塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿連接套焊接工藝選用

胡祝兵 （安徽建筑機(jī)械有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230601）

0 引言

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)是塔式起重機(jī)中重要部分，而標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的焊接質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)塔式起重機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的安全性能和穩(wěn)定性能等。一件質(zhì)量可靠的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)不僅能提高塔式起重機(jī)的穩(wěn)定性能，而且也能顯著提高塔式起重機(jī)的安全性能和工作效率，甚至能夠起到事半功倍的效果。因此我公司標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿連接套焊接工位引入焊接機(jī)械手，以此來提高標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的焊接質(zhì)量。通過對(duì)本焊接工位的分析，編制了兩套塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿機(jī)械手焊接工藝方案，并且最終將選擇一個(gè)最符合要求的作為實(shí)施方案。

1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿連接套焊接工位介紹

焊接機(jī)械手工位（見圖1）由焊接機(jī)械手焊接系統(tǒng)組成，系統(tǒng)由兩套ABB焊接機(jī)器人系統(tǒng)，兩套松下焊接電源，兩套主動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩套從動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩套機(jī)座，兩套滾料平臺(tái)，兩套氣動(dòng)頂緊機(jī)構(gòu)，四套定位機(jī)構(gòu)，四套氣動(dòng)托料機(jī)構(gòu)，一套防弧光卷簾門，一套TBi自動(dòng)清槍剪絲器，及一套PLC控制系統(tǒng)組成。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿及連接套焊接部位事先進(jìn)行去油、去污預(yù)處理，然后采用手動(dòng)方式將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿及連接套依次安裝在定位夾具上，定位完成后啟動(dòng)頂緊。操作人員按下啟動(dòng)按鈕后，工作站根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序運(yùn)行。機(jī)械手夾持焊槍到焊縫位置，開始焊接，在焊接過程中采用擺動(dòng)焊接，以確保最佳焊接質(zhì)量。在整個(gè)焊接過程中只需一名操作工人，便可完成所有焊接工作。

圖1 焊接機(jī)械手工位

2 焊接工藝方案的選用

2.1 母材準(zhǔn)備

本工位焊接的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)以QTZ5610塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)為例，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿通過鋸床下料，尺寸誤差要求2510±1mm，保證焊接完成后有端銑標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿的余量，以保證標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿長度的統(tǒng)一性；連接套通過鋸床下料，車床車連接套內(nèi)圓及兩端面，完成后轉(zhuǎn)至銑床銑與主弦桿連接圓弧面。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿及連接套機(jī)加工完成后，清理待焊接的表面，應(yīng)保持干凈、光潔、無油污且無毛刺。

2.2 焊接材料要求

焊接材料熔敷金屬的力學(xué)性能不應(yīng)低于相應(yīng)母材標(biāo)準(zhǔn)的下限值或滿足設(shè)計(jì)文件要求。焊接材料的存儲(chǔ)場(chǎng)所應(yīng)保持干燥、通風(fēng)良好，且應(yīng)由專人保管、烘干、發(fā)放和回收，并應(yīng)有詳細(xì)記錄。

2.3 焊接工藝參數(shù)

該塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿材質(zhì)為20#鋼，連接套的材質(zhì)為20#鋼。采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，可有效減少焊渣飛濺，電源直流反接。焊絲選用ER50-6桶裝焊絲，以減少更換焊絲頻率，增加焊接的工作效率，具體焊接工藝參數(shù)如表1所示。

焊接工藝參數(shù) 表1

2.4 焊接方案

針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿焊接工位設(shè)計(jì)了兩種焊接工藝方案，具體焊接過程如下：

方案一：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿和連接套在1#工位上裝夾完成后，操作人員按下預(yù)約按鈕。機(jī)械手在收到信號(hào)后進(jìn)入1#工位，開始點(diǎn)焊主弦桿和連接套的1、2焊縫位置（如圖2示），每道焊縫點(diǎn)焊兩點(diǎn)，防止翻轉(zhuǎn)時(shí)松動(dòng)；點(diǎn)焊結(jié)束后打底層充層，充層結(jié)束后，間隔10s后再焊接蓋面層；然后利用變位機(jī)翻轉(zhuǎn)180°焊接3、4焊縫位置打底層，打底層焊接結(jié)束后，間隔10s后再焊接蓋面層。在中1#工位焊接過程，同時(shí)裝夾2#工位工作臺(tái)待焊接主弦桿和連接套。1#工位焊接完成后，2#待焊接工位的遮光簾卷起。焊接機(jī)械手轉(zhuǎn)至2#工位，同時(shí)1#工位的遮光簾下降。機(jī)械手收到信號(hào)后進(jìn)入到2#工位開始焊接。焊接過程中變位機(jī)翻轉(zhuǎn)180°已焊接完成所有焊縫的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿，卸下1#工位已焊接完成的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿，再裝夾上待焊接主弦桿和連接套。當(dāng)2#工位焊接完成后，機(jī)械手轉(zhuǎn)至1#工位，同時(shí)，2#工位的遮光簾下降。卸下2#工位已焊接完成的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿，整個(gè)焊接過程結(jié)束。

圖2 機(jī)械手焊接塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿連接套過程附圖

方案二：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿和連接套在1#工位上裝夾完成后，操作人員按下預(yù)約按鈕。機(jī)械手在收到信號(hào)后進(jìn)入1#工位，開始點(diǎn)焊主弦桿和連接套的1、2焊縫位置，每道焊縫點(diǎn)焊兩點(diǎn)，防止翻轉(zhuǎn)時(shí)松動(dòng)。點(diǎn)焊結(jié)束后，再利用變位機(jī)翻轉(zhuǎn)180°到3、4焊縫位置開始打底層焊接，打底層焊接結(jié)束后，通過利用變位機(jī)翻轉(zhuǎn)180°到1、2焊縫位置焊接打底層，打底層焊接結(jié)束后；再利用變位機(jī)翻轉(zhuǎn)180°到3、4焊縫位置開始蓋面層焊接，蓋面層焊接結(jié)束后；再利用變位機(jī)翻轉(zhuǎn)180°1、2焊縫位置焊接蓋面層。在1#工位焊接過程中，同時(shí)裝夾2#工位工作臺(tái)待焊接主弦桿和連接套。1#工位焊接完成后，2#待焊接工位的遮光簾卷起。焊接機(jī)械手轉(zhuǎn)至2#工位，同時(shí)1#工位的遮光簾下降。機(jī)械手收到信號(hào)后進(jìn)入到2#工位開始焊接。焊接過程中變位機(jī)翻轉(zhuǎn)已焊接完成所有焊縫的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿，卸下1#工位已焊接完成的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿，裝夾上待焊接主弦桿和連接套。當(dāng)2#工位焊接技術(shù)后，機(jī)械手轉(zhuǎn)至1#工位，同時(shí)，2#工位的遮光簾下降。卸下2#工位已焊接完成的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿，整個(gè)焊接過程結(jié)束。

各方案優(yōu)缺點(diǎn)：

對(duì)于方案一：完成一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿的焊接工作時(shí)間大約為250s，工作效率比較高，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿只需翻轉(zhuǎn)一次；在實(shí)際生產(chǎn)中，打底層焊接完成后直接蓋面層，由于每層焊接結(jié)束后都有一定的焊接間隔時(shí)間來降低焊接層間溫度，焊縫質(zhì)量佳，焊縫美觀，符合公司的焊接工藝要求，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿的生產(chǎn)效率也可以滿足本公司生產(chǎn)需要。

對(duì)于方案二：完成一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿的焊接工作的時(shí)間約為300s，工作效率也比較高，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿翻轉(zhuǎn)次數(shù)也比較多；但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，焊縫焊接間隔時(shí)間不夠?qū)е潞附訉娱g溫度過高，使得焊接部位的韌性和塑性降低，焊接部位留下一定的潛在隱患。

根據(jù)以上兩方案的比較，結(jié)合我公司的實(shí)際經(jīng)營狀況，包括對(duì)投資金額的大小，焊接機(jī)械手的使用頻次，設(shè)備維護(hù)的方便性，產(chǎn)能的需求，焊接工藝的合理性，員工技能和人數(shù)等各方面的綜合考慮，最終我公司決定選擇方案一作為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿連接套工位的焊接工藝方案。通過方案一的實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿的焊接質(zhì)量有了很大的提升，焊縫成形美觀，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

3 結(jié)束語

總而言之，采用機(jī)械手焊接時(shí)，每條焊縫的焊接工藝參數(shù)均一致，因此焊縫成形質(zhì)量受人的因素影響很小，操作人員只需裝夾標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿及連接套，降低了對(duì)操作工人技能水平的要求。通過選用合理的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿連接套焊接工藝，有效地控制了標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主桿連接套焊接變形，焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠且焊縫美觀，而且使勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，環(huán)境干凈整潔。