国内专业技术力量合作没计出阀体与法兰双环缝自动焊机。

某公司根据阀体与法兰环缝焊接的特点及技术条件提出设备要求,由某焊接自动化设备有限公司设计、制造了一台卧式环缝自动焊接机。专机在设计过程中,我公司有关人员捉供了许多阀体与法兰组合件焊接工艺技术资料,供该公司参考。机床经使用证明,其性能完全可与国外同类产品相媲美,能够满足阀体与法兰环缝焊接工艺的要求。

一、自动焊机的设计与原理

1.设备焊接电源形式的配置与比较

众所周知,焊缝质量的关键因素之一是焊接电源的配置。目前围内外有四种电源配置或焊接方法,为了择优选取,我们进行了对比分析。

(1)CO2气体保护电源(熔化极)利用CO2气体做保护。优点:CO2气体价格低、生产效率高、焊接电流密度大、焊件基体熔池深、熔化效率高、熔敷速度快,生产效率比手工焊高2~4倍,而且抗锈、抗裂性能好;缺点:大电流焊接时,焊接表面成形较差、飞溅较多,焊后需人工除掉粘在工件上的飞溅物。

(2)MIG气体保护焊(熔化极),利用氩气做保护。优点:焊接熔池深度大、焊接电弧稳定、焊缝成形好、生产效率高;缺点:因保护气体用氩气来实现焊接过程,氩气价格偏高且MIG焊接电源较CO2/MAG焊接电源在价格上贵3~4倍。

(3)MAG气体保护焊电源(熔化极)。利用氩气和CO2混合气体保护,其中氩气为80%、CO2为20%。优点:焊接熔池深度大、熔敷效率高、焊接飞溅较小,可获得稳定的焊接过程和美观的焊缝。

(4) TIG气体保护电源(非熔化极),利用氩气做保护。我公司通常使用的焊接电源就是这一种(手工钨极氩弧焊)。优点:由于电极只通过电流加热工件,使工件和焊丝形成熔池故没有飞溅物产生,焊缝成形美观;缺点:电弧熔池深度浅、熔敷率低、生产效率不高。因焊接过程全部采用氩气做保护,价格偏高。通过焊接电源配置的对比及专家的建议,确定采用CO2/MAG焊接电源配置来制造双环缝自动焊接机床。

2.设备的构成与工作原理

(1)设备的构成该设备由导轨床体、转动转台、气动尾顶滑台机构、转动机构、工件夹紧机构、中间托料机构、专机焊枪气动调节机构、焊枪三维微调节机构、焊枪夹持机构、气动尾顶及专机电控系统组成。卧式双环缝自动焊机结构如图1所示。

(2)工作原理采用转动端夹紧工件,另一端顶紧工件的方式,双头CO2焊枪相对不动的原理与CO2/MAG焊接电源匹配实现工件环缝的焊接。

(3)设备的适用范围①适用于碳钢与不锈钢阀体、法兰等平面圆形环缝焊接。②环缝最小直径为25mm,最大直径为120m因此原子吸收光谱分析法还适合用于研究金属的结构m。③阀体与法兰组焊工件最大长度为360mm,法兰最大直径为260mm。④工件最大重量为45kg,机床最大回转直径450mm。

(4)设备的特点①主转动部分采用标准蜗轮减速机传动,交流变频电动机,转速无级调节,转动定位盘上装有工件夹持机构。②中间托料盘采用气动上下运动,同时托料盘与气动尾顶滑台机构沿着机床可纵向调节,以适应不同长度不同规格的工件。调节时方便、快捷,且定位准确。③利用平台式焊枪调节机构,调节焊枪的轴向位置;采用精密直线轴承支承,手动调节焊枪距离,焊枪三维调节机构及焊枪夹持机构采用铝合金十字调架B使焊枪夹持牢固可靠,焊枪的位置调节也方便、灵活。④设备具有搭接量调节和自动复位到初始状态等功能。⑤设备具有任意点起、收弧功能。⑥控制部分采用进口高性能PLC作为核心控制部件,对系统进行集中数据采集控制,操作界面为按钮式操作机构,故障率低并易于掌握。⑦一次成形双环缝焊接。⑧操作方便、易于调整,组焊不同规格体兰组合件时,设备调整一般只需5min左右即可完成。

3.设备的自动焊接程序

按下启动按钮 托料盘上升到位 待焊阀体、法兰件分别放在定位盘及托料盘上 气动尾顶到位顶紧工件 调整好焊枪位置和角度 调整好焊接速度、焊接电流、电压及有关参数 工件旋转 自动焊接 焊接完毕,气动尾顶松开 卸下工件、进入下一个循环。

二、阀体与法兰双环缝自动焊接实例

(1)阀体与法兰材料为ASME A105、其熔炼分析和产品化学成分见下表:

(2)锻钢承插焊闸阀、阀体与法兰焊接组合件规格、尺寸见图2。

(3)焊接工艺焊材选用牌号:GB/MG 49 1,型号:GB/ER 49 1或ASME ER70S G。焊丝选用规格: 1.2mm、电弧电压20~30V、焊接电流200 300A、气体流量20~25L/min。

(4)双环缝自动焊接结果一次性焊接完毕,成形后的焊缝外观美观、流畅、整齐划一,内在焊接质量经RT检验无任何焊接缺陷。三、新旧焊接设备与方法的对比

仅以型号为Z41H 40FB 50的阀体与法兰组合件为例进行焊接对比:以往的阀体与法兰组合件焊接通常是在专用定位机床上,先固定阀体与法兰位置,用焊条电弧焊或手工钨极氩弧焊进行三点定位焊,然后夹持在焊接变位器上用手工钨极氩弧焊进行环缝焊接,焊层为2~4层。一面焊接完后,再调换位置焊接另一面,一位熟练的焊工需要9~10min才能将一套组合件焊接完毕。这样的施焊过程使得焊工劳动强度大、生产效率低,并受人为的操作技能影响,焊接质量得不到保证,外观焊缝成形差,费工、费时且增加了焊接成本。

现在使用卧式双环缝自动焊机,只要把阀体与带孔法兰在焊接机床固定、夹紧后,就可进行双枪双丝同步环缝焊接,并且定位准确,两边法兰平行度误差极小。焊接时间只需1.5min,一次性完成全部焊接过程。

四、经济效益

以规格为50min阀体与带孔法兰为例:原组焊一套阀体与法兰固定点焊工时费用0.34元,组焊工时费用1.53元,气消耗费用0.82元,现用双环缝自动焊机焊接,把两道工序合并为一道工序完成。焊接工时费用为0.65元、气消耗费用0.30元,计每套可节约人工费用1.22元、节约气消耗费用0.50元,按年组焊各种规格阀门8万套计算,其他项目不计,仅生产成本费用就可节约10万元左右,而此焊机购进费用仅用了9.4万元。原手工钨极氩弧焊组焊阀体与法兰件返修率一直在3%左右,现使用机床组焊返修率降到1%以下,为此每年可以节约返修费用达1万元以上。由此可见,其经济效益是非常可观的。

五、结语

清洁、高效、低成本和自动化是焊接技术长期追求的目标,用CSW 500卧式双环缝自动焊机替代传统的手工钨极氩弧焊,阀体与法兰的单丝焊接是实现这一目标的开始,它对于阀门行业小型锻钢阀体、法兰组合焊工序是一种新没备、新工艺、新方法,适于批量焊接。除具有省工、省时及焊接操作技术要求不高的特点外,在工作中也减少了强烈的弧光和有毒烟尘对焊工的危害,大大减轻了焊工的劳动强度,改善了工作环境,并使焊接生产效率提高3~4倍。焊接机床操作简单、维修方便,具有较高的工艺稳定性,显著提高了焊接质量。此设备的生产和使用为阀门行业焊接领域提供了良好的发展空间,使阀体与法兰组合件焊接质量产生质的与传统有机片相反飞跃,是值得大力推广和使用的。

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