搭接焊机及其控制

唐钢2#镀锌窄搭接焊机焊接工艺简介

摘要介绍了唐钢冷轧厂热镀锌机组克莱希姆窄搭接电阻焊机的焊接原理、工艺参数，着重工艺控制。

关键词搭接焊机

在唐钢冷轧薄板厂连续热镀锌(CGL)作业线中，选用克莱希姆半自动窄搭接电阻焊机。该焊机焊接工艺先进，焊缝质量可靠，能够满足镀锌生产要求。

1 搭接焊机的焊接原理

窄搭接电阻焊机的焊接原理是将两块材料(带钢)搭接，通以适当电流，在材料自身的电阻、材料间及材料与电极间接触部分的集中电阻上产生热量，最终熔化而焊接起来。根据焦耳定律，焊接接头产生的热量用公式(1)表示如下：

电源电气系统

Q=0.24I2Rt=0.24UIt (1)

式中Q为热量；I为电流；R为焊接区电阻；U为电极间电压；t为通电时间。

从式中看出，发热量与焊接电流、通电时间及自身电阻有关，当对某种材质、规格的带钢进行焊接时，通过控制电流、通电时间(t=l/V，当焊接断面长度为一定时，通过改变焊接速度V来控制通电时间)及焊轮焊接压力，就可以将带头、带尾很好地焊接在一起。

2 焊接工艺及设备功能

2.1 焊接工艺概述

焊接简单工艺流程如下：

焊机准备就绪→带尾定位、停止，消除张力(由线上完成)→焊机出口夹钳夹

住带尾→带头定位、停止，消除张力(由线上完成)→2＃对中夹板夹住带头→入口段形成活套→1＃和2＃对中动作→焊机入口夹钳夹住带头→带钢头尾剪切，冲孔→带钢头尾搭接→进行焊接，焊缝光整→焊机复位→焊接周期完成。

2.2 设备特点及功能说明

焊机各机械设备布置如图1所示，主要由入口活套台、基础框架及焊接移动车架3部分组成。

图1 QMH13搭接焊机

1—入口活套辊;2—转向辊；3—1＃对中单元；4—入口支承辊；5—2＃对中单元；6—入口夹紧单元；7—搭接台；8—焊接移动车架;9—上、下焊轮；10—出口夹紧单元；11—倾斜台；

12—出口支承辊

2.2.1 入口活套台

通过它使带钢在焊机入口侧形成小活套，保证带钢能自由对中及头尾搭接。

2.2.2 支承辊

焊机入、出侧均有支承辊，支承带钢，保护焊接台免受带钢磨损。

2.2.3 带钢对中设备

1＃和2＃对中设备安装于焊机入侧，完成带头对中。焊机出侧未设置对中装置，焊接时，头尾中心线不一致会影响焊缝质量。为了避免这一缺陷，搭接台被设计成可以横向移动，焊接时，可自动或手动调整头尾中心线。

2.2.4 倾斜台

搭接台主要作用是实现带钢头尾剪切及搭接。搭接台行走、横移及倾斜台行走靠伺服马达完成，倾斜台的倾斜靠液压缸缸推动，焊接台移动距离由位置控制器进行计算和自动调整。

2.2.5 焊接移动车架

焊接移动车架包括如下装置。

(1)高精度切断剪：剪切带钢头尾，保证断面平行，以便进行头尾搭接与焊接。

(2)冲孔装置：焊缝处冲孔(根据生产要求可不选择冲孔)，以便机组进行焊缝跟踪。

(3)焊轮：带钢焊接时通过焊轮构成焊接回路，上下侧各一个。

(4)碾压轮：焊接后对焊缝进行光整，提高焊缝表面光洁度。

(5)边缘检测(光栅)：位于焊轮前面，检测带钢边缘，起焊接电流、压力及抛光力的通断作用。

2.3 焊接工艺参数

2.3.1 焊接带钢规格

(1)带钢厚度：0.8mm～5.0mm；带钢宽度：820mm～1650mm

(2)焊接速度3 to 15 m/min

(3)变压器功率392KVA

(4)搭接量0 to 6 mm

3．厚料焊接问题及解决方案

窄搭接焊机主要应用于薄带钢的连续生产中，作用是将钢卷的头尾连接起来，与活套动作相配合维持工艺段的连续性和稳定性。在唐钢冷轧薄板厂其应用于镀锌生产线、重卷生产线。在类似工厂其同样也在退火生产线和彩涂生产线得到广泛的应用。

窄搭接焊机结构相对于闪光对焊机和激光焊机相比有结构简单、价格便宜的特点，但对于其工作原理的根本原因，在焊接大于3.0mm的原料时存在一定难度。

唐钢冷轧薄板厂2＃镀锌生产线焊机在初期调试时，就遇到此类问题。在焊接原料时焊接质量不能保证，焊缝在焊接过程中出现硌痕，过度烧化，焊轮粘接，破坏的现象。

现以唐钢2＃镀锌线焊机为例介绍窄搭接焊接原料的工艺调整；

（1）前压轮的使用。在焊接3.0mm以上钢板时，前压轮的投入除对钢带产生预压的作用之外，还在减少焊接飞溅保证焊接质量上有很大的作用。由于焊接前后钢带的厚度变化较大（30％～40％），这样在焊轮工作临界点A处将形成一个轻微的翘曲，由于这个轻微翘曲的产生将导致电阻的大副增加，而使焊接融化区温度急剧升高，导致融化区飞溅。当前压轮投入后，在焊轮前对钢带预辗压，使钢板间电阻变小，同时焊接时的压下也可减轻轻微翘曲，从而达到减少焊接飞溅，保证焊接质量。

（2）焊接速度调整。在薄料焊接时焊接速度会随钢带的厚度有较大幅度的下降，其主要影响因素为，焊接区融化速度确定。随着原料厚度的增加焊接区融化量变化变大，所以焊接速度下降较快。但在焊接厚料时，由于融化量较大，焊接区的发热量也较大，焊轮的粘接就成为一个重要的考虑因素。因为当在焊接过程中如果焊轮上粘接焊渣，就会在后续的焊接中在焊缝处形成硌痕。为在保证焊接质量的前提下降低粘接的目的，在焊接速度的调整上，尽可能的加快焊接速度，降低焊接时焊轮的温度，使焊接的融化区尽量小影响钢带表面前完成焊接。

（3）焊轮压力的调节。窄搭接的焊接原理就是利用接触电阻，在焊接厚料时由于电流很大，很小的电阻变化都会经过I2R放大。在焊接过程中有三点大定阻，分别为两个焊轮与钢带表面和钢带与钢带的接触点，为在厚料焊接过程中为减少粘接，必须尽量降低焊轮与钢带处的接触电阻，所以要在焊接时使用大压力，尽量减小焊轮与钢带的发热钢带表面成为融化区，形成粘接。

（4）搭接量的调节。在厚料的焊缝经过生产线的辊面时为减小表面张应力的影响，适当的增加其搭接量将释放很大一部分的拉应力，分力如图所示：