鍍鉻機(jī)組TEMIC窄搭接焊機(jī)及其控制技術(shù)

1、鍍鉻機(jī)組TEMIC窄搭接焊機(jī)及其控制技術(shù)1  引言寶鋼股份有限公司冷軋冷軋薄板廠鍍鉻機(jī)組采用的是二步法鍍鉻技術(shù),鍍鉻原板有多種規(guī)格,為保證各種型號(hào)規(guī)格原板的生產(chǎn)要求,該生產(chǎn)線上的焊機(jī)采用日本TEMIC全自動(dòng)窄搭接焊機(jī)(型號(hào)為MSW-C100D-14-2R2PL)。該類型的焊機(jī)在國(guó)內(nèi)多家廠家取得應(yīng)用1,2,取得一定的使用經(jīng)驗(yàn),但就冷軋薄板廠的鍍鉻產(chǎn)品而言,目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成功經(jīng)驗(yàn)。為解決該類型焊接用于極薄冷板,冷軋薄板廠技術(shù)人員通過(guò)優(yōu)化焊接工藝參數(shù),調(diào)整焊機(jī)的控制方案,改進(jìn)焊縫質(zhì)量的控制技術(shù),解決了該焊機(jī)用于鍍鉻板生產(chǎn)中的技術(shù)問(wèn)題,使得該焊機(jī)能符合高速鍍鉻板的生產(chǎn)要求。2  窄

2、搭接焊機(jī)的工作原理窄搭接焊機(jī)的焊接原理是將兩塊材料(帶鋼),通以適當(dāng)電流,在材料自身的電阻、材料間及材料與電極間接觸部分的集中電阻上產(chǎn)生熱量,最終熔化而焊接起來(lái)。根據(jù)焦耳定律,焊接時(shí)作用在帶鋼上的熱量表示如公式1所示:                                

3、;           (1)式中Q:焊接時(shí)產(chǎn)生的熱量;I:焊接電流;t:通電時(shí)間(取決于焊接速度);R:焊接區(qū)域的電阻。又因?yàn)殡娮鑂=*L/S。其中:為被焊接帶鋼的電阻率;L為焊接時(shí)上下焊輪間的電阻的長(zhǎng)度;S為焊接時(shí)前后帶鋼的搭接量。從(1)式中看出,焊接帶鋼時(shí)所需要的熱量Q與焊接電流I、通電時(shí)間t及自身電阻R有關(guān)。因此對(duì)不同材質(zhì)和不同規(guī)格的帶鋼進(jìn)行焊接時(shí),需要通過(guò)控制焊接電流I、通電時(shí)間(即焊接速度)及焊輪焊接壓力和焊機(jī)搭接量,以確保焊接的質(zhì)量3,4。3  焊機(jī)工藝和設(shè)備功能3.1

4、  焊機(jī)主要設(shè)備功能介紹  入口側(cè)夾鉗在焊接前,將后行帶鋼的頂部夾緊,以配合完成焊機(jī)的剪切工作,能夾住后行帶鋼向焊機(jī)出口側(cè)方向橫移來(lái)設(shè)置搭接量,并根據(jù)前后帶鋼的寬度信息,通過(guò)入口夾鉗的對(duì)中裝置,將后行帶鋼的中心線調(diào)節(jié)到先行帶鋼的中心線上(最大量為+-75mm)。  出口側(cè)夾鉗出口側(cè)夾鉗用于焊接前固定前行帶鋼的尾端,在進(jìn)行搭接時(shí)出口側(cè)夾鉗傾斜一定角度方便后行帶鋼的頂端與前行帶鋼的尾端搭接。出口側(cè)夾鉗也具有補(bǔ)償功能,確保在焊接過(guò)程中,焊機(jī)傳動(dòng)側(cè)與操作側(cè)的搭接量一致。  焊機(jī)的移行架移行架驅(qū)動(dòng)裝置的功能是通過(guò)速度可變的AC伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)滾珠絲桿來(lái)驅(qū)動(dòng)移行架,從而

5、達(dá)到控制焊接速度的目的。  焊機(jī)剪切單元該焊機(jī)剪切單元的功能是為了獲得較滿意的焊接質(zhì)量,確保前后帶鋼所形成的搭接量, 由安裝在焊機(jī)移行架上的剪切裝置同時(shí)剪切帶鋼的尾部和頭部.另外,在剪切裝置的下部的兩片刀片間,有一個(gè)廢料輸送機(jī),用來(lái)將剪切下的廢料自動(dòng)排房到焊機(jī)的傳動(dòng)側(cè)。  焊輪裝置焊輪裝置的功能是用來(lái)將焊接電流,焊接壓力傳導(dǎo)到已經(jīng)被搭接起來(lái)的先行帶鋼的尾部和后行帶鋼的頭上。  焊機(jī)焊輪的壓力單元該單元的功能是將焊輪壓力通過(guò)焊輪頭部而作用到帶鋼的搭接部位上,這種壓力的大小是根據(jù)帶鋼的材質(zhì)種類及厚度等因數(shù)調(diào)節(jié)成適當(dāng)?shù)拇笮?通過(guò)比例減壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。  焊接變壓

6、器單元焊機(jī)變壓器單元主要由三部分構(gòu)成:變壓器、整流器、二次導(dǎo)體。其中變壓器用來(lái)將電源所提供的一次電壓降低到適合饋送焊接電流的電壓等級(jí).其二次端子被連接到整流器;整流器采用單相全波方式整流,提供平穩(wěn)的焊接電流,以便改善焊接質(zhì)量,進(jìn)行高速焊接并降低最大的輸入功率;二次導(dǎo)體是位于整流器和電極頭部之間傳導(dǎo)電流的通路組成件。  碾壓系統(tǒng)該碾壓系統(tǒng)是用來(lái)通過(guò)碾壓的方式,將經(jīng)焊接后的焊縫搭接部位進(jìn)行碾壓,提高焊縫的平整度,降低焊縫處的應(yīng)力集中,提高焊縫的精度。該碾壓系統(tǒng)由上下碾壓輪及上碾壓輪的提升機(jī)構(gòu)組成。  平行度調(diào)節(jié)裝置在入口側(cè)穿帶臺(tái)上,安裝了2對(duì)平行度調(diào)節(jié)裝置(PAD),通過(guò)其中一

7、對(duì)(PAD)的夾緊和橫移動(dòng)作,使得帶鋼與機(jī)組中心線保持平行。  焊機(jī)冷卻水系統(tǒng)冷卻可控硅組件,焊接變壓器,上下電極輪。3.2  焊接工藝流程1)焊機(jī)準(zhǔn)備就緒2)帶鋼尾定位、停止,消除張力(由線上完成)3)帶鋼頭定位、停止,消除張力(由線上完成)4)焊機(jī)出入口PAD裝置調(diào)整帶鋼并充套5)出入口夾鉗夾緊帶鋼6)剪切帶鋼頭尾7)入口夾板進(jìn)行對(duì)中8)出口夾鉗向上傾斜9)帶鋼搭接并進(jìn)行搭接補(bǔ)償10)焊接11)焊機(jī)排出廢料并復(fù)位。4  焊機(jī)電氣及控制系統(tǒng)4.1  焊機(jī)控制系統(tǒng)焊機(jī)控制系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)、伺服傳動(dòng)系統(tǒng)、位置控制器及焊接電流控制器等構(gòu)成。PLC系統(tǒng)參

8、與焊接全過(guò)程,是焊機(jī)控制系統(tǒng)的核心,系統(tǒng)配置數(shù)字和模擬IO模塊,可完成常規(guī)的邏輯量控制、模擬量及數(shù)值計(jì)算,控制器與主線PLC通信采用PIO方式。位置控制器對(duì)焊接臺(tái)及車架位置進(jìn)行計(jì)算和控制。4.2  焊機(jī)控制順序焊接動(dòng)作分為3個(gè)階段:(1)  準(zhǔn)備階段:帶鋼頭尾定位、剪切及搭接。(2)  焊接階段:接通焊接電流及焊輪壓力,同時(shí)碾壓輪進(jìn)行焊縫光整。(3)  焊后處理階段:清除剪切廢料,檢查焊縫及焊機(jī)復(fù)位。具體流程圖如圖1所示。4.3  焊接參數(shù)的設(shè)定焊接參數(shù)的設(shè)定有三種模式:P/C、C/D、MAN。(1)  在P/C模式下,焊機(jī)PLC在接

9、受到上位計(jì)算機(jī)送來(lái)的帶鋼信息后,在其儲(chǔ)存的焊接參數(shù)條件表中自動(dòng)搜索并將其對(duì)應(yīng)的焊接參數(shù)設(shè)定值及焊接后的焊接實(shí)際參數(shù)結(jié)果均在該畫面上顯示出來(lái)。(2)  在C/D模式下,焊機(jī)操作人員必須在該 畫面上分別輸入前后帶鋼的材料代碼(1-8)及厚度(單位:mm),然后,焊機(jī)PLC在其儲(chǔ)存的焊接參數(shù)條件表中自動(dòng)搜索并將其對(duì)應(yīng)的焊接參數(shù)設(shè)定值及焊接后的焊接實(shí)際參數(shù)結(jié)果均在該畫面上顯示出來(lái)。(3)  當(dāng)焊縫質(zhì)量出現(xiàn)異常,或在做焊接試驗(yàn)的情況下, 操作人員可在該畫面上輸入或修改所需要的焊接參數(shù)進(jìn)行焊接。焊接參數(shù)設(shè)定框圖如圖2所示。由圖2中可知,焊接條件的設(shè)定可手動(dòng)也可自動(dòng),自動(dòng)模式在P/C模式

10、和C/D模式下生效,C/D模式則需輸入相關(guān)鋼卷信息,方能自動(dòng)產(chǎn)生焊接條件參數(shù)。待焊接條件生成后,將通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器,將數(shù)據(jù)分別分配到相關(guān)執(zhí)行單元,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接電流、焊接速度、焊接壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)的控制,使焊機(jī)根據(jù)參數(shù)完成焊接工作。4.4  焊機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)焊機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)包含在操作面板的VDT中,主要對(duì)焊接電流、焊接速度、焊接壓力和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí),具有記錄鋼卷號(hào)、帶鋼厚度、帶鋼寬度和鋼種等級(jí)的功能。系統(tǒng)最多可存儲(chǔ)1000次近期焊接的數(shù)據(jù)。焊機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與L2上位機(jī)通信。在焊接監(jiān)視系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)同時(shí)也在入口操作室中的監(jiān)視面板的VDT顯示。監(jiān)視畫面如圖,圖3中的曲線分別代表焊接電流曲線、焊接速度曲線、焊接溫度曲線和焊接壓力曲線。5  結(jié)束語(yǔ)冷軋薄板廠鍍鉻機(jī)組焊機(jī)系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái),設(shè)備工作