一种大规格高强度矿用圆环链焊接控制的方法

摘要

一种大规格高强度矿用圆环链焊接控制的方法，其特征在于包括以下步骤：预设电流和位移控制参数；根据圆环规格，预设焊接参数；电流互感器测量圆环焊接实际电流，位移传感器测量活动台实际位移；并将测量到的电流与位移的数值发送到比较器与预设定参数值进行比较；控制系统根据比较结果通过伺服阀对活动台进行运行控制；活动台根据不同的指令，执行向前、向后、预热、闪光、顶锻、冷却后复位动作，并完成焊接；将检测到的电流、位移数值等绘制成曲线用于分析、调整焊接参数。本发明生产出的各规格的圆环链产品，经拉伸、破断等各种检测，焊接质量良好，其试验负荷、破断负荷力值达到并均超过国家标准，且稳定可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及大规格高强度矿用圆环链焊接控制的方法。

背景技术

传统的矿用圆环链焊接设备为凸轮闪光焊机，其工作原理是根据链环的焊接工艺参数，设计、制造成规格不同的凸轮，在焊接过程中通过凸轮旋转，带动与其接触的链环电极及其固定、传动装置，使其按凸轮的外轮廓线控制链环的预热、烧化、闪光和顶锻，完成链环的焊接。整个焊接过程是按照固定不变的工艺参数(凸轮曲线)进行的，这种型式的焊机仅仅适用于低级别、小规格的普通链环的焊接。

近几年，我国矿用圆环链制造行业引进不少国外进口的半自动或全自动闪光焊接设备，个别厂家在消化、吸收国外焊接设备先进技术的基础上已研制、开发成功新的类似国外同类产品的闪光焊机，其优点是采用液压顶锻装置为链环焊接顶锻的动力源，采用位移传感器和伺服阀、顶锻阀的配合工作实现链环预热、烧化、闪光和顶锻的对焊焊接，受控的顶锻油缸的前进和后退，可以适应开口距离大小不等的链环，其焊接质量大大超过传统的凸轮闪光焊机。但是，目前国内开发的焊接设备和引进的国外半自动或全自动闪光焊接设备，对焊接质量的控制基本上采用的是液压伺服控制系统，仅限于控制顶锻油缸的位移。但是影响链环焊接质量的因素是多方位的，如用线路电压、电流的不稳定，链环形尺寸和温度的不一致，焊机本身出现的细微差异等，使产品焊接过程在产生这类变化时不能自动调整和精细控制，不能全方位地控制焊接质量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的提出了一种大规格高强度矿用圆环链焊接控制的方法，可全方位控制、监视焊接全过程，并提高矿用圆环链焊接质量。

本发明采用如下技术方案：

包括以下步骤：

预设电流和位移控制参数；

根据圆环规格，预设焊接参数；

电流互感器测量圆环焊接实际电流，位移传感器测量活动台实际位移；并将测量到的电流与位移的参数值发送到控制系统与预设定参数值进行比较；

控制系统根据比较结果通过伺服阀对活动台进行运行控制；

活动台根据不同的指令，执行向前、向后、预热、闪光、顶锻、冷却后复位动作，并完成焊接。

本发明进一步方案为：

所述根据圆环直径，预设焊接参数步骤具体包括：直径φ38×137mm，其预设参数：夹持长度38～45.6mm，烧化长度8～8.5mm，最后长度26.5～27.5mm，烧化速度1.5～2mm/s，冷却时间9s，初级电流136A，加热时间0.83s，均衡时间0.74s，顶锻压力10.0MPa，左夹紧力6.4MPa，右夹紧力6.2MPa；

直径φ34×126mm，其预设参数：夹持长度34～40.8mm，烧化长度8～8.5mm，最后长度21～22mm，烧化速度1.5～2mm/s，冷却时间7s，初级电流110A，加热时间0.75s，均衡时间65s，顶锻压力9.0MPa，左夹紧力5.6MPa，右夹紧力5.4MPa；

直径φ30×108mm，其预设参数：夹持长度38～45.6mm，烧化长度8～8.5mm，最后长度18～19mm，烧化速度1.5～2mm/s，冷却时间6s，初级电流90A，加热时间0.68s，均衡时间0.60s，顶锻压力9.0MPa，左夹紧力5.0MPa，右夹紧力4.8MPa；

直径φ26×92mm，其预设参数：夹持长度38～45.6mm，烧化长度8～8.5mm，最后长度16～17mm，烧化速度1.5～2mm/s，冷却时间5s，初级电流72A，加热时间0.60s，均衡时间0.50s，顶锻压力8.0MPa，左夹紧力4.4MPa，右夹紧力4.2MPa；

直径φ22×86mm，其预设参数：夹持长度38～45.6mm，烧化长度8～8.5mm，最后长度15.5～16.5mm，烧化速度1.5～2mm/s，冷却时间4s，初级电流56A，加热时间0.55s，均衡时间0.45s，顶锻压力8.0MPa，左夹紧力3.7MPa，右夹紧力3.5MPa。

根据本发明所设定的参数值生产出的各规格的圆环链产品，经拉伸、破断等各种检测，焊接质量良好，其试验负荷、破断负荷力值达到并均超过国家标准GB/T12718--2001，且稳定可靠。见表1。

本厂拉伸试验负荷执行表

                                            国家标准见GB/T12718-2001

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

实施例1.

在控制系统中输入规格φ38×137mm的圆环链参数，夹持长度＝38mm，烧化长度＝8mm、最后长度＝26.5mm、烧化速度＝1.5mm/s、冷却时间＝9s，加热时间(提高焊口温度)＝0.83s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.74s、顶锻压力＝10.0MPa、左夹紧力＝6.4MPa、右夹紧力＝6.2MPa，电压＝6.1V，初级电流＝136A。

焊接过程：

1.在两活动台上电极间距离设定“夹持长度”，两电极压紧环口的热影响区范围以外部分。焊接开始时，链环环背回路产生“环背电流”，此电流值反馈到控制系统

与设定的“焊接电流”值比较，小于“焊接电流”值，控制系统指令伺服放大器输出正向电流，活动台以设定的速度向前移动；

2.链环两端面接触，达到“焊接电流”值后，控制系统获反馈讯号开始挤压加热记时，此时放大器仍输出正向电流，活动台仍然继续向前挤压；

3.在挤压时间达到设定的“加热时间”后，控制系统发出翻转指令，令伺服放大器输出负向电流，活动台后退，端面被拉开，端面上的高温向两面的热影响区扩散。

4.在设定的“均衡时间”到后，控制系统发出翻转指令，令伺服放大器输出正电流，活动台又向前运动。

5.经数次向前挤压加热和拉开温度扩散，焊口温度越来越高，链环口两端形成温度很高的热影响区，使环口两端面不断平整并形成高热，直至被熔融金属层所复盖；

6.活动台继续向前挤压，金属熔液不断地被喷射出去，这时焊接电流不能建立，或不能在设定时间内保持焊接电流值，计算机发不出翻转指令，不能再进入温度均衡扩散过程，伺服放大器一直输出正向电流，活动台继续前进，进入“连续闪光”过程；

7.当连续闪光长度达到设定的总“烧化长度”时，与活动台同步的位移传感器反馈电压达到烧化长度设定值，控制系统发出信号，让伺服放大器输出的正向电流值为伺服阀的额定电流值，使伺服阀开口达到最大，同时让与伺服阀油路并联的顶锻阀接通电源，活动台快速前进顶锻，直至达到设定的“最后长度”，当位移传感器反馈电压达到最后长度设定值时停止，将环口两端面紧紧地挤压后沾在一起，焊缝中的氧化物和杂质被挤压出去；控制系统在顶锻讯号发出时同时发出切断焊接电流的指令，可控硅截止；

8.顶锻结束，控制系统设定的“冷却时间”到后，电极自动松开，活动台返回“夹持长度”，位移传感器反馈电压回到夹持长度设定值，焊接过程结束。

实施例2.

在控制系统中输入规格φ38×137mm的圆环链参数，夹持长度＝43mm，烧化长度＝8.2mm、最后长度＝27.3mm、烧化速度＝1.7mm/s、冷却时间＝9s，加热时间(提高焊口温度)＝0.83s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.74s、顶锻压力＝10.0MPa、左夹紧力＝6.4MPa、右夹紧力＝6.2MPa，电压＝6.1V，初级电流＝136A。焊接过程如实施例1所述。

实施例3.

在控制系统中输入规格φ38×137mm的圆环链参数，夹持长度＝45.6mm，烧化长度＝8.5mm、最后长度＝27.5mm、烧化速度＝2mm/s、冷却时间＝9s，加热时间(提高焊口温度)＝0.83s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.74s、顶锻压力＝10.0MPa、左夹紧力＝6.4MPa、右夹紧力＝6.2MPa，电压＝6.1V，初级电流＝136A。焊接过程如实施例1所述。

实施例4.

在控制系统中输入规格φ34×126mm的圆环链参数，夹持长度＝34mm，烧化长度＝7.5mm、最后长度＝21mm、烧化速度＝1.5mm/s、冷却时间＝7s，加热时间(提高焊口温度)＝0.75s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.65s、顶锻压力＝9.0MPa、左夹紧力＝5.6MPa、右夹紧力＝5.4MPa，电压＝5.6V，初级电流＝110A。焊接过程如实施例1所述。

实施例5.

在控制系统中输入规格φ34×126mm的圆环链参数，夹持长度＝36mm，烧化长度＝7.7mm、最后长度＝21.5mm、烧化速度＝1.8mm/s、冷却时间＝7s，加热时间(提高焊口温度)＝0.75s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.65s、顶锻压力＝9.0MPa、左夹紧力＝5.6MPa、右夹紧力＝5.4MPa，电压＝5.6V，初级电流＝110A。焊接过程如实施例1所述。

实施例6.

在控制系统中输入规格φ34×126mm的圆环链参数，夹持长度＝40.8mm，烧化长度＝8.0mm、最后长度＝22mm、烧化速度＝2mm/s、冷却时间＝7s，加热时间(提高焊口温度)＝0.75s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.65s、顶锻压力＝9.0MPa、左夹紧力＝5.6MPa、右夹紧力＝5.4MPa，电压＝5.6V，初级电流＝110A。焊接过程如实施例1所述。

实施例7.

在控制系统中输入规格φ30×108mm的圆环链参数，夹持长度＝30mm，烧化长度＝7.0mm、最后长度＝18mm、烧化速度＝1.5mm/s、冷却时间＝6s，加热时间(提高焊口温度)＝0.68s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.60s、顶锻压力＝9.0MPa、左夹紧力＝5.0MPa、右夹紧力＝4.8MPa，电压＝5.3V，初级电流＝90A。焊接过程如实施例1所述。

实施例8.

在控制系统中输入规格φ30×108mm的圆环链参数，夹持长度＝32mm，烧化长度＝7.2mm、最后长度＝18.5mm、烧化速度＝1.8mm/s、冷却时间＝6s，加热时间(提高焊口温度)＝0.68s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.60s、顶锻压力＝9.0MPa、左夹紧力＝5.0MPa、右夹紧力＝4.8MPa，电压＝5.3V，初级电流＝90A。焊接过程如实施例1所述。

实施例9.

在控制系统中输入规格φ30×108mm的圆环链参数，夹持长度＝36mm，烧化长度＝7.5mm、最后长度＝19mm、烧化速度＝2mm/s、冷却时间＝6s，加热时间(提高焊口温度)＝0.68s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.60s、顶锻压力＝9.0MPa、左夹紧力＝5.0MPa、右夹紧力＝4.8MPa，电压＝5.3V，初级电流＝90A。焊接过程如实施例1所述。

实施例10.

在控制系统中输入规格φ26×92mm的圆环链参数，夹持长度＝26mm，烧化长度＝5.5mm、最后长度＝16mm、烧化速度＝1.5mm/s、冷却时间＝5s，加热时间(提高焊口温度)＝0.60s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.50s、顶锻压力＝8.0MPa、左夹紧力＝4.4MPa、右夹紧力＝4.2MPa，电压＝5.0V，初级电流＝72A。焊接过程如实施例1所述。

实施例11.

在控制系统中输入规格φ26×92mm的圆环链参数，夹持长度＝28mm，烧化长度＝6.0mm、最后长度＝16.5mm、烧化速度＝1.9mm/s、冷却时间＝5s，加热时间(提高焊口温度)＝0.60s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.50s、顶锻压力＝8.0MPa、左夹紧力＝4.4MPa、右夹紧力＝4.2MPa，电压＝5.0V，初级电流＝72A。焊接过程如实施例1所述。

实施例12.

在控制系统中输入规格φ26×92mm的圆环链参数，夹持长度＝31.2mm，烧化长度＝6.5mm、最后长度＝17mm、烧化速度＝2mm/s、冷却时间＝5s，加热时间(提高焊口温度)＝0.60s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.50s、顶锻压力＝8.0MPa、左夹紧力＝4.4MPa、右夹紧力＝4.2MPa，电压＝5.0V，初级电流＝72A。焊接过程如实施例1所述。

实施例13.

在控制系统中输入规格φ22×86mm的圆环链参数，夹持长度＝22mm，烧化长度＝5.0mm、最后长度＝15.5mm、烧化速度＝1.5mm/s、冷却时间＝4s，加热时间(提高焊口温度)＝0.55s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.45s、顶锻压力＝8.0MPa、左夹紧力＝3.7MPa、右夹紧力＝3.5MPa，电压＝4.7V，初级电流＝56A。焊接过程如实施例1所述。

实施例14.

在控制系统中输入规格φ22×86mm的圆环链参数，夹持长度＝26mm，烧化长度＝5.2mm、最后长度＝16.0mm、烧化速度＝2mm/s、冷却时间＝4s，加热时间(提高焊口温度)＝0.55s、扩散时间(焊口温度向两侧扩散)＝0.45s、顶锻压力＝8.0MPa、左夹紧力＝3.7MPa、右夹紧力＝3.5MPa，电压＝4.7V，初级电流＝56A。焊接过程如实施例1所述。