时代单丝窄间隙埋弧自动焊机技术方案(林肯配置FOR罗锦2)

1、 时代单丝窄间隙埋弧自动焊机技术方案时代单丝窄间隙埋弧自动焊机技术方案一、设备用途时代单丝窄间隙埋弧自动焊机主要用于锅炉、压力容器以及核电制造中的中厚板筒体环缝和纵缝的焊接，适用于碳钢、低合金钢、低温钢以及珠光体耐热钢等多种材料。二、设备特点ü 与传统埋弧焊相比，窄间隙埋弧焊的坡口窄，焊材填充量小，因此焊接效率高、成本低。ü 与窄间隙TIG焊和窄间隙MIG焊相比，窄间隙埋弧焊的焊前准备时间较短，坡口制备要求不高，易于工人掌握。ü 焊接热输入小、热影响区窄、晶粒长大区域小，因此残余应力和焊接变形小。ü 窄间隙埋弧焊属于有规律的多层焊接，每一层焊缝对前面的焊

2、缝具有回火作用，细化了焊缝金属的晶粒，因此焊接接头的韧性较好。ü 由于侧壁熔深一致，母材金属能够均匀地稀释到焊缝中去，因此热影响区的宽度和焊缝金属的成分比较均匀。ü 采用高精度转角式焊枪，具有自动排焊道功能，可进行一层两道焊，保证侧壁的可靠融合。ü 高精度、长距离、扫描式激光跟踪系统能够同时进行横向和纵向跟踪，确保焊丝端部到坡口侧壁的距离以及焊丝干伸长度的恒定。ü 绝对值控制系统，能够实时记忆并存储当前值，具备掉电、出错记忆功能，当设备重启后能记住断电前所有参数。三、设备组成 时代单丝窄间隙埋弧自动焊机主要包括以下几部分：(1) 时代单丝窄间隙埋弧自动焊

3、机机头FD11-300NG；(2) 时代窄间隙PLC及伺服控制系统；(3) 原装进口林肯DC-1000埋弧焊接电源、配套NA-3SF送丝机头和NA-3S焊接电源控制器；(4) YS-GHS型焊剂输送回收机（含保温功能和空气干燥器）；(5) 时代TZH型重型焊接操作机（具体型号由用户选配）；(6) 时代TR3可调式自动防窜滚轮架（具体型号由用户选配）。四、设备使用条件和环境 设备能在下述环境、工件形式及条件下稳定地使用：² 安装位置：室内。² 设备应远离剧烈震动、颠簸的场合² 电源：三相五线制，380V±10% 50Hz±1² 环境温度

4、：-1045°C² 连续工作时间：24h五、主要技术参数5.1适应工件适应工件直径： 1000mm; 适应工件壁厚： 300mm ; 坡口角度范围： 12°（环缝），35°（纵缝）坡口宽度范围： 2024mm(底部)5.2适应焊丝焊丝直径： 3.2mm、4.0mm焊丝校直方式： 双向校直；焊丝校直精度： ±1mm（焊丝伸出长度为40mm）；5.3转角式窄间隙焊枪焊枪宽度： 12mm；焊枪有效长度： 300mm；导电嘴偏角： ±15；每层焊道数： 填充焊两道、打底焊一道。5.4焊缝跟踪焊缝跟踪方式： 长距离、扫描式激光跟踪横向跟踪精度：

5、 0.30mm高度跟踪精度： 0.30mm跟踪十字滑板： 300×300mm5.5林肯埋弧焊接系统项目林肯1、电源类型DC-10002、控制箱NA-3S3、送丝机NA-3SF4、送丝速度（m/min）0.436.85、电流调节范围（A）15010006、电压调节范围（V）16447、最大空载电压（V）728、负载持续率100%5.6 TZH-6X6重型焊接操作机操作机有效行程 ： 6×6 m；横梁端部承载重量： 500kg；立柱电动旋转角度： ±180°；立柱电动旋转速度： 0.080.8rpm（变频调速）；立柱锁紧方式： 手动锁紧；横梁平移速度： 0.

6、171.7m/min（变频调速）；横梁升降速度： 1.5 m/min（恒速）；台车轨道中心距： 2500mm（轨道P43）；台车平移速度： 0.242.4m/min（变频调速）；5.7 TR3-300可调式自动防窜滚轮架承载能力： 300吨；筒体直径范围： mmmm（由用户指定）；滚轮转动线速度： 1001100mm/min（变频调速）；滚轮材质： 钢；轨道中心距： 2500mm（轨道P43）；焊件中心高调整范围： ±35mm（标配）；滚轮直径： mm（由工件确定）；滚轮组宽度： mm（由工件确定）；防窜精度： 大约±2mm；5.8YS-GHS型焊剂输送与回收一体机（含保温

7、功能）回收距离： 416m；回收速度： 612Kg/min；输送距离： 816m；工作负压： -12KPa -35KPa；焊剂保温最高温度： 130C；焊剂容量： 40Kg；气源压力： 0.40.8MPa。六、主要部件介绍6.1时代转角式单丝窄间隙埋弧自动焊机机头FD11-300NG机头是窄间隙埋弧自动焊机的核心机构，它主要包括300X300跟踪十字滑板、NA-3SF林肯送丝机头、焊丝双向校直器、高精度导电嘴旋转机构、激光跟踪系统、焊剂输送回收支架、机头照明灯、焊丝盘支架等。图1 时代转角式单丝窄间隙焊机机头FD11-300NG6.1.1跟踪十字滑架 跟踪十字滑架由进口伺服电机控制，用于焊接位

8、置的精确调整。u 垂直行程： 300mmu 水平行程： 300mm6.1.2双向焊丝校直器用于校直焊丝以保证焊丝的指向性。6.1.3高精度导电嘴旋转机构导电嘴旋转机构包括动力装置伺服电机、高精滚珠丝杆组合传动机构、有效长度为300mm转角式导电板和专用窄间隙导电嘴。滚珠丝杆组合传动方式属于线形控制，即专用导电嘴的旋转角度和旋转速度以及旋转方向完全取决于伺服电机的工作状态。另外，滚珠丝杆的反向间隙和磨损极小，几乎可以忽略不计，提高了枪角旋转角度的可靠性和稳定性。6.1.4激光跟踪系统与常规激光跟踪方法不同，面向窄间隙埋弧自动焊的激光跟踪系统具有长距离、扫描式、高精度等特点，焊接过程中激光位移传感

9、器不是跟踪焊缝中心，而是根据枪角的位置同步、分别跟踪坡口的左右两侧，保持焊丝端头到侧壁的距离以及焊丝伸出长度的恒定。 （a）传统激光跟踪 （b）窄间隙激光跟踪图2 不同激光跟踪方法的比较由图2可知，采用传统的激光跟踪方法时，随着焊接过程的进行，当焊接到接近坡口的时候，焊枪中心虽然始终处于坡口中心，但是焊丝端部到侧壁的距离却发生了明显的变化，此时容易出现未熔合、夹渣等缺陷，而针对窄间隙埋弧自动焊的激光跟踪系统能确保焊丝端部到工件的距离保持恒定，很好地满足工艺需求。横向跟踪 通过伺服传动机构使激光点沿着焊枪中心及坡口两侧扫描，实时采集检测点的距离信号，通过PLC系统的数据处理和软件滤波（去除因焊缝

10、表面凹凸不平和焊剂滑落在激光点上引起的干扰信号）后，实现焊丝端部到工件侧壁的距离不变，确保焊接过程中焊枪与工件不接触。 高度跟踪 激光点每次扫描到焊枪中心后需计算焊丝端部的当前高度，并与焊枪的初始高度比较，以确保多层多道焊时焊丝端部距离焊缝表面的高度始终保持一致。6.2单丝窄间隙埋弧自动焊机PLC数控系统PLC数控系统由主控柜、人机界面、手操器等组成。各部分的具体参数如下： Ø PLC型号： 三菱Q02H系列 Ø 运动控制系统： 三菱QD75系列Ø 人机界面： 三菱 GOT-10系列 Ø 交流伺服驱动器： 三菱MR-J4系列Ø 交流伺服电机：

11、三菱HF-KP系列 Ø 变频器： 三菱FR-A700系列Ø 低压电气元件： 施耐德电气、威浦航插、台湾明纬开关电源、菲尼克斯接线端子等国内外知名品牌单丝窄间隙焊接控制系统采用三菱高性能PLC作为控制核心，采用三菱通讯式定位模块控制四套交流伺服机构。伺服运动系统采用绝对值系统进行设计，能够实时记忆并存储当前值，具备掉电、出错记忆功能，当设备重新启动后能够记住断电前所有轴的运动参数。人机界面安装于机头上，采用三菱公司高灵敏度、高分辨率的256色触摸屏，具备中英文菜单，所有焊接参数和各轴运动参数的设置、存储、调用和修改都可以方便地在触摸屏上完成，直观方便，易学易用。人机界面具有实

12、时监控功能，便于用户监控当前焊接层数、焊缝道数、导电嘴偏角、各伺服轴位置值和焊接线速度等参数。纵缝焊接只需要工人输入“焊接速度”一个参数，而环缝操作只需要焊工输入“工件外径”、每条焊缝的首尾“搭接长度”、“打底速度”、“填充速度”四个参数，通俗易懂，非常易于焊工操作，对于焊工的技能要求大为降低。通常一个普通焊工仅需要2个小时的培训就能掌握本设备所有的操作。焊接过程中激光实时扫描，调整焊丝端部到侧壁的距离，同时测试焊缝高度，相应地实时调整焊枪的高度。激光跟踪能够实时跟踪距离坡口深度5mm的范围，即当工件还有5mm的深度才需要人工跟踪，此时焊工打开焊枪前端的红外指示灯进行人工跟踪，此时激光跟踪还可

13、以进行高度跟踪，直至焊完整条焊缝。安装在滚轮架上的旋转编码器能够实时检测工件的当前角度，经过360度且搭接长度后，焊枪自动偏转到另一侧进行另一侧焊道的焊接。如果焊接过程中因为某些原因（如更换焊丝或者补充焊丝）需要暂停焊接时，系统也能够记忆当前的焊接角度，重新启动焊接后也能确保搭接和换道的高可靠性。焊接过程中，渣壳自动脱落，无需人工敲打。焊剂回收装置能够将多余的未熔化焊剂回收到焊剂桶中与剩余焊剂混合使用，提高了焊剂的使用效率。焊接过程中，工人的主要任务是在每盘焊丝焊完后更换焊丝和补充焊剂，不需要对焊接过程进行任何干预。因为窄间隙埋弧焊坡口从上到下基本一致，因此焊接参数（如焊接电流、电弧电压和焊接

14、速度）也基本一致，所以焊工不需要干预焊接参数，这大大降低了工人的劳动强度。控制系统具备报错功能，当在工人误操作或者焊接过程中遇到运行故障时，设备能够自动停止焊接过程并在人机界面上显示出故障，方便及时解决当前问题。除参数输入需要在人机界面操作外，其余所有操作在远程控制箱上进行，远程控制箱具有焊接启动、焊接停止、报警显示、急停、送丝和退丝、焊剂输送和回收控制、各伺服轴的运动控制、操作机各部分的运动控制、防窜滚轮架的联合控制等功能。为了便于本地操作，在主控制柜的操作面板上还有操作机各部分的本地运动控制。低压电器元器件一律采用符合CE认证标准的国内外知名品牌。电控柜设计采用符合CE认证标准的设计规范进

15、行设计，具有电气元器件物理隔离功能，能够有效的隔离强电磁的干扰。6.3焊剂输送与回收装置悬挂式焊剂回收输送机、焊剂料斗、不锈钢管道和连接软管组成。悬挂式焊剂回收输送机为主体机器，其悬挂于横梁尾端，通过安装于横梁侧面的不锈钢回收、输送管道连接到安装于机头部分的焊剂料斗和焊剂回收吸口，由此组成焊剂的自动给料和剩余焊剂回收的焊剂处理系统。悬挂式焊剂回收输送机在焊剂输送罐还配置了焊剂加热保温装置，加热保温控制有智能温控仪自动控制。悬挂式焊剂回收输送机具备本地与远程操作功能，通过手操器按钮即可对焊剂回收输送装置进行操作。图3 YS-GHS型焊剂输送及回收一体机6.4 时代TZH-6X6重型焊接操作机 时

16、代TZH-6X6重型焊接操作机由立柱（包括提升机构、滑座部件、防坠落保险装置及配重部件）、横梁（包括齿条及横梁驱动部件）、电动回转机构等组成。图4 时代TZH-6X6型重型焊接操作机 立柱、横梁均采用优质钢折弯焊接而成，主焊缝采用自动埋弧焊接工艺焊接，整体退火，消除应力，退火后整体一次夹装加工而成，保证了导轨的高精度及其耐磨性，从而使操作机整机稳定性得到提高。横梁工作时运行平稳，不会产生影响焊接质量的颤动和水平方向的晃动。 横梁升降机构在立柱顶端，提升驱动装置包含带制动器的交流电机、组合蜗轮蜗杆减速箱等，机械传动系统具有自锁功能。提升链安装在输出轴的链轮齿上，它的一端与滑动座架相连，另一端与在

17、立柱内移动的配重相连。立柱的运动极限位置安装有电气限位开关和机械档块，保证设备的使用安全。 横梁设有独特的防坠落保险装置，当横梁发生意外坠落时，防坠落装置可以立即自动启动止住下坠，具有保险作用。防坠落保险装置是在升降链条由于超过使用年限或受到外力撞击产生断裂时，保证横梁不会下坠，防止对设备和人员造成不必要的损害。本设备的防坠装置采用抱立柱轨道方式，其原理是在链条断裂后，拉力杠杆起作用，产生旋转从而使拉簧回复弹性形变，拉动旋转件旋转，达到抱紧立柱的目的。 操作机滑动座架通过四个定位导向轮在立柱上移动，其余四个导向轮用于固定横臂，可使其水平移动。横臂伸缩采用齿轮-齿条传动，采用变频电机驱动，具有调

18、速范围大，稳定可靠，驱动精度高等特点。操作机回转支承回转精度高，保证了横梁伸缩时机头的下挠度较小。 立柱可在底座上回转，立柱回转时保证立柱回转面的水平，回转采用变频器调速驱动，速度无级可调，回转角度范围为±180°，锁紧装置采用手动锁紧。 时代TZH -6X6重型焊接操作机的台车轨距2500mm（轨道中心距离/P43），根据操作机台车移动距离，配置相应的坦克链(用户自配)。操作机台车行走匀速稳定，无打滑、冲击、抖动现象。操作机横梁、立柱供电采用拖链走线的方式，拖链能够有效保护电缆不受损坏。l 横梁、立柱矩形软管留一定空间（焊接电缆、控制线等）；l 操作机顶端设有吊装孔，天车

19、可整体吊运该设备；l 立柱上安装检修爬梯便于操作、检修； l 操作机最高点有警示灯，便于提示起吊作业；l 操作机控制按钮安装在远程控制箱和主控柜（本地控制）上，主控柜预留联动接口与时代防窜滚轮架或者时代变位机联动配套使用；l 窄间隙主控柜、埋弧焊接电源、空气干燥器等安装在操作机的底座回转机构上。l 设备配置相序继电器，具备过压、欠压、过流、缺相、乱相等保护功能；机头操作面板安装有低压安全电源插座，备有低压照明灯和风扇等设备在使用。6.5 时代TR3-300可调式自动防窜滚轮架 时代TR3-300可调式自动防轴向窜动滚轮架是利用主动滚轮与焊件之间的摩擦力带动工件旋转的变位设备，工件旋转时从动架的

20、自动升降能防止工件的轴向窜动，可根据工件直径大小不同，移动滚轮组，调节滚轮中心距。 时代TR3-300可调式自动防轴向窜动滚轮架由主动滚轮、从动滚轮和检测架组成，如图5所示。主动滚轮架的滚轮旋转采用变频带制动交流电机，具有调速范围宽，转动平滑性好，低速特性硬等特点;从动滚轮架采用摆线针轮电机驱动升降机，根据检测架检测到的工件轴向窜动信号，使滚轮自动升降，纠正工件的轴向窜动。检测架将工件的轴向窜动量转换成模拟电信号用于调整升降机的升降。图5 TR3-300可调式自动防窜滚轮架时代TR3-300可调式自动防窜滚轮架的特点1. 采用钢板焊接而成的框架结构，保证了良好的刚性和工作状态中设备的稳定性。2

21、. 滚轮采用钢轮结构，承载能力大，使用寿命长，并能防止损伤工件。3. 导电装置采用旋转接导电方式，确保大电流焊接时导电可靠。4. 主动滚轮架上的两只滚轮分别由两台蜗轮蜗杆斜齿轮复合减速箱驱动滚轮形成回转驱动力。5. 从动滚轮架升降机构由交流电机、摆线针轮减速器、蜗轮丝杆升降机组成，用于从动滚轮的升降，以达到工件转动时防止其轴向窜动的目的。6. 检测架由伸缩杆、检测轮、旋转编码器、十字拖板、安装架等组成。检测轮为一安装有轴承的钢轮，直接靠上工件，工件的窜动量由检测轮通过伸缩杆传入检测箱的内部。7. 伸缩杆由直线导轨和连接板构成，工件的窜动量由检测轮通过伸缩杆传入检测箱的内部。把工件窜动的变化量转

22、换成相应的电信号并送入防窜控制柜，控制柜内的控制器经过计算控制防窜滚轮装置的升降，以达到工件转动时防止其轴向窜动的目的。8. 十字拖板是一个丝杠螺母机构，用于手动调节检测轮的位置。安装架是由方形空心钢管焊接而成，用于支撑十字拖板和检测箱等。七、供货清单序号名称数量单位供应商1时代单丝窄间隙机头FD11-300NG1台北京时代2时代TZH-6X6型重型焊接操作机1台北京时代3时代窄间隙PLC及伺服控制系统1套北京时代6林肯原装进口DC-1000埋弧焊接电源1台LINCON7林肯原装进口NA-3SF送丝机头1台LINCON8林肯原装进口NA-3S焊接电源控制箱1台LINCON9焊剂输送回收装置（含空气干燥器和保温功能）1套无锡远胜10TR3-300自调式自动防窜滚轮架1套北京时代11焊机动力电缆（4×16mm2）10米外购12主控柜动力电缆（5×6mm2）10米外购注意：（1） 动力电缆标配长度为10米，如果超过1