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焊接设备/切割机 |
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双面双枪共熔池对弧焊的实现 |
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作者：唐山松下产业机器有限公司 |
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铝及铝合金交流TIG工艺，采用双人双枪共熔池对弧焊接方法，加装交流输出协调控制器，使两台焊接电源的输出保持相位相同，输出频率和占空比完全一致；减少相互干扰，电弧稳定；焊接效率高，焊缝内外质量好，广泛应用于铝及铝合金罐体、槽车等焊接结构的安装制造工艺中。
随着铝及铝合金罐体、槽车等焊接结构的发展，罐体对接的纵焊缝和环焊缝的焊接，由过去效率低的单枪交流TIG双面焊接，改进为两台焊接电源同步从正反面使用交流氩弧焊实施对弧焊接；背面不用清根，双面一次成形，焊透性好；减少了焊前预热，加强了背面保护，几乎没有气孔、未熔合等焊接缺陷；焊接效率提高了1倍。焊接示意图如图1所示。
图1 双面双枪共熔池对弧焊
由于是双枪共熔池，如果两台焊接电源的输出交流方波不能保持同相位，输出频率和占空比不能完全一致，焊接电流就会通过电弧产生短路现象，一部分电流直接经电弧在两台焊接电源之间形成回路，无法作用于焊接工件形成良好的熔池，使焊接电弧相互干扰，甚至无法正常焊接。
焊接电源的技术改进
过去使用单相晶闸管交流氩弧焊接电源，其输出为工频50Hz，可以保持相位和频率的一致，但由于占空比是由每台焊接电源控制输出，若不能保证完全一致，就会出现上述现象。两台焊机输出的周期T相同，但由于占空比调节时有差异，导致两个输出电流反相，此时焊接电流是不会作用在工件上的。因为反相时间短，在焊接时一般不会注意到，也不会对焊接造成太大的影响。
随着焊接技术的进步，在焊接要求高的场合，单相晶闸管交流氩弧焊接电源正在被IGBT逆变交直流氩弧焊接电源所取代。
逆变交流氩弧焊接电源的输出频率和占空比都是可调的，通常输出频率为70～100Hz，占空比为35％～50％。因此要保证两台焊接电源同一输出频率且占空比完全一致是非常困难的，而且要保证同一时刻触发，且具有相同相位更是无法做到，所以直接使用两台逆变交流氩弧焊接电源，对同一熔池施焊将导致无法正常焊接。
图2为未经过协调控制，两台焊机任意输出的波形。在T1时段，两台焊机输出极性相同，可以共同作用于同一熔池，对工件进行加热；而在T2时段，由于极性相反，部分焊接电流通过电弧短路，直接在焊炬和地线间形成回路，这一部分焊接电流不会作用于熔池。实际上用于形成熔池进行焊接的电流减小了，达不到预期的焊接效果。
图2 没有协调控制的波形
因此，设计了一种交流输出协调器，能够实现使两台交流焊接电源输出的相位、频率和占空比完全相同，并易于实现两台交流焊接电源的独立操作，其输出波形如图3所示。
图3 经过协调控制的波形
交流输出协调器
1.其功能包括：信号发生电路，时序控制电路，两路信号转换电路，模式控制开关等电路和控制部品。
2.当两台交流焊接电源需要同时协调工作以对同一熔池焊接时，可将模式控制开关闭合，使得时序控制电路输出完全相同的两路控制信号分别加到两台交流焊接电源，由此实现两台交流焊接电源的输出相位、频率和占空比完全相同。
3.当需要两台交流焊接电源独立工作时，仅需将模式控制开关断开，两台交流焊接电源分别控制其自身的输出频率和占空比，由此避免了繁琐的操作并减少了误操作的可能性。
4.交流输出协调器面板控制功能如图4所示。
图4 交流协调控制器
①电源开关：输入电源的通断开关。
②电源指示灯：电源开关接通后亮灯。
③“清洁宽度”调整电位器：协调控制时，连续调整电弧清洁作用的强弱及宽度，最小25％，最大50％，标准位置40％。
④“输出频率”调整电位器：协调控制时，连续调整交流标准输出频率（70~100Hz）。
⑤“控制模式”切换开关：进行“协调”与“独立”焊接方式的切换（在“协调”模式时两台焊机交流标准输出由协调控制器控制，当开关置于“独立”时分别由本机控制）。
焊接应用工艺案例
1.使用唐山松下YC-500WX4HGN脉冲交直流两用多功能氩弧焊机，配装交流输出协调器，完全能够实现双面双枪共熔池对弧焊。该机焊接铝及铝合金罐体纵、环焊缝，双面一次成形，X光射线探伤合格率达到99.8％。
2.铝及铝合金罐体纵、环焊缝的双面双枪共熔池对弧焊，对接装配间隙3~4mm；板厚t≤8mm，不开坡口，t=8~16mm，单面V形坡口；t≥16mm，双面X形坡口，并预热100~150℃，外侧填丝焊枪的焊接电流180~230A，内侧焊枪的焊接电流120~160A，两名焊工双面同步协调操作（如图5），焊缝成形美观，在石化乙烯铝合金料仓和各种铝及铝合金罐体纵、环（或立、横）焊缝的焊接上得到大量应用。
图5 两名焊工双面同步TIG立焊
交流双枪双面共熔池焊接铝及铝合金，两台焊接电源的输出交流方波不能同相位，输出频率和占空比不能完全一致，焊接电弧相互干扰，无法实现正常焊接。
唐山松下500WX4HGN脉冲交直流TIG焊机，配装交流输出协调器，能够实现双面双枪共熔池对弧焊接，两台焊接电源同一输出频率且占空比完全一致，电弧无干扰现象；焊接铝及铝合金罐体纵、环焊缝，双面一次成形，探伤合格率高，可获得优质、高效、低成本的安装制造效果。(end)
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(5/4/2010) |
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