窄间隙埋弧焊接技术

窄间隙 双丝埋弧焊是一种高效、高质量、高自动 化程度的埋弧焊焊接方法。首先,窄间隙 坡口尺寸较普通坡口的尺寸明显减小,降低了 接头熔敷金属填充总量;其次,双丝的引入,减少了焊接道次,焊接效 率可以大幅度提高。AMET能够为 用户提供单丝或双丝的窄间隙埋弧焊接系统解决方案。

1.双丝窄间隙机头

焊接机 头是窄间隙双丝埋弧焊系统的关键技术之一,窄间隙 坡口的宽度较小,坡口底 部宽度一般不超过20㎜,从而要 求焊枪厚度较薄,动作灵敏、准确。机头的 最大可焊破口深度为400㎜。机头主 要组成部分为前枪、后枪、焊剂输送机构、焊剂回收机构、焊剂料斗、激光跟踪头、送丝机。

    1.1独特的枪体保护层

窄间隙坡口深而窄,焊接时 焊枪的大部分需要沉入坡口中工作,枪体与 坡口侧壁间的距离最近处达到3㎜。如果焊 枪表面不进行绝缘处理,就极有 可能在导电颗粒的作用下与坡口侧壁之间打火起弧,破坏坡口,甚至烧毁焊枪。AMET的窄间 隙埋弧焊枪采用三层保护处理,实现对 焊枪的绝对保护。

1.2优良的导电性设计

焊枪具 有良好的导电性和导电均匀性,是焊接 电弧稳定燃烧的前提。枪体材 料本身要求具有良好的导电性、耐磨性和强度。AMET的焊枪 采用特殊的铜合金制成,焊枪导电能力优良,整体刚度大,工作时 不产生自由形变。导电嘴采取分瓣、加长设计的理念,实现导 电嘴与焊丝之间大面积的紧密接触,保证导电的稳定性。

1.3下枪体摆动设计

窄间隙 坡口的加工角度较小双边角度一般在3~6°,坡口侧 壁几乎与底部垂直,为了保 证侧壁能够良好熔合,就要求 焊接电弧稍偏向坡口侧壁焊接。AMET的每支 焊枪均设计为上下两个枪体,焊接过 程中上枪体固定,而下枪 体可以沿上枪体上的销轴摆动,实现焊 接电弧向侧壁的偏转。实际焊接时,坡口没 有统一的尺寸和角度,因此工 艺中对焊丝的摆角也可能存在不同的要求。基于此,AMET焊枪下 枪体的摆角可以在±10°内任意调节,摆角可 以在焊接程序中设定并在焊接过程中实时可调。在某些工艺条件下,为了获得较宽的焊缝,往往希 望两个焊枪叉开一定角度进行焊接,比如前 枪无摆角后枪向左或向右摆动若干角度。AMET前后两 支焊枪的摆角可以分别编程控制,为焊接 工艺人员提供较大工艺设计空间。

1.4丝间距的可调性设计

两个焊 丝之间的距离对电弧之间干扰强度、熔池的稳定性、熔池的形状、熔池的 存留时间等有着强烈的影响。对于共 熔池双丝埋弧焊,焊丝间距一般为15~25㎜之间。AMET窄间隙 埋弧焊枪的前后焊枪间距可以通过调距螺杆在5~50㎜范围任意调整。

1.5枪间夹角的设计

两个焊枪之间的夹角,会影响 两个电弧对焊接熔池的作用力,电弧对 母材的热输入以及电弧之间的电磁作用力强弱。为此AMET对两枪 夹角进行了可调性设计,调整范围在15~30°之间。

2精确的控制

2.1协调控 制和快速的响应能力

传统的 基于循环控制和检测技术的传统计算机控制模式,一套计 算机用于控制和监视所有的系统外设及传感器。计算机 对外设和传感器的通讯时间实际被所有的外设分配。由于计 算机循环对这些外设和传感器进行控制和监视,实际上 在它对某一个外设和传感器进行通讯时,其他的 外设和传感器处于非受控状态。

AMET的控制与此截然不同,AMET采用分 布式控制模式和同一时钟平台的同步控制技术,控制器 的动作指令都是在统一的时间平台上发出的,可以保 证所有受控的外设的同步性,以及相 对关系的连续性、稳定性。

AMET提供数字化控制手段,对焊接 过程中的受控参数进行精确的实时过程控制。焊接电流、送丝速度、焊缝跟踪和焊枪定位、焊丝角度、自动换层或焊道,在焊接 过程中受到监控和记录,为漫长 的焊接过程提供实时的质量保证。

2.2对电弧 的精确控制能力

AMET与LINCOLN合作采 用多处理器同步控制技术和ARC-LINK数字化通讯技术,控制系 统在同一时钟平台上对每台焊接电源进行控制,准确的 控制每电源在任意时刻输出电流的大小、频率、相位、波形等参数。严格保 证电弧间电参数的相对稳定性,明显减 轻了电弧间的干扰。

     两个电 弧可以在控制器中进行分别编程控制,AMET支持两 个电弧具有不同的电流极性、电流相位、直流补偿等电参数。XM控制系 统还支持多段焊接程序连续焊接,工艺人 员可以分别对每段程序的焊接时间,电弧极性,电流大小,焊接速度,焊枪的 摆角等进行设置。图5是焊接 程序的编程界面。

2.3焊接过 程的监控与数据采集

为了增 加系统在焊接工艺故障排查方面的能力,方便工 艺人员分析焊接工艺,AMET系统在 实时监测系统各个参数的同时,还支持 参数实时记录功能,便于工 艺人员对数据的采样分析。数据可以被实时分析,可以获得诸如:焊接电 流的脉冲特性和交流波形状态,以及它们的执行质量;电弧电压的连续性;焊枪的 位置和速度的执行质量;统计各 种参数实际执行的最大、最小、平均值,判断它 们与设定值的偏差超差报警,并记录位置、持续时间。图6是某段 焊接过程中记录的电弧电压在各个时刻的即时值。

3先进的激光跟踪系统

    窄间隙 坡口的特点是窄而深,在工艺 上均要求进行多层多道焊接,那么在 如此狭窄的空间进行连续的焊接操作就需要,有跟踪 机构作为系统的眼睛,引导焊 枪在预定方向运动并实现预期的动作。AMET焊接系 统中采用激光跟踪模式,激光跟 踪的最大优势就在于它可以被编程控制,在焊接 过程中可以随时对相关参数进行调整。图7是XM控制系统与META激光跟 踪系统的连接模式。采用激光扫描焊缝,提供实 时焊缝坡口截面的图像,快速提 供给控制系统准确的信息,实现焊枪的自动定位,实时焊 缝跟踪和焊道自动切换。另外传 感及控制系统的高度集成使得整个系统更加可靠和易于操作