中部槽底板自動掏焊專機的設計與應用

戈鑫禎

（中煤張家口煤礦機械有限責任公司，河北 張家口 076250）

中部槽是刮板輸送機的關鍵部件，約占主體重量的80%，因此，中部槽的制造技術水平幾乎決定著刮板輸送機的整機質量水平，而焊接是中部槽制造的關鍵技術。目前，超重型刮板輸送機中部槽規格為長2400mm，寬2550mm，高1055mm，為了增加中部槽的可靠性，將底板與槽幫內側兩條焊縫長度由兩端（300～500）改為通長焊接，但該焊接位置空間狹小，目前均采用手工半自動掏焊，中間位置無法焊達，在焊接過程中也無法觀察熔池的變化，更不能保證焊縫質量。為此，我公司聯合專業廠家共同研制開發了中部槽底板自動掏焊專機，能夠滿足中部槽底板和槽幫內側通長直線焊縫在狹小空間的焊接要求；同時，掏焊專機采用PLC控制，使得整個操作簡單明了直觀，經濟實用。

1 中部槽的結構特點

中部槽是由鏟板槽幫、擋板槽幫、中板、底板、軌座、彎聯接板組焊而成的箱體結構，如圖1所示，導致中部槽底板與槽幫內側的左右兩條焊縫處于狹小空間，高度范圍（100～180）mm，長度范圍（1500～2400）mm，而且許多中部槽的這兩條焊縫要求通長焊接，手工半自動焊接無法實現。

圖1 中部槽結構示意圖

2 中部槽底板自動掏焊專機的設計

2．1 整體結構

根據中部槽底板與槽幫焊縫的位置特點和焊接技術要求，設計了中部槽底板自動掏焊專機，如圖2所示，中部槽的底板與槽幫內側通長焊縫分兩次同時完成。該專機由升降機構、立柱、工作臺、升降液壓缸、雙水冷焊槍、擺動器、提升電機、擺動電機、提升機構、PLC控制器、電焊機、橫向行走機構、橫向導軌、橫向步進電機、縱向行走機構、縱向導軌、送絲機等組成。

圖2 中部槽底板自動掏焊專機示意圖

底座固定在地面上，縱向導軌與底座連接為一體，縱向行走機構由縱向步進電機帶動沿縱向導軌進行縱向運動；橫向導軌與縱向行走機構連接，橫向行走機構由橫向步進電機帶動沿橫向導軌進行運動；主架體與橫向行走機構連接為一體，從而實現主架體的橫向縱向運動；MAG焊機置于焊機托板上，焊接托板與主架體連接為一體，隨主架體一起進行運動；送絲輪、擺動電機、擺動器及雙水冷焊槍與提升機構連接為一體，滑塊與提升機構連為一體，提升電機帶動滑塊沿梯形絲杠進行上下運動，從而實現焊槍的上下移動；擺動電機帶動擺動器進行擺動，雙水冷焊槍與擺動器連為一體，從而實現雙水冷焊槍的左右擺動，實現整個焊接過程。

2．2 控制系統

在整個焊接過程中，操作者可以通過PLC控制器調整工作臺高低，使焊縫處于合適位置；控制主架體進行橫向、縱向運動及提升機構的升降運動，從而精確調整雙水冷焊槍位置；實現人機交流，程序輸入，從而實現焊接過程參數的控制和修改。

2．3 掏焊專機焊接過程

中部槽置于工作臺上并卡緊→升降液壓缸調整工作臺高低位置→中部槽的底板與槽幫內側焊道調整到合適位置→啟動PLC控制器“焊接”開關→雙水冷焊槍自動引弧開始焊接→打底焊→完成第二條焊縫焊接→完成第三條焊縫焊接……→完成最后一條焊縫焊接→焊槍自動停弧、自動復位→工作臺復位→人工吊裝卸下工件→人工吊裝上下一工件→重復以上過程。

3 中部槽掏焊工藝試驗

3．1 試驗內容

焊接方法：135

焊接設備：中部槽自動掏焊專機

焊接位置：PB

母材：ZG30MnSiMo + Hardox450

（槽幫） （底板）

保護氣體：80%Ar+20%CO2

焊絲牌號：ER69-G

焊絲直徑：φ1.2

預熱溫度：150～200℃

層間溫度：150～200℃

接頭形式：如圖3。

圖3 中部槽底板與槽幫接頭示意圖

3．2 焊接參數（表1）

表1 中部槽底板自動掏焊專機焊接參數表(以15mm角焊縫為例，焊接層道數如圖3)

4 焊縫檢驗

（1）采用中部槽底板自動掏焊專機后，槽幫與底板內側角焊縫成型良好，焊縫尺寸符合要求。

（2）通過對焊縫進行PT檢驗，焊縫表面及近表面無焊接缺陷。

（3）對焊縫取樣切片，未發現超標焊接缺陷。

5 應用前后技術對比

在以往的中部槽底板與槽幫內側焊縫在焊接過程中，一直采用斜支撐（見圖4），并且操作時需要借助天車、撬棍等工具輔助，勞動強度大，危險系數高。另外，由于焊接空間小，不利于焊接觀察，也無法實現重型、超重型中部槽底板與槽幫內側焊縫通長掏焊，更無法保證焊縫質量。

圖4 手工掏焊底板內側焊縫情況

通過設計專用中部槽底板掏焊專機（見圖5），采用特殊焊槍，通過PLC控制實現中部槽底板與槽幫內側焊縫通長掏焊。該設備一方面使用簡單、操作方便、操作安全性和焊接可靠性高；另一方面，提高了勞動生產效率及操作者的工作積極性。

圖5 掏焊機焊接底板內側焊縫情況

6 結語

中部槽底板自動掏焊專機的設計與應用，實現了中部槽槽長2400mm底板與槽幫內側角焊縫全長滿焊，解決了因焊接操作空間小手工無法通長焊接的問題，確保了中部槽底板內側焊縫焊接強度和尺寸，提升了中部槽焊接自動化水平，降低了工人的勞動強度，提高了生產效率。