一种电解铝单缝隙焊铝母线的多功能焊机及其焊接工艺

摘要

本发明公开一种电解铝单缝隙焊铝母线的多功能焊机及其焊接工艺，不仅焊接过程简单、效率高，而且省工省料，可阴阳两极共用；采用的技术方案为：焊接调整架设置在焊接车上，焊接调整架上设置有窄间隙焊枪本体，窄间隙焊枪本体通过焊接车和焊接调整架调整位置，可在三维空间内自由移动；焊接机器人设置在横向调节架上，窄间隙焊枪枪咀活动设置在焊接机器人端部，且可绕其与焊接机器人连接处转动90°，实现立式或卧式焊接，送丝机构设置在焊接机器人，用于给窄间隙焊枪枪咀连续提供焊丝，焊接电源设置在地面上，焊接电源与窄间隙焊枪枪咀之间电连接，为窄间隙焊枪枪咀提供电源；本发明可广泛应用于电解铝领域。

说明书

技术领域

本发明一种电解铝单缝隙焊铝母线的多功能焊机及其焊接工艺，属于电解铝技术领域。

背景技术

电解铝厂的铝母线，是在电解铝厂生产电解铝的过程中，一个非常非常重要的，也是必不可少的一个对电源输送的主导体。

但是当前，在铝母线和铝母线相连接的焊接方法上，截至目前，还没有一个比较理想的，也就是如何能多、快、好、省的去焊接铝母线，还没有一个比较好的焊接设备及工艺。

就整个当前采用传统式的铝母线和铝母线对接的焊接工艺来说，是一种比较复杂的，多层次的堆叠式过渡铝板，采用两个缝隙的焊接方法。即：首先将铝母线和铝母线在连接的地方，要拉开一个至少要大于200～250毫米以上的大宽口子，然后再去做很多个略小于这两个大口子连接用的，和铝母线同层等厚的铝板块，然后再分别从左右两侧的两个端面分成两个焊区，然后才能进行多层次的堆叠焊接，来分别进行：左焊缝，右焊缝的焊接后，再加叠一块连接板，再去左焊接，右焊接，也就是必须要用两个焊缝交叉式的，来回的，往复式的去进行多层次的焊接铝母线。

因此上，就它的焊接工艺来说，是个比较复杂的，同时又耗时、耗工、耗料。所以这种焊接方法特别特别的笨，它的效率，也就不言而喻，特别特别的低。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种电解铝单缝隙焊铝母线的多功能焊机及其焊接工艺，利用该焊机不仅焊接过程简单、效率高，而且省工省料，并还可以阴阳两极共用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电解铝单缝隙焊铝母线的多功能焊机，包括焊接车、焊接调整架、窄间隙焊枪本体和操作面板，所述焊接调整架设置在焊接车上，所述焊接调整架上铰接有窄间隙焊枪本体，所述窄间隙焊枪本体可沿其铰接部转动，实现立式或卧式焊接，所述窄间隙焊枪本体通过焊接车和焊接调整架调整位置，可在三维空间内自由移动，所述操作面板设置在焊接调整架上，用于手动控制窄间隙焊枪本体；

所述焊接调整架的结构为：包括纵向调节架和横向调节架，所述纵向调节架竖直设置在焊接车上，所述横向调节架横向活动设置在纵向调节架上，所述纵向调节架的上端设置有第一步进电机，所述第一步进电机的输出端竖直朝下设置，所述第一步进电机的输出端上连接有第一丝杆，所述第一丝杆对应与横向调节架上设置的第一丝母配合，通过第一步进电机驱动横向调节架上下移动，所述横向调节架上横向设置有第二步进电机，所述第二步进电机的输出端上连接有第二丝杆，所述第二丝杆对应与窄间隙焊枪本体上的第二丝母配合，通过第二步进电机驱动窄间隙焊枪本体横向移动；

所述窄间隙焊枪本体的结构为：包括焊接机器人、焊接电源、送丝机构和窄间隙焊枪枪咀，所述焊接机器人铰接在横向调节架上，所述窄间隙焊枪枪咀设置在焊接机器人端部，且可随焊接机器人绕其与横向调节架铰接处转动90°，实现立式或卧式焊接，所述送丝机构设置在焊接机器人上，用于给窄间隙焊枪枪咀连续提供焊丝，所述焊接电源设置在地面上，所述焊接电源与焊接机器人之间电连接，为焊接机器人提供电源。

所述焊接车上设置有支撑腿，所述支撑腿铰接在焊接车的侧边上，通过旋转螺纹结构实现伸缩，起固定支撑焊接车的作用。

所述纵向调节架顶部设置有起吊环，所述起吊环用于大距离移动焊机时与吊车连接。

一种窄缝焊机的焊接工艺，按下述步骤执行：包括焊接电源、送丝机构、窄间隙焊枪枪咀、焊缝自动跟踪系统在内的协调控制系统和一种焊枪摆动方式，利用这种控制系统和枪头摆动方式焊接来保证同时得到背面焊缝和稳定的第一层焊缝；其中的焊枪摆动方式要求焊枪不仅要横向摆动，而且还要沿焊缝方向前后移动；焊接过程由CCD摄像头监视，以确保焊接过程中电弧处于正确的位置上，这个功能集成在焊缝自动跟踪系统中；

送丝速度和焊接速度则由前馈控制系统获取；横向摆动中心相对于坡口中心的偏离通过焊缝自动跟踪系统监测，所述焊缝自动跟踪系统可以随时调整其偏离度，使横向摆动中心始终位于坡口中心上。

所述在送丝机构中设置有一个调速器，所述调速器用于调节送丝速度。

所述焊缝自动跟踪系统主要包括CCD摄像头、DSP处理芯片和激光产生器，在焊接之前，CCD拍摄用激光缝照亮的坡口，通过DSP处理芯片处理图像得到焊接间隙的大小，DSP处理芯片将得到的数据传送到电脑中，然后电脑根据焊接间隙大小调整送丝速度、焊接速度和焊枪前后移动行程，进而消除焊接间隙大小变化对焊缝深度的影响。

所述前馈控制系统用于调整因焊接间隙变化而出现的新的焊接条件，所述焊枪前后移动的行程随着焊接间隙的增加而增长。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明在电解铝厂焊接铝母线时，改变了当前传统式的双缝隙堆叠式焊接方法，采用单缝隙的填补式焊接方法，来进行对铝母线和铝母线的焊接。使用本发明单缝缝隙焊铝母线并可阴阳两极共用多功能焊机后，就可以将铝母线和铝母线相衔接的地方，只要求有一个相距14～18毫米宽的很窄的缝隙，作为铝母线相对接焊接的区间，就可以进行直接的，采取填补式的对接焊接、也就是单缝焊的去对接焊接铝母线。做到省员工，省材料，省时间，高效率，省费用。同时，因为其焊机的装备特点是采用数控装置，并附带有自动检测，自动跟踪等功能，在焊接质量上，将远远要超过人工的焊接质量。

本发明可同时将阴极钢棒和阴极爆炸焊块处进行衔接的对焊，还可以将阳极铝导杆和爆炸焊块等衔接的对焊，都能实现了快速衔接对焊。同时，因为所有缝隙焊接形式都是采用充填式的满焊，并在填充量上将会大大的提高了全方位的焊接质量。本发明不但可以进行全截面的阳极钢爪焊接，而且还可以修复阳极钢爪。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明中焊机采用立式焊接时的结构示意图。

图2为本发明中焊机采用卧式焊接时的结构示意图。

图3为本发明中窄缝焊接工艺中协调控制系统的工作示意图。

图4为本发明中窄缝焊接工艺中前馈控制系统的工作示意图。

图中：1为焊接车、2为焊接调整架、21为纵向调节架、22为横向调节架、23为第一步进电机、24为第二步进电机、3为窄间隙焊枪本体、31为焊接机器人、32为焊接电源、33为送丝机构、34为窄间隙焊枪枪咀、4为支撑腿、5为起吊环、6为操作面板。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明一种电解铝单缝隙焊铝母线的多功能焊机，包括焊接车1、焊接调整架2、窄间隙焊枪本体3和操作面板6，所述焊接调整架2设置在焊接车1上，所述焊接调整架2上铰接有窄间隙焊枪本体3，所述窄间隙焊枪本体3可沿其铰接部转动，实现立式或卧式焊接，所述窄间隙焊枪本体3通过焊接车1和焊接调整架2调整位置，可在三维空间内自由移动，所述操作面板6设置在焊接调整架2上，用于手动控制窄间隙焊枪本体3；

所述焊接调整架2的结构为：包括纵向调节架21和横向调节架22，所述纵向调节架21竖直设置在焊接车1上，所述横向调节架22横向活动设置在纵向调节架21上，所述纵向调节架21的上端设置有第一步进电机23，所述第一步进电机23的输出端竖直朝下设置，所述第一步进电机23的输出端上连接有第一丝杆，所述第一丝杆对应与横向调节架22上设置的第一丝母配合，通过第一步进电机23驱动横向调节架22上下移动，所述横向调节架22上横向设置有第二步进电机24，所述第二步进电机24的输出端上连接有第二丝杆，所述第二丝杆对应与窄间隙焊枪本体3上的第二丝母配合，通过第二步进电机24驱动窄间隙焊枪本体3横向移动；

所述窄间隙焊枪本体3的结构为：包括焊接机器人31、焊接电源32、送丝机构33和窄间隙焊枪枪咀34，所述焊接机器人31铰接在横向调节架22上，所述窄间隙焊枪枪咀34设置在焊接机器人31端部，且可随焊接机器人31绕其与横向调节架22铰接处转动90°，实现立式或卧式焊接，所述送丝机构33设置在焊接机器人31上，用于给窄间隙焊枪枪咀34连续提供焊丝，所述焊接电源32设置在地面上，所述焊接电源32与焊接机器人31之间电连接，为焊接机器人31提供电源。

所述焊接车1上设置有支撑腿4，所述支撑腿4铰接在焊接车1的侧边上，通过旋转螺纹结构实现伸缩，起固定支撑焊接车1的作用。

所述纵向调节架21顶部设置有起吊环5，所述起吊环5用于大距离移动焊机时与吊车连接。

如图1～图4所示，本发明一种窄缝焊机的焊接工艺，按下述步骤执行：包括焊接电源32、送丝机构33、窄间隙焊枪枪咀34、焊缝自动跟踪系统在内的协调控制系统和一种焊枪摆动方式，利用这种控制系统和枪头摆动方式焊接来保证同时得到背面焊缝和稳定的第一层焊缝；其中的焊枪摆动方式要求焊枪不仅要横向摆动，而且还要沿焊缝方向前后移动；焊接过程由CCD摄像头监视，以确保焊接过程中电弧处于正确的位置上，这个功能集成在焊缝自动跟踪系统中；

送丝速度和焊接速度则由前馈控制系统获取；横向摆动中心相对于坡口中心的偏离通过焊缝自动跟踪系统监测，所述焊缝自动跟踪系统可以随时调整其偏离度，使横向摆动中心始终位于坡口中心上。

所述在送丝机构33中设置有一个调速器，所述调速器用于调节送丝速度。

所述焊缝自动跟踪系统主要包括CCD摄像头、DSP处理芯片和激光产生器，在焊接之前，CCD拍摄用激光缝照亮的坡口，通过DSP处理芯片处理图像得到焊接间隙的大小，DSP处理芯片将得到的数据传送到电脑中，然后电脑根据焊接间隙大小调整送丝速度、焊接速度和焊枪前后移动行程，进而消除焊接间隙大小变化对焊缝深度的影响。

所述前馈控制系统用于调整因焊接间隙变化而出现的新的焊接条件，所述焊枪前后移动的行程随着焊接间隙的增加而增长。

实施例

首先，焊枪以69cm/min的速度向前快速移动8mm。然后速度降低到34.5cm/min，向后重叠移动4mm。在快速向前的移动过程中，电弧作用在根缘上，电弧熔化根部，产生焊接熔池并形成背面焊缝。向后移动过程中，电弧作用在熔池上，使焊丝熔化产生的熔滴良好地过渡到熔池中，从而得到稳定的焊缝。为保证短弧焊接，焊枪的高度随位置的变化而变化。在向前移动过程中，焊枪高度低于4mm，而向后移动过程中，焊枪高度高于4mm，脉冲电流为100Hz。焊接电流在横向摆动中心降低是为了降低电弧亮度对CCD摄像头拍摄效果的影响。

本发明在电解铝厂焊接铝母线时，改变了当前传统式的双缝隙堆叠式焊接方法，采用单缝隙的填补式焊接方法，来进行对铝母线和铝母线的焊接。

使用本发明单缝缝隙焊铝母线并可阴阳两极共用多功能焊机后，就可以将铝母线和铝母线相衔接的地方，只要求有一个相距14～18毫米宽的很窄的缝隙，作为铝母线相对接焊接的区间，就可以进行直接的，采取填补式的对接焊接、也就是单缝焊的去对接焊接铝母线。

只有经过多功能单缝焊补焊机对焊接件的焊接，才能真正做到：省员工，省材料，省时间，高效率，低成本。

同时，因为其焊机的装备特点是采用数控装置，并附带有自动检测，自动跟踪等功能，在焊接质量上，将远远要超过人工的焊接质量。

本发明可将阴极钢棒和阴极爆炸焊块处进行衔接的对焊。还可以将阳极铝导杆和爆炸焊块等衔接的对焊，都能实现了快速衔接对焊。

同时，因为所有缝隙焊接形式都是采用充填式的满焊，并在填充量上将会大大的提高了全方位的焊接质量。本发明还可以进行全截面的焊接阳极钢爪或修复阳极钢爪。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。