SAF大部件焊接系統焊接電源改造方案設計

徐書劼，李有林，楊棟，史曉萍，岳成飛，郭安慶

（中車南京浦鎮車輛有限公司，江蘇 南京 210031）

1 改造前設備運行狀態

我公司現有一臺SAF大部件焊接設備（型號：480）2001年5月投入使用，主要從事鋁合金型材焊接，屬于公司關鍵設備。前段時間該設備焊接系統經常發生故障經詳細分析，具體原因見圖1。

圖1 焊接系統常見故障

如上圖白圈所示，電源長期使用，電路板已經有多處發熱燒黑，電阻也無法辨別阻值大小，電路板的圖紙更是沒有，一旦損壞維修很麻煩。為盡快扭轉維修被動局面，我們著手對電源改造方案進行設計。

2 改造方案設計

針對設備接連出現的故障，對三臺大部件焊接系統分析，尋求利用SAF500焊機替換SAF480tri的方案，見圖2和圖3。

3 改造方案實施

圖2 SAF500焊接電源電路圖

圖3 手工焊用SAF500焊機與大部件SAF500使用情況的對比

（1）將設備上舊的送絲機連接線纜拆開，并做好標記，焊槍歐式接頭拆開，待恢復時需要使用。將送絲機拆下并把后面的安裝支架拆下來，安裝到新的送絲機上；

（2）將兩臺480tri的焊接電源電源線，焊接輸出線纜，送絲機連接線，和控制線拆下并做好標記，待后期恢復使用；

（3）新的送絲機安裝在連接板上，再安裝到舊送絲機拆下的安裝支架上，固定到SAF大部件的Z軸上，調整好角度，避免雙槍焊接時有干涉。相同的方案將另一個送絲機安裝到位；

（4）連接送絲機連接部位，焊接正極線纜，送絲機控制線，Ar氣管，進出水管，控制面板手動送絲線纜。輸出焊槍的歐式接頭，焊槍上的進出水管快插。相同的方法將另一臺送絲機連接好；

（5）與前面焊接系統比較，到送絲機只增加一根電源到送絲機的控制電纜，將兩根控制線纜穿拖鏈走線，避免設備運行時有干涉；

（6）連接電腦與電控箱的主控PLC，調取控制程序，仔細研究內部的邏輯關系，在控制程序中找到控制焊機的控制點，并且分析輸出點的控制模式。在焊接過程中操作人員需要通過控制面板來調節焊接輸出的電流和電壓。進一步分析后發現，電壓和電流的設定是通過PLC的模擬量輸出模塊進行控制，輸出控制電壓信號0~10V來控制焊接電源輸出值。電流信號也是采用相同的原理。將控制部分全部檢查確認后開始落電源到設備上，并開始連接供電線纜，送絲機線纜和水循環管路。最后連接電控箱到焊接電源之間的控制線纜；

（7）安裝SAF500焊接電源后的N1接口線纜，查閱SAF焊機說明書，此接口的M和U是自動起弧信號，K和L是起弧后反饋信號，T和L是焊機報警輸出信號，H和J是焊接與外部通訊的RS485接口，實現數字通訊。可以看出N11接口是焊機本身預留的自動控制接口，見圖4；

圖4 SAF500焊接電源后的接口線纜圖

（8）根據前面分析整理的圖紙將相應的信號線連接到對應的PLC輸入輸出點上，就能實現由PLC直接控制焊接的輸出電流電壓的調節；

（9）所有線纜連接到位后，需要設置SAF500焊機的參數，需要將焊接電源的自動化控制打開，見表1：

表1 SAF500焊接參數

（10）SAF500焊機提供校準功能，主要是計算導線的電感和電阻，在菜單中，按照指示進行設置：設置——設置配置——校準，該菜單可以用來計算中間導線的電感和電阻。按照程序進行設置：①從焊槍上取下噴嘴；②切斷焊絲；③將零件與導電嘴接觸；④按下焊槍開關鍵；⑤按下OK鍵確認計算值；⑥按下返回箭頭，設置完成。當電源安裝位置變化，線纜變化后都是需要進行校準，保證焊接質量。

4 焊機測試

自動控制參數設置完成后，需要進行焊接調試，設置焊接參數，SAF大部件焊機焊接程序有滿焊程序，也有段焊程序，段焊程序需要帶返燒功能，對返燒的收弧點也是有嚴格的要求，為保證焊接起弧和收弧達到工藝要求，需要對SAF500焊機的焊接程序進行設置，主要設置焊接的熱起弧、返燒和回燒參數，以達到焊接電源與設備配合達到自動控制的效果。

SAF500焊機的參數比較多，能夠實現的功能也比較多，為保證焊接滿足現場工藝要求，平時手工焊接時熄弧后干伸長（焊絲出導電嘴長度）是很不在意的，但是上了自動焊后每次熄弧后干伸長很短，基本到零，焊絲很容易粘導電嘴，設備在段焊時就會出現問題，經常粘絲不起弧。設備并不能和人一樣完全智能，但是通過我們的研究發現在電源內是有參數可以調節，來調節熄弧后干伸長的長度。

在進行焊接測試時，現場反饋焊接收弧不好，收弧達不到工藝要求。為滿足這項焊接要求，我們找來大量的廢料，與現場協調時間來進行測試，在廢料上不斷的測試，并且記錄每次修改的參數，多次測試焊接后，找到相關參數來控制收弧的高度和寬度，匹配好收弧點的高度和寬度，保證了收弧點達到工藝要求。

自制遙控盒RC-JOB，送絲機的面板與RC-JOB的遠控盒的主板是一樣的，功能也是一樣的，通訊模式也是采用的485的通訊模式，將送絲機面板拆下后制作一個定制了一個配套的外殼。將遙控裝置安裝上，保證在焊接時能夠實現以下：①無論是否在焊接中，都可以根據已設定的配置來調整一些參數，如送絲速度、精細調節脈沖頻率、焊接電壓和其他的動態參數；②調用一組焊接參數并進行焊接；③在焊接過程中鎖住幾組參數；④修改和保持焊接程序；⑤無論是否在焊接中都顯示可調整的焊接參數及使用中的程序號。

參數調整完后，就能正常使用了，根據不同的焊接模式選擇不同的焊接程序，焊接上要比前面的焊機更加穩定。后面是附的現場目前使用的照片，見圖5。

圖5 改造后焊接系統效果圖

5 結語

通過對SAF大部件焊接系統電源的改造，采用SAF500焊接電源替代SAF480tri后使焊機工作性能持續穩定，為焊機配件的可維修性提供了保證，并大大降低了焊機維修成本，提高了焊機的完好率和綜合效率，有效保障了現場生產任務的完成。