矿用智能焊接技术及装备探究范文

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摘要：针对国内矿用钢筋钢带焊接成型效率低、质量差、劳动强度大、安全系数低的问题，论文以矿用钢筋焊接为对象，研究钢筋的调直、上料焊接和落料智能焊接技术，电阻压焊的焊接质量均匀性采用“两次调直＋距离缓冲＋速度步进伺服控制”智能控制技术，研究“电阻压力焊＋双电源独立串联供电模式”的焊接工艺，研究全自动钢筋钢带焊接技术及装备（包括调制切断机、全自动钢筋钢带焊接机、全自动钢筋钢带焊接机），实现自动钢筋钢带智能焊接的外观规整一致性，满足焊接点的稳定性及焊接抗剪标准满足技术要求，并形成一套完整的矿用钢筋钢带智能焊接生产工艺，为其他矿用钢筋钢带焊接技术的升级应用提供借鉴。

关键词：智能焊接；钢筋钢带；电阻压焊；焊接工艺

现代化煤矿建设的焊接需求量很大，但目前焊接装备生产劳动强度较大，生产效率较低，焊接质量差，同时在人工焊接过程中产生有害电焊烟尘，对员工的健康具有较大危害。现在已有自动控制的电阻焊机、钢筋矫直剪切机等装置［1］，并逐渐应用于自动生产设备中，技术相对成熟。但市场至今却无矿用钢筋钢带类产品的智能焊接技术、设备及完整的焊接工艺，钢筋钢带的生产全部由人工焊接来完成。为了减少人员的投入，降底生产成本，同时减轻工人劳动强度，提高员工工作环境的舒适度，提高产品质量，研究智能钢筋钢带焊接机技术及装备具有重大意义。

1矿用钢筋钢带智能焊接技术研究

钢筋钢带智能焊接的基本特点是［1］钢筋的调直、上料焊接和落料工序可全部实现智能化；各工位送料速度同步，并与焊接速度及出料速度具有协调一致性。供电单元为手持单元、位移计数编码器、传感器、信号处理单元、主控单元、长料上料控制单元、短节上料控制单元、焊接系统控制单元等供电单元。当系统启动时，手持单元、位移计数编码器及传感器信号经信号处理单元进行处理，发送给主控单元，主控单元按照预设程序向长料上料控制单元、短节上料控制单元、焊接系统控制单元等发送控制信号，继而实现钢带连续生产。生产线工作过程由程序自动控制［2，3］，采用PCC和PLC编程智能控制。PMAC对接收到的信号进行解码，启动长料上料控制、短节上料控制、焊接系统控制、钢带整形及下料、短节下料和出料控制程序。

2矿用钢筋钢带智能焊接控制系统研究

该系统是各个装置通过主控系统统一控制，实现钢筋钢带智能连续化生产。该控制系统由长料调直及步进送料装置，短节上料装置，电阻压焊焊接系统，钢带整形、下料及短节下料装置，成品出料装置几部分组成，其中长料调直及步进送料装置由钢筋拆卷、调直、同步步进送料几部分组成；短节上料装置由短节储料及托盘上料几部分组成；电阻压焊焊接系统由焊接电源、焊接夹头，水冷系统、控制系统几部分组成；钢带整形、下料及短节下料装置由钢带整形、钢带剪切及短节剪切几部分组成。该系统的工作原理：①钢筋拆卷后，经一次调直、二次调直，再被滚轮传送至焊机处。当感应器感应到钢筋卷拆完时，二次调直机停机，由人工将下一卷钢筋送入一次调直机，料头经过调直再由人工用对焊机焊接连接上一卷钢筋的料尾；②滚轮带有位移计数编码器，当钢筋被送到焊接指定位置时，调直机和滚轮停机，焊好后继续运转，到下一个指定位置再停机；③采用电阻焊机一次焊接两根短节，即形成一个方框（两根短钢筋与长钢筋围成一个方框）；④钢带焊接后经过整形装置，再被送到剪切机，钢筋走的位移用位移计数编码器计算，当钢筋位移增长到一个钢带长度时，即一个钢带已为成品，然后剪切机将其切断后出料；⑤剪切机既可用于剪切钢带，又可用于制备短节钢筋，在焊接前先制备一批短节储存在送料振动盘中。

3矿用钢筋钢带智能焊接装备研究

矿用钢筋钢带智能焊接机生产线由长料调直及步进送料装置；短节上料装置；电阻压焊焊接系统；钢带整形、下料及短节下料装置；成品出料装置几部分组成。

3.1长料调直及步进送料装置本调直机处安装有感应器，感应到料架上钢筋拆完时其向主控系统发送信号，主控系统发送指令使得二次调直机停机，由人工将下一卷钢筋送入一次调直机，料头经过调直再由人工用对焊机焊接连接上一卷钢筋的料尾。钢筋调直后采用滚轮传送，滚轮采用上下两轮转动推进，下轮为主动轮，上轮为从动轮。主动轮受步进电机控制驱动，带有位移计数编码器，能计算钢筋前进的位移，并反馈给主控系统，再由主控系统控制电机，其功能是在钢筋的位移达到设定值时，电机停止驱动，调直机停机，一定时间后继续驱动，即实现送料速度的控制和调节功能，继而使得长料的待焊位置准确地被送到焊机下，一处焊完后，滚轮转动将其下一处待焊位置送到焊机下。从动轮的作用是对钢筋施加一定的压力，加快送料速度，其压力可以控制，位置可以上下微调，使其适用于一定范围直径钢筋的传送。滚轮传送装置倾斜放置即与水平线形成一定的夹角，这是为了让长钢筋有一定的微变形，使得短钢筋容易嵌入。

3.2短节上料装置自动送料振动盘是一种自动定向排序的送料设备。其工作目的是通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序。振动盘是一种自动组装机械的辅助设备，能把各种产品有序排出来，它可以配合自动组装设备一起将产品各个部位组装起来成为完整的一个产品。自动送料振动盘主要由料斗、底盘、控制器、直线送料器等配套组成。自动送料振动盘的料斗下面有个脉冲电磁铁，可以使料斗垂直方向振动，由于弹簧片的倾斜，使料斗绕其垂直轴做扭摆振动。料斗内零件，由于受到这种振动，而沿螺旋轨道上升，直到送到出料口。短节上料装置包括短节储料和托盘上料装置，其中短节储料是采用送料振动盘。托盘上有两组间距可调的夹持装置，其通过电磁铁原理控制，托盘受程序控制在水平轨道上移动设定尺寸，也可以受液压或者气缸驱动上下运动。基本过程：通过剪切机制备的短钢筋落入底部的送料振动盘中，振动盘移动到托盘处，托盘在计算机控制下可以前后移动设定距离，且有两个可以调整间距的电磁铁夹持装置，托盘前后移动，同时利用振动盘将两根短节先后送在其上。电磁铁夹持装置有两个档位，电流较小时为低档，电流较大时为高档，用低档位夹持短节，并用两板（一个固定板，一个活动板）调整使得两短节两头对齐且处于托盘中心位置，然后高档夹紧短节，再用气缸驱动托盘上移至长钢筋平面后水平移动至焊机处进行焊接。

3.3电阻压焊焊接系统电阻压焊焊接系统由焊接电源、焊接夹头，水冷系统、控制系统几部分组成。例如两根短节与长钢筋形成一个方框，可通过电阻焊机一次焊接一个方框。这样既提高了生产效率又使得形成的四个接头质量均匀，也就促使钢带的机械性能更好。焊机上装有传感器，其功能是感应到托盘上有短料时方可进行焊接。

3.4钢带整形、下料及短节下料装置钢带焊接完成后采用整形机碾压娇直，再用剪切机将其切断。剪切机既可用于剪切钢带，又可用于制备短节钢筋，在焊接前先制备一批短节储存在送料振动盘中。一节钢带焊完后应该紧接着焊接另一节，即两节钢带的两个方框间距很小，必然会造成第二个方框的短节受限制难以嵌入，因此在两节钢带之间设置一定的距离，这段距离的两根长钢筋可以剪切成短节。

3.5成品出料装置出料装置采用6m长的平板，用辅助支撑。将出料装置放置于剪切机之后，钢带经剪切之后，落在平板上，控制驱动使得平板向长边一侧倾斜，钢带下落后平板复位。具有对齐挡板机构，到达设定成品钢筋打包数量后，可以分开成品钢筋，进行打包作业，不停机。钢带网长度与控制系统联锁［3］，能够实现自动切断、计数。网片自动收集系统可以根据网片宽度的变化调整接网臂和平齐机构的工作宽度，根据网片长度的变化调整纵向打网，网片停放位置准确，堆放整齐，成垛输出于线体滚子工作台，可设定网片堆垛数量，对齐高度为350mm。

4矿用钢筋钢带智能焊接工艺研究

要得到完美的焊缝成型和优良的接头质量，除了提高系统设备的性能外，焊接工艺方法及参数也是关键性的因素。进行焊接工艺的研究是一项重要内容。电阻压焊是将工件压紧于两电极之间，利用电流在工件接触面及邻近区域的电阻上产生热量，并将其加热至熔化或塑性状态，然后迅速施加顶锻压力（或不加顶锻压力只保持焊接时压力）完成焊接的方法。典型的焊接工艺参数需通过试验反复摸索得到，钢筋钢带焊接接头的质量须得到均匀性控制。主要的工艺参数包括焊接电流、压力、通电时间。焊接电流是产生电阻热［10］（Q＝I2Rt）的重要因素，电流过小时，焊接部位热量不足，严重影响焊点强度；电流过大时，焊接部位变形，熔融金属喷溅，易产生气泡。加压力可使焊接部位阻值均匀，防止局部加热，也使得工件之间充分接触，有利于焊接结合。加压力过小时，容易发生熔融金属喷溅，产生气泡、裂痕等现象；加压力过大时，接触电阻将减小，融合不良，也会影响焊点强度。通电时间较长时，热量损失较大，材质会发生变化；通电时间过短时，焊接不充分，焊点的强度较差。

5结论

矿用智能焊接技术及应用研究，可以实现以下几个方面的提升：1）矿用钢筋钢带智能焊接装备的应用可以提高焊接质量。由于智能焊接过程各焊接参数相对稳定，焊接参数变化受认为的影响因素少，焊缝成型美观，因此焊接质量较手工焊接要高且稳定。2）矿用钢筋钢带智能焊接装备的应用可以提高生产效率，相应地增大了经济效益。本文讨论的采用的电阻压焊焊接其本身生产效率比手工焊接要高，同时智能焊接为一连续过程，因此其生产效率要比手工焊接高。3）矿用钢筋钢带智能焊接装备的应用可以降低焊工的劳动强度。全自动钢筋钢带焊接生产线是钢筋的调直、上料焊接、落料工序全部采用智能焊接，不需要焊工进行焊接操作，其劳动强度大为降低。

参考文献：

［1］曾夏季．HSD－36－A型竖向钢筋电渣压力焊机［J］．有色冶金节能，1997（2）：58－59．

［2］薛文萍，陆建华，阴可仁，等．钢筋电渣压力焊技术简介［J］．山西水利科技，2000（S1）：18－20．

［3］王来，王立刚，韩双起，等．焊接低碳Cr－Mo珠光体耐热钢的新型焊接材料的研究［J］．石油化工设备技术，2003（5）：67－69．

［4］赵波，王振强，李智能，等．钢筋电阻压接焊焊接接头试验研究［J］．科技论坛，2012（3）：45－46．

［5］杜金涛．间距可调钢筋网智能焊接设备的设计［D］．兰州：兰州理工大学，2012．

［6］李子水，孙东华，张桃，等．低温钢16MnDR大型矩形截面结构焊接工艺及焊接变形控制浅析［J］．安装，2012（1）：34－36．

［7］焦健，王希靖．一种矿上用钢筋网自动化焊接生产线的设计［J］．工业仪表与自动化装置，2008（1）：67－69．

［8］马志才，唐元生．金属粉芯型气体保护焊丝在管道焊接中的应用［J］．安装，2008（11）：66－67．

［9］张昌青，王希靖．钢筋网架电焊机的设计及其应用［J］．兰州理工大学学报，2007（3）：23－25.

作者：罗宇 单位：神华神东煤炭集团公司