環(huán)形加熱器在液壓缸焊前預(yù)熱中的應(yīng)用

張家坤 化三兵 郭世敬

液壓油缸是液壓支架的主要組成部分，也是實(shí)現(xiàn)液壓支架工作的關(guān)鍵核心部件，其質(zhì)量直接決定著支架的性能和使用壽命。隨著對(duì)支架產(chǎn)品的性能、壽命和使用環(huán)境要求的提高，目前礦用液壓油缸的缸筒越來(lái)越多采用30CrMnSi等材質(zhì)，為保證其缸體焊接質(zhì)量，焊前預(yù)熱是此類油缸焊接時(shí)必不可少的工序之一。

目前公司采用的較常見(jiàn)的預(yù)熱方法是烤槍加熱，部分采用感應(yīng)加熱。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和改進(jìn)，公司采用一種新的加熱工具（環(huán)形加熱器）對(duì)液壓缸的環(huán)形焊縫進(jìn)行焊前加熱，不僅提高了預(yù)熱效率，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)保證了預(yù)熱位置的溫度均勻性，大大提高了預(yù)熱質(zhì)量和液壓缸的焊接質(zhì)量穩(wěn)定性。

1. 常用預(yù)熱方式及其特點(diǎn)

目前公司液壓缸的缸體全部采用缸筒和缸體焊接組合而成，其焊接過(guò)程為：先將缸底和缸筒沿止口裝配組合達(dá)到要求后采用定位焊點(diǎn)固，然后進(jìn)行預(yù)熱處理，滿足預(yù)熱溫度后在自動(dòng)焊缸機(jī)上打底并填充好焊縫。

第一種焊前預(yù)熱方式為烤槍加熱，也是目前最常用的預(yù)熱方式。加熱烤槍如圖1所示，采用丙烷和氧氣兩種氣體。烤槍預(yù)熱是待工件定位焊完成后在自動(dòng)焊缸機(jī)上裝夾完成后，點(diǎn)燃烤槍，工件旋轉(zhuǎn)，將烤槍火焰對(duì)住待焊坡口加熱，測(cè)量溫度至要求后開(kāi)始焊接。

第二種預(yù)熱方式是中頻感應(yīng)加熱，中頻感應(yīng)設(shè)備如圖2所示。 感應(yīng)加熱是將點(diǎn)固好的缸體組件吊至感應(yīng)設(shè)備處，然后將待焊位置放置感應(yīng)線圈中，開(kāi)啟感應(yīng)加熱器加熱，加熱至所需溫度以上一定溫度后吊裝至自動(dòng)焊缸機(jī)上焊接。

圖1 加熱用烤槍

圖2 加熱用中頻感應(yīng)設(shè)備

烤槍直接在自動(dòng)焊缸機(jī)上加熱且預(yù)熱后不需要吊運(yùn)，當(dāng)溫度到達(dá)工藝要求后即可直接實(shí)施焊接，較為靈活。但是烤槍預(yù)熱只有一處加熱源，雖然工件旋轉(zhuǎn)但加熱效率低、時(shí)間長(zhǎng)，能量損失大且加熱不均勻。感應(yīng)加熱可以快速實(shí)現(xiàn)工件環(huán)形焊縫處同步均勻升溫，預(yù)熱效率高，溫度均勻，但是加熱完成后需要將工件再次吊運(yùn)至焊機(jī)上，工序比較麻煩，并且需要加熱至較高溫度來(lái)抵消吊運(yùn)過(guò)程中的溫度損耗，勞動(dòng)強(qiáng)度大，電力成本高，同時(shí)感應(yīng)加熱可能導(dǎo)致定位焊縫開(kāi)裂，需要重新點(diǎn)固而造成的反復(fù)和浪費(fèi)。

2. 環(huán)形加熱器特點(diǎn)及應(yīng)用

由于烤槍加熱和感應(yīng)加熱都有一定的缺點(diǎn)，所以公司采用新改進(jìn)的預(yù)熱設(shè)備-環(huán)形加熱器（見(jiàn)圖3），該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，綜合了烤槍加熱和感應(yīng)加熱的優(yōu)點(diǎn)，并彌補(bǔ)了兩者存在的不足。環(huán)形加熱器主要由環(huán)形加熱槍、推移小車和氣路管道組成，使用方便簡(jiǎn)單。采用脈沖自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)自動(dòng)點(diǎn)火，并通過(guò)調(diào)整氣體流量來(lái)控制火焰大小。

環(huán)形加熱器采用半圓形，而不采用整圓形，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，移動(dòng)方便，可以適用不同缸徑的加熱。每個(gè)加熱器設(shè)備共分布8個(gè)烤槍，且烤槍開(kāi)啟數(shù)量可以控制，只需要將其中不需開(kāi)啟的烤槍開(kāi)口封閉即可。

圖4為外徑320mm缸體的焊前預(yù)熱，加熱槍點(diǎn)火后開(kāi)始加熱，同時(shí)工件隨自動(dòng)焊缸機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)。由于工件的加熱源為半圓形，所以工件坡口處能在實(shí)現(xiàn)溫度的快速升高，同時(shí)整個(gè)待焊區(qū)域的溫度均勻。工藝要求預(yù)熱溫度為150~200℃，經(jīng)試驗(yàn)和實(shí)際使用，當(dāng)加熱4min時(shí)，待焊處的溫度已經(jīng)在180~190℃之間，非常均勻且完全滿足要求。

另外，環(huán)形加熱器的高度可以調(diào)節(jié)，能夠滿足不同設(shè)備高度下工件的預(yù)熱。推移小車使用靈活，根據(jù)公司的生產(chǎn)節(jié)拍，一臺(tái)加熱器至少可以配合四臺(tái)自動(dòng)焊缸機(jī)焊機(jī)使用。

附表為三種不同加熱方式效果對(duì)比，由表可以看出環(huán)形加熱器綜合了烤槍加熱不需要來(lái)回吊運(yùn)工件的優(yōu)點(diǎn)和感應(yīng)加熱加熱均勻高效的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3. 結(jié)語(yǔ)

采用環(huán)形加熱器對(duì)液壓油缸缸筒與缸底間環(huán)形焊縫進(jìn)行焊前預(yù)熱，不僅提高了工件的預(yù)熱效率，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)保證了預(yù)熱位置的溫度均勻性，大大提高了預(yù)熱質(zhì)量并保證了液壓缸的焊接質(zhì)量穩(wěn)定性，是一種值得推廣的預(yù)熱加熱設(shè)備及方法。

圖3 環(huán)形加熱器

4 f320mm缸徑預(yù)熱

油缸焊前預(yù)熱三種加熱方式的對(duì)比