米勒逆变焊机和送丝机--实现传播5S生产的助推器 - 文章

米勒逆变焊机和送丝机--实现传播5S生产的助推器

作者：米勒电气制造有限公司

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托德太平洋造船厂，位于华盛顿州西雅图的深水港口Puget Sound，是一个世界级大型船舶的“休养所”。凭着100多年的修理和建造船舶的经验，托德太平洋造船厂了解技术变革的重要性。公司最近采取“5S”精益生产方式，简化工作流程(5S即排序，简化，清除或改进，规范化，保留)，其中一点就是托德太平洋更换掉了老旧、体积大且效率低的焊接器材，启用米勒公司生产的紧凑高效的逆变焊机和送丝机，由此节省了空间和时间，节省了能耗，大大提高了生产效率。

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焊接铜镍管的设备组合

近日，在美国海军舰队服役的一艘航空母舰在Bremerton码头停靠，托德太平洋花了3个月时间仔细检查并翻修了低压蒸汽吃水线区域和生活区域。通过使用米勒Maxstar? 200DX DC TIG/Stick逆变焊机以及Syncrowave 350 LX AC/DC TIG焊机，托德太平洋成功地连接了超过5000个接头，将壁厚为2.4mm，直径为12.7～76.2mm的90-10铜镍管材连接到了一起。

90-10铜镍是对抗海洋盐水和微生物腐蚀性作用常用的合金。该合金在焊接时对清洁要求较高，从离焊缝25mm的地方开始，以研磨机、插板轮子和砂布清洗确保消除所有氧化物以保证清洁的焊接。之前技术人员尝试用机器中插口焊接的配置，由于采用的搭接不要求清洗，完全用氩填装管子以消除空气，从而改进了对接焊接质量，但成本较高。在管焊车间，Maxstar200 DX的紧凑设计使其可放在定位焊区域下面，使技术人员更好地进行焊接(如图1)。

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图1 Maxstar200 DX

一旦准备好，装配工会使用8台Maxstar 200逆变电源中的1台来进行管体焊接。该逆变焊接电源重量仅为16.8kg，尺寸仅仅为343mm ×190mm×444mm ，这样可以将逆变电源安置在焊接工作台下面。当在定位焊接工位应用精益生产工艺时，需要体积小、紧凑型的直流氩弧焊逆变电源。而米勒逆变电源为管道车间节约了大量的空间，可以焊接更多的不锈钢和铜镍合金管道。

Maxstar 200DX可提供1～200A的输出焊接电流，具有提升起弧或者高频起弧功能，数字显示面板，可编程参数控制和Auto-Line?（输入电源自适应技术）。该技术为托德太平洋造船厂带来了诸多益处。首先，使托德太平洋造船厂把Maxstar 200S直接连接到制管线上的440V一次电源上。因为Auto-Line 技术可以在120～460V的任意电源上使用，单相或者3相皆可。传统的氩弧焊电源只能用单相一次电源，这比3相电源的效率低得多。另外在使用3相440V电源时，Maxstar 200只需要5.3A的一次电流就能具有175A、17V的输出。在使用单相239V一次电源时，Auto-Line技术仍然能够使Maxstar降低一次输入到17.4A。仅以此项对比，传统的氩弧焊电源如Miller's Syncrowave 180 SD，当输出为150A、26V时，在3相460V下需要27A输入或者230V单相下需要54A的输入。

托德太平洋造船厂最大要求就是设备的有效性能，要求一台机器可以持续地工作。托德太平洋造船厂的焊接供应商表示，米勒提供了周到的服务，如有需要，技术人员会及时到达现场并找到问题所在，并且米勒公司在全球范围内提供3年质保的承诺。在对低压气阀和供水线系统3个月紧张的大修过程中，托德太平洋造船厂启用的米勒Maxstar 200s从未出现过任何问题。

从预焊到最终的焊接

当机器就位后，90-10铜镍管就到达焊接工作站开始工作。米勒逆变氩弧焊机为焊接工作站节省了很多空间，并因其高效而节省了大量能源。托德太平洋造船厂的相关负责人同时也提到提高生产效率的另外一个重要因素，那就是操作者对设备的熟悉程度，为此，选择新的Syncrowave 350 LX代替老的Syncrowave 300s。图2中，托德太平洋的焊工正使用Syncrowave 350 LX焊接90-10铜镍管子，同时数控软件使他可以非常容易地设置参数。

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图2 Syncrowave 350 LX

这一型号具有米勒独特的同步起弧技术，给操作者3个不同模式的选择，根据钨极直径和材料厚度，优化焊接参数。数字显示更加精确，同时可以清除实时显示的参数，重复显示预设参数。内置的预送气和后收气功能防止杂质进入熔池。当更换极性时，Syncrowave 350LX具有上一组工作参数记忆功能，可以自动调出上一组工作参数设置。

伴随着出色的抗腐蚀性，90-10铜镍合金同时具有很高的热导性，这使得焊接的热变形倾向很大。技术人员表示，保持焊枪垂直于管体工件并采用推枪手法，在接头一端焊向另一端；始终将焊丝添加到熔池的上锥形电弧中，这样有利于使热量扩散开；不用把焊丝蘸进蘸出，而是对准熔池的前端，有节奏的适量熔入从而保持平稳地焊接。焊每一道焊缝时，把Syncrowave 350 LX输出电流设在80~150A，填充焊丝为RN67（推荐的90-10合金匹配焊丝），钨极直径为1.6mm或2.4mm（取决于母材管壁厚度），100％氩气保护。

托德太平洋造船厂材料表中包括铝合金、不锈钢、铜镍合金和其它的材料，用来构建所有的结构，从通风管道、家具壳体到淋浴和马桶设施。材料表一般规定厚度在3.2mm以下。20世纪70年代，由于使用老型号机器效率很低，在焊接过程和待机过程中能耗都很大，于是厂家决定升级焊接设备，启用米勒Dynasty350 DX TIGRunner系统，TIGRunner可以安放一台焊机，一个Coolmate 3水冷器和焊枪。

Dynasty 350 DXs与我们在薄板焊接线上的老机器相比，节能效果非常可观。原来的老机器需要单配一个100A的断路器。而当用新机器替换老机器后，可以再增加多台新的氩弧焊焊接电源而不会增加生产线的电流容量。图3中焊工的 “走杯子”技术使90-10管子形成卓越的TIG焊缝，这种“插口焊接”就不需繁琐的清洗。

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图3 TIG焊缝

相对比老机器50~95A一次电流输入，输出为250A、30V，Dynasty 300 DX可将一次电流输入降低17A。像托德太平洋造船厂这样的公司在使用了这款焊机后大大减少了电力消耗，使新购设备物超所值。通过选择如Dynasty或Maxstar这样的逆变焊机，可以减轻重量、减少能耗和节省空间，尤其是象托德太平洋造船厂这样的焊接工作站。把氩弧焊逆变电源放在焊接工作台的下面或者右面，工人能轻松的调整焊接参数和工艺，同时保持清洁宽裕的工作环境（如图4）。

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图4 Dynasty300 DX与TIGRunner 的应用

虽然20世纪80年代生产的焊机也许还能继续使用，但选择Dynasty 系列或者 Maxstar系列逆变电源，对于托德太平洋造船厂而言，节约的能耗每台每年可达上千美金。

Dynasty 350具有300A时60％的暂载率，与传统的氩弧焊机相比，由于可以采用三相电源供电（当然也可以利用输入电源自适应技术使用50/60Hz单相供电）提高了能源的利用率。另外，对于焊铝合金焊接的客户来说，最吸引人之处是Dynasty的高级逆变方波脉冲技术。

Dynasty 350同时具有交流氩弧焊功能，输出频率在20~250 Hz，变极性功能允许负极（EN）调节比率30%~90％。通过调节频率和正负比平衡，Dynasty可以让操作者控制焊接成型。这使得操作者的焊接变得更加容易，从而确保焊接质量，减少废品和返修工作。操作者可通过调节交流频率使焊缝两侧的焊接热影响区减到最小，从而减少焊接变形的趋势。

高级方波技术另外一个优势是用交流模式焊铝合金时，不需要持续的高频维弧，传统的焊机在焊接铝合金时需要持续的高频来维弧。高频会影响电气设备，比如计算机和数控机器控制系统。米勒逆变焊机不存在高频问题，再加上新的程序特性，不需很多调整就能复制用户的设置。Dynasty 和Maxstar数控显示提供友好控制界面，可以存储用户焊接参数（如4条交流或者直流参数和手工电弧焊参数）和包括不同工业应用和程序的脉冲氩弧焊的优化起弧参数，脉冲氩弧焊对防止薄板不锈钢扭曲变形非常有好处。

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图5 米勒Dimension452焊机和手提箱式8VS送丝机的应用

便携手提箱式送丝机

当紧凑轻巧的TIG逆变焊机在管焊和板材焊接车间工作时，这就形成了5S中一个重要方面：每个工具各就各位，确保设备可及性和高效率工作的流程。

然而，当使用药芯焊丝焊接，并且在狭小的空间进行修理焊接时，就需要由手提箱8VS提供灵活移动的送丝功能。2002年托德太平洋就作为米勒公司实践检验的首批试用者，率先使用了这款送丝机。它可以连接在多功能焊机XMT304上便携移动工作，也可连接在Dimension452在车间工作。托德太平洋现在使用着25个手提箱式8VS送丝机，手提箱8VS比起标准的送丝机重量轻，空箱10.66kg，带焊丝15kg。

手提箱8VS额定电流330 A，暂载率为60%，有防撞击、防阻燃的外壳，368mm×165mm×396mm。最近，托德太平洋又成功测试了XMT/SuitCase 8VS组合的耐用性，成功为新的塔科马港狭窄的桥梁焊接了藻井(吊桥塔“基础”)。手提箱式送丝机8VS使用了大约22.7t药芯焊丝来完成该项目，完成情况良好。在现场工作的焊工表示，在所有的地方都可使用这款手提箱式的送丝机，如车间、船上、雨中的户外。在船上焊接时，有时必须钻过一个0.45m的洞，然后爬行15.24m。用手提箱式送丝机8VS，可以大大提高工作效率。在304m的船上，有10～15个甲板，轻便的逆变电源，轻巧的送丝机构，可以使工人有能力从隔间移动到另一隔间，大大地减少安装和搬运的时间。

托德太平洋一直致力于改进速度，并且组织、实施5S管理和其他精益生产工艺。其中一个精益生产的改进方案是设计并制造了焊接变位器。图5中托德太平洋焊工Tom Cardiel使用米勒公司的手提箱式8VS送丝机和米勒焊机Dimension452在一个焊接变位器上焊接，可使3h的工作降低到30min。

当托德太平洋公司的操作员切割材料时，不需从一个操作位置到另一个操作位置，变位机使得一个工位的操作员能做切割和制造的一系列操作。这将减少材料拿来拿去的次数，减少2～3ｈ的工作量。

通过5S，托德太平洋公司替换掉了老的设备，全部换成了米勒的新焊机和送丝机，最终给公司带来了可观的收益。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (5/4/2010)


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