自動化焊接技術在水電設備結構件中的應用

盧超

摘要自動化焊接技術具有較好的穩定性，能夠通過自動化機械裝置和自動化控制裝置來代替人工焊接作業。采用自動化焊接技術可以大大降低勞動強度、改善勞動條件，還可以有效地節約人工成本及焊絲成本，提高生產效率。文章分別從熱絲TIG自動焊在模型試驗機管路中的應用；底環、頂蓋、轉輪體上自動化帶極堆焊技術的應用；焊接機器人的應用；窄間隙埋弧焊的應用等方面就自動化焊接技術在水電設備結構件中的應用進行了較為深入的探討，具有一定的參考價值。

關鍵詞自動化焊接技術；水電設備結構件；應用

中圖分類號：TG409 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0099-01

水輪發電機組中的焊接結構件多為大型構件，對焊縫質量要求高，且焊接熔敷量大。在過去由于采用CO2半自動氣體保護焊來焊接水電設備結構件，焊工技術水平的高低直接決定了焊接的質量。而自動化焊接技術則不然，它具有較好的穩定性，能夠通過自動化機械裝置和自動化控制裝置來代替人工焊接作業。采用自動化焊接技術可以大大降低勞動強度、改善勞動條件，還可以有效地節約人工成本及焊絲成本，提高生產效率。本文就自動化焊接技術在水電設備結構件中的應用進行探討。

1熱絲TIG自動焊在模型試驗機管路中的應用

熱絲TIG焊是指將母材用非熔化的鎢電極來進行熔化，同時填充材料采用焊絲，這種方法能夠較好地降低母材的稀釋率，調節焊接熔池的熱輸入量，且無弧光、無飛濺、電弧穩定性高，尤其適用于對于焊縫外觀要求高的焊縫和精加工坡口。某廠所生產出來的模型試驗機中，需要焊接某些管路，這些管路的坡口為精加工坡口，母材為奧氏體不銹鋼，完全符合自動化焊接技術的適用范圍。所以，利用傾斜鎢極的擺動功能，引入熱絲TIG自動焊接技術及設計工裝來充分熔合窄坡口兩壁的母材，用多層多道的熔敷方式來進行相應的焊接，結果證明，焊縫質量為優質。

2底環、頂蓋、轉輪體上自動化帶極堆焊技術的應用

眾所周知，轉輪體是一種標準的回轉件，其實體外形的一致性較佳。應該將工件通過滾輪架或者變位機來將其放置到適當的位置進行帶極堆焊。自動化焊接可通過轉動轉輪體來實現，槍頭在自動化帶極堆焊過程中可以出于不動的位置。為了大幅度提高焊接質量和焊接速度，可以基于底環、頂蓋、轉輪體等水電設備結構件的斜面狀況和實際尺寸，將普通焊絲用不同帶寬的焊帶（帶寬通常為30～60 mm）來進行代替堆焊。此外，對于底環、頂蓋等平面，也可采用自動化帶極堆焊技術來進行不銹鋼堆焊，起到耐磨、防腐蝕的效果。另外，焊縫表面通常會出現較為明顯的凹凸不平現象，會影響到焊接外觀，所以，需要在表層進行修飾焊。修飾焊的外觀應該滿足以下一些要求：①焊縫表面要超過母材表面，及時打磨焊縫表面超標部分，讓母材與焊縫表面保持較為圓滑的過渡狀態，不能傷害母材，這樣也就不會在日后出現銹蝕點；焊縫表面在每側的寬度應該達到0.5～2.0 mm；③沒有出現焊點、夾渣、裂紋、氣孔、飛濺、熔合等明顯缺陷，外觀應該保持均勻一致。

3焊接機器人的應用

焊接機器人主要適用于焊接巨型水電機組，巨型水電機組的水輪機轉輪通常都具有450 t，焊接是整個轉輪制造最關鍵的工序，工作量很大，每完成一臺完整的轉輪焊接，需要10-12 t的填充焊接材料。自動化焊接技術的應用能夠保證焊接質量，也能夠大幅度提高焊接的工作效率。通常焊接機器人都會配備雙絲埋弧焊、直流埋弧焊兩個焊接電源，焊接方法采用埋弧焊接法，每個焊接機頭所具有的自由度都為六個，能夠實現過渡角焊縫的焊接和坡口填充。但是值得注意的是，巨型水電機組的水輪機轉輪由于結構限制和焊接方法制約，很難實現全部自動化焊接，即便采用了大型焊接變位機，60%的焊接量還是都需要通過手工半自動焊接方法來完成，只有40%的焊接量能夠通過焊接機器人來完成。

4窄間隙埋弧焊的應用

窄間隙埋弧焊是一種較為成熟、且效率較高的焊接技術，被廣泛地應用在制造業的多領域。在水電設備結構件焊接過程中，我們主要將窄間隙埋弧焊用于水輪發電機大軸、水輪機、軸鍛件、大厚板拼焊的焊接過程中，經濟效益顯著，工作效率較高。眾所周知，水利發電機組中最重要的部件之一為水輪發電機大軸和水輪機大軸。我國長期以來都是依靠進口采購整體鍛件來加工成成品，成本較大、供貨困難。為了對這個問題進行解決，最為明智的選擇就是自己焊接成整體，只采用軸鍛件分段鍛制、供貨。哈爾濱電機廠有限責任公司采用這種方法已經完成了多個大型水電站機組的水輪發電機大軸、水輪機大軸的焊接工作，基本是焊接一次合格，焊接坡口最深可達450 mm。目前國內制造企業還開發出了分段焊接水輪機大軸、鋼板分段卷制的工藝技術，用窄間隙埋弧焊接方法來完成環形焊縫和縱向焊縫的焊接工作，從而大幅度提升焊接制造水平，這使得產品的制造周期大幅度縮短，也能夠降低國內企業對于大型鑄鍛件的依賴程度。

5半自動氣體保護焊的應用

由于水電設備結構件結構較為復雜，工序較為復雜，因此，通用的自動化焊接方法應用范圍極其有限，焊接輔助時間也較長。半自動氣體保護焊接方法也就成為了水電設備結構件的主要焊接方法之一，其主要特點就在于其焊接效率高、工作較為靈活，已經成為了目前發展較快的焊接技術。

6自動埋弧焊小車的應用

自動埋弧焊小車具有下述優點：采用雙驅動送絲，壽命長、動態響應快、慣量低、扭矩大，結構緊湊，所有部件均可方便靈活地拆裝，滿足客戶各種實際需要。結構靈活、調整方便，適應多種位置焊接，歡迎埋弧焊機主機廠定制，四輪驅動，手動離合，運行平穩，可靠性好；可焊接碳鋼、不銹鋼、銅及合金等金屬材料；合金鋼送絲輪，使用壽命長，生產效率高；三拖板六自由度及組合式絲盤架，可實現多種焊接方式。

7結束語

總之，自動化焊接技術在水電設備結構件制作中具有極為重要的作用，應用較為廣泛，能夠獲得良好的焊縫質量，還可以提高勞動效率，產生較大的社會效益和經濟效益。

參考文獻

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