CN1785569A - 一种钢格栅板的压焊方法和设备 - Google Patents

Abstract

叙述多台分立焊接变压器供电、独立上电极群、扁钢侧导电钢格栅板压焊方法的原理及其设备的结构组成；采用本压焊法能在压焊同一规格同一产量的钢格栅板产品时，耗电量不到一般压焊法耗电量的十分之一；并能获得一般压焊法难以获得的高品质焊点质量。分析了设备结构对钢格栅板外形尺寸精度的影响，采取了确保钢格栅板外形尺寸精度的机械措施。

Description

一种钢格栅板的压焊方法和设备

技术领域

本发明涉及所谓钢格栅板的压焊方法和设备、钢格栅板作为梯台用于炼铁高炉、电站锅炉、化工罐塔、采油平台、海港码头、车间地面、作为过滤栏污用于水闸，沟井盖板；还可用于护栏，屏风等。本发明给钢格栅板提供制造方法和生产设备。

背景技术

钢格栅板是近十年来在中国出现并迅猛扩展运用的新型建筑材料。他以结构强度高，构件质量轻、省钢材、安装方便等优点在梯台结构和广阔领域中新颖脱出成为不可替代的建筑材料。

钢格栅板的结构型式如图1所示，承重扁钢(1)按一定间距立姿排列，在扁钢上面扭绞方钢(2)与扁钢垂直，按一定间距安放，每根方钢与每根扁钢的搭接点(3)用焊接方法焊牢。并在外形上对挠曲度、对角线长度、侧弯、扁钢垂直度、间距、长宽等有一定的精度要求。

国内钢格栅板的生产状况是80％的生产厂家仍采用手工焊方式制造钢格栅板。即在扁钢上按扭绞方钢的间距冲切出可容纳扭绞方钢的浅槽、在一个台架上将扁钢和扭绞方钢装配好用手工焊或半自动焊将各搭接点焊好。也有厂家从美国、澳大利亚、日本引进自动压焊生产线，也有几个厂家参考从国外引进的钢格栅板自动压焊生产线开发出国产钢格栅板自动压焊生产线。但由于在焊接原理、方法和机械结构方面存在一些值得商榷的问题，这些自动压焊生产线生产的钢格栅板产品的搭接点焊接质量低下，严重存在扭绞方钢脱落，扁钢脱落等现象；搭接点焊接质量实质上是一种结合强度很弱、仅为有限局部机械勾搭的虚焊。这些压焊生产线还普遍存在耗电量特大为与国家的能源政策不相容。同时也增大了产品的生产成本。

发明内容

一种钢格栅板压焊方法和设备是在上述钢格栅板生产现状条件下发明的一种全新的钢格栅板压焊方法和设备。

图6是图2扁钢侧电极及扁钢卡具(200)I处局部放大图，图7是图6的左视图，图8是图6的顶视图，左侧电极(201)安装在扁钢卡具(200)的左支承板(202)上、右侧电极(203)安装在扁钢卡具(200)的右支承板(204)上。扁钢夹在左侧电极(201)和右侧电极(203)之间夹紧。两个上电极(303)压住同一根扁钢(1)和扭绞方钢(2)的两个相邻搭接点(3)。在压焊过程中电流从一个上电极(303)到这个上电极下的搭接点到搭接点下的扁钢侧面、到左侧电极(201)和右侧电极(203)、到另一个相邻搭接点下的扁钢侧面，到另一个相邻搭接点再到另一个上电极。图7、图8所标箭头方向就是在压焊过程中电流流经的方向，称其为扁钢侧导电压焊法电流流径。

从扁钢侧导电压焊法电流流经看，左侧电极(201)和右侧电极(203)总导电截面远远大于扁钢导电截面；用紫铜或铬锆铜制成的两根左右侧电极的电阻率又远远小于扁钢的电阻率。如果在扁钢侧导电压焊回路中忽略变压器二次绕组、电缆及其联接处的电阻，则扁钢侧导电压焊回路中的电阻仅为搭接点电阻。即可视为扁钢侧导电压焊回路输出的能量全部为搭接点吸收；扁钢侧导电压焊法用电量最省。由于扁钢侧导电压焊法扁钢软化段最小，搭接点能获的适当的压力；扁钢侧导电压焊法还可以通过调整搭接点下侧电极上的扁钢裸露高度即加热线长度，使的搭接点的方钢和扁钢两方的温度相当；因此钢格栅板扁钢侧导电压焊法能获得金属晶间结合的高品位的压焊接头。

国内原有的钢格栅板压焊机(包括引进设备)一般的是两根长条形上电极压住两根扭绞方钢，两根扭绞方钢压住所有扁钢、扁钢的立姿用梳形夹来保持。这种压焊方法的电流流经是条形电极到搭接点、到扁钢、到另一个搭接点、到另一根条形电极。从这种电流流经看、两搭接点间的扁钢电阻或者两搭接点下的扁钢电阻与两个搭接点的电阻比要大得多。压焊回路输出的能量大部分用来加热没有必要加热的扁钢、使之整根扁钢发红变软、浪费大量电能。再者由于扁钢发热软化、搭接点得不到所需的压力，难以形成焊核这是造成扁钢脱落、方钢脱落、机械勾搭的假焊的主要原因。这种压焊方法还由于搭接点达不到形成焊核的温度，在焊接压力作用下、压焊区的大量金属流失掉，至使扁钢和方钢互切，从脱落的扁钢和方钢看，有的6×6的方钢切得只剩下1-2mm的连皮。

本发明的特点还在于焊接主回路布线型式。图3可以看出本发明的压焊主回路布线情况：焊接变压器(800)二次绕组的一个输出端(801)、一根焊接电缆的上电缆接头(802)、电缆(803)电缆下接头(804)、长引出块(304)、导电块(302)、上电极(303)、方钢扁钢的搭接点(3)、侧电极(201、203)、相邻方钢扁钢搭接点(3)另一个上电极(303)、另一个导电块、短引出块(305)、导电排(306)、另一根电缆下端接头(804)、另一根电缆(803)、另一根电缆上端接头(802)、焊接变压器(800)二次绕组的另一个输出端(805)把上述各点和器件联接组成了独立的电阻焊主回路。由此可以看出本发明的压焊主回路所包容的面积近似等于零；主回路线圈内不包含铁磁性物质。这对电流万安培级的交流电来说这点是非常重要的，这种布线可以把回路感抗降到最小。在获得同样焊接电流情况下焊接变压器的一次电流最小。

多台分立焊接变压器供电、独立上电极群，扁钢侧导电压焊法压焊双根方钢，同一规格钢格栅板，实际通电时间仅为一般压焊法的1/3-1/5。

综合对侧导电压焊法的扁钢侧导电、主回路布线特点、实际压焊通电时间的分析并从实际生产中检测证实：本发明压焊法在压焊同一规格同一产量的钢格栅板时的耗电量仅为一般压焊法耗电量1/10。并能获得一般压焊法不能获得的高品味的焊点质量。

图9是一组3台变压器一次绕组接线图，3台焊接变压器为一组。一组的三台变压器的一次绕组的头尾相接成三角形，各顶点接三相电网。虽然单台焊接变压器对电网是单相负载，但三台变压器接成三角形对电网就是三相平衡负载把钢格栅板侧导电压焊机所需用的焊接变压器，按每三台分组接三相电网也是三相平衡负载，这与次级整流电源、直流电源就电网平衡来说是一样的。

挂钩式钢格栅板级进机构的钩爪与钢格栅板的方钢之间没有打滑，是可靠的级进机构，但由于钩爪和钢格栅板方钢之间存在一个初始间隙；这个初始间隙如果不消除就会造成级进积累误差。第一次间隙产生第一次级进误差，节二次间隙是初始间隙的2倍、第二次级进误差是第一次级进误差的2倍、第三次间隙是第一次的4倍、第三次级误差是第一次级进误差的4倍，如果初始间隙为a，则第n次级进误差为δn＝a.2^(n-1)。

第n次级进积累误差为：

$\mathrm{\Σ\δn}=\frac{a(1-2^n)}{1-2}$

为了消除钩爪(601)和钢格栅板扭绞方钢(2)之间的间隙在钩爪体(602)和钩爪臂(603)之间装有间隙消除装置(604)。图10是钩爪(601)与方钢(2)间隙消除装置结构简图。电动机(6041)驱动蜗轮减速器(6042)的蜗杆(6043)、用键(6044)端盖(6045)将螺母(6046)固定在蜗轮(6047)的轴向内孔中。装配在螺母(6046)中的丝杆(6048)的一端铰接在钩爪体(602)上，蜗轮减速箱(6042)装在钩臂(603)上。钩爪体(602)装在钩臂(603)的直线导轨(6031)中。电动机(6041)正反旋转、蜗轮减速器(6042)中的蜗轮(6047)中的螺母(6046)只作旋转不作轴向移动。丝杆(6048)只作轴向移动不作旋转、从而推拉钩爪(601)在钢格栅板长度方向作伸缩运动达到挂钩式钢格栅板级进机构的钩爪与方钢之间无间隙钩住，从而消除了级进积累误差。

钩爪起落器(605)的摆动气缸(6051)尾部铰接在级进器机架(606)的上横梁(6061)上，气缸杆接头(6052)铰接在钩爪臂(603)上、钩爪臂(603)铰接在级进器机架(606)的上压板(6062)上。气缸(6051)的伸缩运动驱动钩爪臂(603)下压和抬起，使钩爪(601)钩住和放开钢格栅板的扭绞方钢。

附图说明

图1钢格栅板的结构型式。

图2本发明钢格栅板压焊方法和设备简图。

图3是图2的左视图。

图4是图2的顶视图。

图5格栅板板面平整机简图。

图6是图2中扁钢侧电极及扁钢卡具(200)“I”处局部放大图。

图7是6的顶视图。

图8是图6的顶视图。

图9一组3台焊接变压器一次绕组接线图。

图10钩爪与方钢间隙消除装置简图。

图中代号与名称如下：

1、扁钢。    2、扭绞方钢。    3、扁钢与扭绞方钢搭接点。

100  扁钢送进系统。

200  扁钢侧电极及扁钢卡具。

300  独立上电极群上电极系统。

400  扭绞方钢送进定位系统。

500  方钢料头切断齐边系统。

600  挂钩式钢格栅板级进机构。

700  钢格栅板板面平整机。

800  多台分立焊接变压器系统。

201  左侧电极。            202  左支承板。

203  右侧电极。            204  右支承板。

301  液压缸。              302  导电块。

303  上电极。              304  长引出块。

305  短引出块。            306  导电排。

307  集成块。

426  送进管总成。          427  管状料斗。

428  气缸。                429  齿条。

430  齿轮。                434  方钢定位器。

501  鳄鱼式单刀片剪床。    502  料头切断齐边砧板。

503  钢格栅板纵向定位器。  5011 上刀刃。

601  钩爪。                602  钩爪体。

603  钩爪臂。              604  钩爪与方钢之间间隙消除装置。

605  钩爪起落器。

606  挂钩式钢格栅板级进器机架。

6041 电动机。              6042 蜗轮减速器。

6043 蜗杆。                6044 平键。

6045 端盖。                6046 螺母。

6047 蜗轮。                6048 丝杆。

6031 导轨。                6051 气缸。

6052 气缸杆接头。          6061 上横梁。

6062 上压板。              6063 下台板。

701  液压缸。              702  杠杆。

703  滑块。                704  偏心轮。

705  芯轴。                706  支架。

707  垫板。                708  横压铁。

709  纵压块。

801  焊接电变压器二次绕组一个输出端。

802  焊接电缆上接头。      803  焊接电缆。

804  焊接电缆下接头。

805  焊接变压器二次绕组另一个输出端。

具体实施方式

图2是本发明钢格栅板压焊方法和设备简图、图3是图2的左视图、图4是图2的顶视图。

本发明的钢格栅板压焊设备由扁钢送进系统(100)、扁钢侧电极及扁钢卡具(200)，独立上电极群上电极系统(300)扭绞方钢送进和定位系统(400)、方钢料头切断齐边系统(500)、挂钩式钢格栅板级进机构(600)、钢格栅板板面平整机(700)和多台分立焊接变压器(800)组成。

扁钢(1)在扁钢送进机中初步按产品设计的扁钢间距排列并保持立姿送进到扁钢卡具(200)的扁钢侧电极(201、203)之间精确定位，两根扭绞方钢(2)经送进管总成(426)推入管状料斗(427)中。气缸(428)推动齿条(429)向下带动安装在管状料斗(427)一端的齿轮(430)旋转，管状料斗(427)随即翻转，扭绞方钢(2)落入扭绞方钢定位器(434)中，扭绞方钢定位器确保扭绞方钢之间的间距和对扁钢的垂直度。

如图3所示，液压缸(301)推动导电块(302)下落，装在导电块(302)锥孔中的上电极(303)压住方钢和扁钢的搭接点(3)，对搭接点实施凸焊。完成凸焊后，液压缸(301)带动导电块(302)上电极(303)回升，扁钢卡具松开，此后扁钢送进机构向前级进一个间距(方钢间距的2倍)。

钢格栅板在压焊时由于扭绞方钢定位的需要，方钢必需增加一段在方钢定位器(434)中的长度而留有一段方钢料头，钢格栅板产品不允许留有方钢料头，必须切除。

钢格栅板随着级进到达方钢料头切断齐边工位。钢格栅板方钢料头切断齐边设备(500)由鳄鱼式单刀片剪床(501)、钢格栅板料头切断齐边砧板(502)、钢格栅板纵向定位器(503)组成。鳄鱼式单刀片剪床(501)安装在钢格栅板两侧。钢格栅板级进到达鳄鱼式单刀片剪床位置时方钢料头在鳄鱼式单刀片剪床(501)的上刀刃(5011)和方钢料头切断齐边砧板的相互作用下完成切头齐边工作。扭绞方钢切断留头长短，用调节鳄鱼式单刀片剪床(501)在扭绞方钢长度方向上的位置来达到。钢格栅板两侧方钢料头切后留头长短的一致性，由钢格栅板纵向定位器(503)来保证。

挂钩式钢格栅板级进机构(600)是拉动钢格栅板从扁钢卡具(200)中移出的主级进机构，它是由钩爪(601)、钩爪体(602)、钩爪臂(603)、钩爪与方钢之间间隙消除装置(604)、钩爪起落器(605)以及挂钩式钢格栅板级进器机架(606)组成。挂钩式钢格栅板级进器机架(606)安装在主机架上级进导轨中并由油缸驱动。

图5是钢格栅板板面平整机(700)简图。在挂钩式钢格栅板级进器机架(606)的上横梁(6061)上安装液压缸(701)，其活塞杆铰接在杠杆(702)端头滑槽中滑动的滑块(703)上。杠杆(702)的另一端固定在偏心轮(704)的圆周上。偏心轮(704)的回转中心经芯轴(705)、支架(706)固定在上横梁(6061)上，偏心轮的外园周经垫板(707)压住挂钩式钢格栅板级进器机架(606)的上压板(6062)上。在上压板(6062)下平面上安装三条经淬火处理的横压铁(708)(对钢格栅板长度而言)。在挂钩式钢格栅板级进器的下台板(6063)上与钢格栅板纵向平行在扁钢空档中安装宽度略小于扁钢空档的数量为扁钢数量减1的纵压块(709)。油缸(701)活塞杆伸出经杠杆(702)、偏心轮(704)的力放大加压上压板(6062)。横压铁(708)和纵压块(709)之间的钢格板在作级进运动的同时得到几次校平，到此完成设备的全部压焊程序。

Claims (10)

1、一种钢格栅板的压焊方法和设备其特征在于采用多台分立焊接变压器供电、独立上电极群、扁钢侧导电压焊法压焊钢格栅板。

2、一种钢格栅板的压焊方法和设备权利要求书第1条所述扁钢侧导电压焊法其特征是在扁钢两个侧面(由扁钢宽度方向和长度方向构成的面)导电的侧电极(201)和另一个侧电极(203)之间夹紧扁钢、独立上电极群中的两个上电极(303)分别压住同一根扁钢(1)上的两根相邻扭绞方钢(2)搭接点(3)、分立焊接变压器的二次绕组的两个输出端(801、805)对两个上电极供电；焊接电流绝大部分只流经被压的搭接点和侧电极而扁钢上两个搭接点之间通过很少电流的钢格栅板扁钢侧导电压焊方法。

3、一种钢格栅板的压焊方法和设备权利要求书第1条所述独立上电极群其特征是各自由单独液压驱动的液压缸(301)、单块安装独立上电极连接单独液压缸传递压力的导电块(302)及独立上电极(303)组成上电极单元。由所需数量的上电极单元按钢格栅板扁钢间距和扭绞方钢间距或间距的倍数排列、用集成块(304)集成为独立上电极群是多台分立焊接变压器供电、独立上电极群、扁钢侧导电压焊法的上电极系统。

4、一种钢格栅板的压焊方法和设备其特征是扁钢卡具中至少一对扁钢侧电极(201、203)、由这对扁钢侧电极夹紧的扁钢(1)与其上两根相邻的扭绞方钢搭接点(3)、压住这些搭接点的上电极(303)、安装上电极的导电块(302)、和导电块连接的长引出块(304)和短引出块(305)、导电排(306)、带上下电缆接头(802、804)的焊接电缆(803)一台焊接变压器的一个二次绕组及其两个输出端(801、805)按照801→802→803→804→304→302→303→3→201、203并联→另一个搭接点3→另一个上电极303→另一个导电块302→305→306→另一个804→另一个803→另一个802→805的顺序连接起来构成一个独立的电阻焊主回路。由所需数量的主回路组合起来以每个节拍焊两根扭绞方钢进行钢格栅板压焊。

5、一种钢格栅板的压焊方法和设备权利要求书第4条所述主回路其特征是主回路接线最短、主回路所围线圈面积最小且不包围铁磁性物质的布线型式。

6、一种钢格栅板的压焊方法和设备其特征是将所需数量的分立焊接变压器按每3台一组分组，每组的3台分立焊接变压器的一次绕组相互头尾相接成三角形；三角形的三个结点分别与电网的三相相线连接，对电网是三相平衡负载，每台分立焊接变压器的只少一个二次绕组至少压焊两个对应的搭接点。

7、一种钢格栅板的压焊方法和设备其特征在于扭绞方钢的输送定位系统是由Y形立式料仓、在一个节拍中可分出两根扭绞方钢的由旋转气缸驱动的旋转式分料器、能接住从分料器落下的扭绞方钢的条状料槽、能把方钢从条状料槽中推出的纵送气缸、能使方钢顺利无卡地通过的送料管总成(426)，能使方钢在扁钢上方空间停放并由气缸(428)齿轮(430)齿条(429)传动使之旋转的管状料斗(427)和能使方钢在扁钢上边精确定位的方钢定位器(434)组成。

8、一种钢格栅板的压焊方法和设备其特征在于在钢格栅板两侧装有由液压驱动鳄鱼式单刀片剪床(501)，方钢料头切断齐边砧板(502)，能控制钢格栅板方钢料头留头长短的钢格栅板纵向定位器(503)组成的冷热料头均可切断的钢格栅板方钢料头切断齐边系统。

9、一种钢格栅板的压焊方法和设备其特征是采用由钩住钢格栅板方钢的钩爪(601)；带有滑块能在钩爪臂(603)的导轨(6031)中往复移动其上绞接有调整丝杆(6048)和固定钩爪的钩爪体(602)；一端铰接在级进机构上压板(6062)上的钩爪臂(603)；由电机(6041)、蜗轮蜗杆减速器(6042)、丝杆(6048)螺母(6046)组成，安装在钩爪体(602)和钩爪臂(603)之间的能消除方钢与钩爪之间间隙的间隙消除器(604)和由气缸(6051)驱动的钩爪起落器(605)组成的是以保证钢格栅板无滑动级进的挂钩式钢格栅板级进机构将钢格栅板从扁钢卡具中拉出。

10、一种钢格栅板的压焊方法和设备其特点还在于在挂钩式钢格栅板级进器的前方装有由液压缸驱动、经杠杆、偏心轮组成的力放大机构足以校平钢格栅板面的钢格栅板板面平整机构。

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