CN112792432A - 一种变极性双钨极堆焊系统及其使用方法 - Google Patents

一种变极性双钨极堆焊系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变极性双钨极堆焊系统，包括十字划架，十字划架包括横梁与竖梁；竖梁的底部与十字划架底座连接，十字划架底座上设有PLC控制柜、2台变极性交流焊机、2台直流焊机与制冷水箱，PLC控制柜上方设有HMI控制器；横梁的焊接端设有AVC弧压跟踪轴，AVC弧压跟踪轴与摆动轴垂直设置且摆动轴与焊枪连接，焊枪下方对应位置设有翻转变位机，横梁的焊接端内部设有高频发生器，高频发生器后方设有送丝机且送丝机位于横梁外部，横梁的末端设有送丝盘。同时，本发明公开了该堆焊系统的使用方法。本发明结构设计简单，操作稳定均匀，通过变极性工艺的组合和优点，保证了双钨极工艺在焊接过程中的效率和质量。

Description

一种变极性双钨极堆焊系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种变极性双钨极堆焊系统及其使用方法。
背景技术
双钨极焊接技术广泛运用在连接焊的领域，在堆焊行业运用极少。在堆焊板块中，目前大多使用的是单丝热丝TIG堆焊工艺，这种传统堆焊工艺焊接效率低，只有1kg/h～2kg/h。化工容器行业中的比如管板堆焊量达150kg的焊材，传统TIG堆焊时间需要80h～120h，针对以上情况操作人员一般会使用MIG焊工艺和带级埋弧焊操作，MIG焊效率可达4kg/h～5kg/h,但是化工容器行业不允许使用MIG工艺，成为亟需解决的问题。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种变极性双钨极堆焊系统及其使用方法，结构设计简单，操作稳定均匀，通过变极性工艺的组合和优点，保证了双钨极工艺在焊接过程中的效率和质量。
技术方案：本发明的一种变极性双钨极堆焊系统，其特征在于：包括十字划架，十字划架包括横梁与竖梁；所述竖梁的底部与十字划架底座连接，十字划架底座上设有PLC控制柜、2台变极性交流焊机、2台直流焊机与制冷水箱，PLC控制柜上方设有HMI控制器；所述横梁的焊接端设有AVC弧压跟踪轴，AVC弧压跟踪轴与摆动轴垂直设置且摆动轴与焊枪连接，焊枪下方对应位置设有翻转变位机，横梁的焊接端内部设有高频发生器，高频发生器后方设有送丝机且送丝机位于横梁外部，横梁的末端设有送丝盘。
其中，该堆焊系统包括控制系统与焊接系统；所述控制系统为上位机，控制系统包括十字划架、AVC弧压跟踪轴、摆动轴、十字划架底座、翻转变位机、PLC控制柜与HMI控制器；所述焊接系统为下位机，焊接系统包括变极性交流焊机、直流焊机、制冷水箱、送丝盘、焊枪、送丝机与高频发生器。
其中，所述的十字划架对焊接位置进行初步调节，所述AVC弧压跟踪轴与摆动轴对焊接位置进行微调。
其中，所述的十字划架底座的长度与宽度为2000mm，十字划架底座与翻转变位机均通过4个地脚螺栓固定在外部地面上。
其中，所述的翻转变位机安装在十字划架的X轴方向，翻转变位机中心线与焊枪的X轴运动的轨迹同线，翻转变位机翻转方向朝向十字划架。
其中，所述的PLC控制柜内部设有CPU，通过模拟量输入输出PLC控制柜内的伺服放大器、电机驱动、焊机通讯模块；所述PLC控制柜设有急停开关与总电源开关；所述HMI控制器设有人机交互屏，用于焊接工艺曲线编辑、行走程序编辑、电动或自动控制各个部件的动作、监控与调整焊接实时参数。
其中，所述的送丝盘包括2个焊丝盘，2个焊丝盘各对应1根焊丝，焊丝盘的焊丝重量在15kg以下。
其中，所述的焊枪包括枪体、第一钨极、第二钨极、第一钨极绝缘套桩、第二钨极绝缘套桩与双钨极外喷嘴；所述第一钨极与第二钨极之间的夹角为30°；所述第一钨极绝缘套桩与第二钨极绝缘套桩之间的夹角为30°。
变极性双钨极堆焊系统的使用方法，其特征在于：包括下述步骤：
1)通过外部电源给堆焊系统供电，打开PLC控制柜上的总电源开关；
2)在送丝盘上安装焊丝，引导焊丝穿过送丝机并达到焊枪前端的送丝管内，通过送丝机内的卡扣锁紧焊丝；
3)打磨第一钨极、第二钨极安装在焊枪的枪头内，安装后的第一钨极与第二钨极伸出长度交接点之间距离大于4mm；
4)将待焊工件安装在翻转变位机上，矫正圆心，使工件的圆心与翻转变位机转盘的圆心精度控制在±1mm以内；
5)操作HMI控制器控制十字划架对焊接位置进行初步调节，控制AVC弧压跟踪轴与摆动轴对焊接位置进行微调；
6)在HMI控制器上编辑待焊工件的行走程序与焊接工艺曲线；
7)打开制冷水箱对焊枪内进行通水；
8)开始焊接操作，通过高频发生器进行焊接前的高频电压击穿空气引弧，通过变极性交流焊机、直流焊机进行焊接；
9)遇到特殊紧急情况下通过HMI控制器或者PLC控制柜上的急停开关进行关停，排出问题后继续焊接直至焊接完成。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明为全新设计的变极性双钨极堆焊系统，结构设计简单，操作稳定均匀，通过变极性工艺的组合和优点，保证了双钨极工艺在焊接过程中的效率和质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的焊枪的结构示意图；
图中1为十字划架；2为AVC弧压跟踪轴；3为摆动轴；4为十字划架底座；5为翻转变位机；6为PLC控制柜；7为HMI控制器；8为变极性交流焊机；9为直流焊机；10为制冷水箱；11为送丝盘；12为焊枪；13为送丝机；14为高频发生器；15为第一钨极；16为第二钨极；17为第一钨极绝缘套桩；18为第二钨极绝缘套桩；19为枪体；20为双钨极外喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的描述。
本发明的一种变极性双钨极堆焊系统，包括十字划架1，十字划架1包括横梁与竖梁；竖梁的底部与十字划架底座4连接，十字划架底座4上设有PLC控制柜6、2台变极性交流焊机8、2台直流焊机9与制冷水箱10，PLC控制柜6上方设有HMI控制器7；横梁的焊接端设有AVC弧压跟踪轴2，AVC弧压跟踪轴2与摆动轴3垂直设置且摆动轴3与焊枪12连接，焊枪12下方对应位置设有翻转变位机5，横梁的焊接端内部设有高频发生器14，高频发生器14后方设有送丝机13且送丝机13位于横梁外部，横梁的末端设有送丝盘11。其中，该堆焊系统包括控制系统与焊接系统；控制系统为上位机，控制系统包括十字划架1、AVC弧压跟踪轴2、摆动轴3、十字划架底座4、翻转变位机5、PLC控制柜6与HMI控制器7；焊接系统为下位机，焊接系统包括变极性交流焊机8、直流焊机9、制冷水箱10、送丝盘11、焊枪12、送丝机13与高频发生器14。十字划架1对焊接位置进行初步调节，AVC弧压跟踪轴2与摆动轴3对焊接位置进行微调。十字划架底座4的长度与宽度为2000mm，十字划架底座4与翻转变位机5均通过4个地脚螺栓固定在外部地面上。翻转变位机5安装在十字划架1的X轴方向，翻转变位机5中心线与焊枪12的X轴运动的轨迹同线，翻转变位机5翻转方向朝向十字划架1。PLC控制柜6内部设有CPU，通过模拟量输入输出PLC控制柜6内的伺服放大器、电机驱动、焊机通讯模块；PLC控制柜6设有急停开关与总电源开关；HMI控制器7设有人机交互屏，用于焊接工艺曲线编辑、行走程序编辑、电动或自动控制各个部件的动作、监控与调整焊接实时参数。送丝盘11包括2个焊丝盘，2个焊丝盘各对应1根焊丝，焊丝盘的焊丝重量在15kg以下。焊枪12包括枪体19、第一钨极15、第二钨极16、第一钨极绝缘套桩17、第二钨极绝缘套桩18与双钨极外喷嘴20；第一钨极15与第二钨极16之间的夹角为30°；第一钨极绝缘套桩17与第二钨极绝缘套桩18之间的夹角为30°。
变极性双钨极堆焊系统的使用方法，包括下述步骤：
1)通过外部电源给堆焊系统供电，打开PLC控制柜6上的总电源开关；
2)在送丝盘11上安装焊丝，引导焊丝穿过送丝机13并达到焊枪12前端的送丝管内，通过送丝机13内的卡扣锁紧焊丝；
3)打磨第一钨极15、第二钨极16安装在焊枪12的枪头内，安装后的第一钨极15与第二钨极16伸出长度交接点之间距离大于4mm；
4)将待焊工件安装在翻转变位机5上，矫正圆心，使工件的圆心与翻转变位机5转盘的圆心精度控制在±1mm以内；
5)操作HMI控制器7控制十字划架1对焊接位置进行初步调节，控制AVC弧压跟踪轴2与摆动轴3对焊接位置进行微调；
6)在HMI控制器7上编辑待焊工件的行走程序与焊接工艺曲线；
7)打开制冷水箱10对焊枪12内进行通水；
8)开始焊接操作，通过高频发生器14进行焊接前的高频电压击穿空气引弧，通过变极性交流焊机8、直流焊机9进行焊接；
9)遇到特殊紧急情况下通过HMI控制器7或者PLC控制柜6上的急停开关进行关停，排出问题后继续焊接直至焊接完成。
本发明的2台变极性交流焊机8为奥地利FRONIUS品牌焊机，具体型号为MW5000,2台焊接电源各对应一根钨极，作为热源，焊机具有交直流两个特性，并且可实行交流平衡。2台直流焊机9为奥地利FRONIUS品牌焊机，具体型号为TT2200，2台焊接电源各对应一根焊丝作为热丝使用。TT2200热丝电源安装在MW5000的上端。
本发明的制冷水箱10为同飞品牌，供液流量2.0m3/2.8bar，与焊枪12连接，用于焊接过程中冷却钨极和焊枪12使用，另外在回水端设有低流量报警阀，当水流量低于1l/min时会停止设备的一切动作，保护焊枪12。另外制冷水箱10由PLC控制柜6控制当启动焊接时，制冷水箱10启动，停止焊接时，制冷水箱停止工作。
本发明的焊接系统由PLC给出起弧和收弧信号。PLC与焊机之间通过profinet9053及6021通讯，使HMI控制器7能够调用和修改焊接参数。焊接系统中变极性交流焊机8与送丝机13连接，由2台变极性交流焊机8控制送丝速度。焊接系统中2台直流焊机9与送丝管电极连接，以使得具有热丝功能。
本发明的堆焊系统具有如下特点：(1)适用焊接材料多，使用变极性焊机的原因几乎所有焊接材料都可以焊接；(2)焊接工艺多样化，和传统双钨极不同，因使用变极性，工艺可以搭配选择即直流对直流，单直流单交流，交流对交流；(3)焊接效率高，焊接效率可达4kg/h；(4)焊接质量高，因为还属于TIG焊范畴；(5)焊接速度快，焊接线速度可达500mm/min～600mm/min，传统TIG焊只有200mm/min～300mm/min。

Claims (9)

1.一种变极性双钨极堆焊系统，其特征在于：包括十字划架(1)，十字划架(1)包括横梁与竖梁；所述竖梁的底部与十字划架底座(4)连接，十字划架底座(4)上设有PLC控制柜(6)、2台变极性交流焊机(8)、2台直流焊机(9)与制冷水箱(10)，PLC控制柜(6)上方设有HMI控制器(7)；所述横梁的焊接端设有AVC弧压跟踪轴(2)，AVC弧压跟踪轴(2)与摆动轴(3)垂直设置且摆动轴(3)与焊枪(12)连接，焊枪(12)下方对应位置设有翻转变位机(5)，横梁的焊接端内部设有高频发生器(14)，高频发生器(14)后方设有送丝机(13)且送丝机(13)位于横梁外部，横梁的末端设有送丝盘(11)。
2.根据权利要求1所述的一种变极性双钨极堆焊系统，其特征在于：该堆焊系统包括控制系统与焊接系统；所述控制系统为上位机，控制系统包括十字划架(1)、AVC弧压跟踪轴(2)、摆动轴(3)、十字划架底座(4)、翻转变位机(5)、PLC控制柜(6)与HMI控制器(7)；所述焊接系统为下位机，焊接系统包括变极性交流焊机(8)、直流焊机(9)、制冷水箱(10)、送丝盘(11)、焊枪(12)、送丝机(13)与高频发生器(14)。
3.根据权利要求1所述的一种变极性双钨极堆焊系统，其特征在于：所述的十字划架(1)对焊接位置进行初步调节，所述AVC弧压跟踪轴(2)与摆动轴(3)对焊接位置进行微调。
4.根据权利要求1所述的一种变极性双钨极堆焊系统，其特征在于：所述的十字划架底座(4)的长度与宽度为2000mm，十字划架底座(4)与翻转变位机(5)均通过4个地脚螺栓固定在外部地面上。
5.根据权利要求1所述的一种变极性双钨极堆焊系统，其特征在于：所述的翻转变位机(5)安装在十字划架(1)的X轴方向，翻转变位机(5)中心线与焊枪(12)的X轴运动的轨迹同线，翻转变位机(5)翻转方向朝向十字划架(1)。
6.根据权利要求1所述的一种变极性双钨极堆焊系统，其特征在于：所述的PLC控制柜(6)内部设有CPU，通过模拟量输入输出PLC控制柜(6)内的伺服放大器、电机驱动、焊机通讯模块；所述PLC控制柜(6)设有急停开关与总电源开关；所述HMI控制器(7)设有人机交互屏，用于焊接工艺曲线编辑、行走程序编辑、电动或自动控制各个部件的动作、监控与调整焊接实时参数。
7.根据权利要求1所述的一种变极性双钨极堆焊系统，其特征在于：所述的送丝盘(11)包括2个焊丝盘，2个焊丝盘各对应1根焊丝，焊丝盘的焊丝重量在15kg以下。
8.根据权利要求1所述的一种变极性双钨极堆焊系统，其特征在于：所述的焊枪(12)包括枪体(19)、第一钨极(15)、第二钨极(16)、第一钨极绝缘套桩(17)、第二钨极绝缘套桩(18)与双钨极外喷嘴(20)；所述第一钨极(15)与第二钨极(16)之间的夹角为30°；所述第一钨极绝缘套桩(17)与第二钨极绝缘套桩(18)之间的夹角为30°。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的变极性双钨极堆焊系统的使用方法，其特征在于：包括下述步骤：
1)通过外部电源给堆焊系统供电，打开PLC控制柜(6)上的总电源开关；
2)在送丝盘(11)上安装焊丝，引导焊丝穿过送丝机(13)并达到焊枪(12)前端的送丝管内，通过送丝机(13)内的卡扣锁紧焊丝；
3)打磨第一钨极(15)、第二钨极(16)安装在焊枪(12)的枪头内，安装后的第一钨极(15)与第二钨极(16)伸出长度交接点之间距离大于4mm；
4)将待焊工件安装在翻转变位机(5)上，矫正圆心，使工件的圆心与翻转变位机(5)转盘的圆心精度控制在±1mm以内；
5)操作HMI控制器(7)控制十字划架(1)对焊接位置进行初步调节，控制AVC弧压跟踪轴(2)与摆动轴(3)对焊接位置进行微调；
6)在HMI控制器(7)上编辑待焊工件的行走程序与焊接工艺曲线；
7)打开制冷水箱(10)对焊枪(12)内进行通水；
8)开始焊接操作，通过高频发生器(14)进行焊接前的高频电压击穿空气引弧，通过变极性交流焊机(8)、直流焊机(9)进行焊接；
9)遇到特殊紧急情况下通过HMI控制器(7)或者PLC控制柜(6)上的急停开关进行关停，排出问题后继续焊接直至焊接完成。
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