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管桩滚焊机创新技术及实践应用

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发布时间: 2017-11-03

随着管桩行业在全国范围内的迅速发展,各管桩生产企业对管桩滚焊机的生产效率、

 

使用的可靠性提出了更高的要求,同时对管桩滚焊机的运行成本(如耗电量、单位桩长用

 

易耗品的费用等)也列入成本考核范围,成为增效降耗的重要指标。我们公司在总结过去

 

使用管桩滚焊机经验的基础上,发现其有技术潜力可挖,尤其是现代焊接技术发展越来越

 

快,管桩滚焊机也可以创新。

 

一、焊接速度得到提高

 

1 自动化程度较高,焊机电控部分采用了变频器+PLC+人机界面,降

 

低了对操作工人熟练程度的要求,解决了新工厂(车间)滚焊机难操作的难题。由于采用

 

PLC,自动化程度大大提高,电气元件减少了许多,减少了故障率,提高了设备运行的

 

可靠性。主要体现在以下几个方面。

 

A 实现了骨架规格、长度尺寸的程序预设,并可直接调用,不必重复输入参数。

 

B 骨架两端密绕长度和环筋间距通过人机界面可以设定。

 

C 自动生成当班产量报表,同时上一班产量报表自动保存。

 

D 自动焊接时,只需调节料盘转速以适应主机转速,牵拉速度随主机转速已设

 

定,不用调节,且保证环筋间距。

 

E 控制系统保留了手动功能,该功能与传统的操作方式相同。

 

F 所有电机控制为变频调速,出现故障人机界面直接提示故障部位,人机界面

 

中存有设备的操作说明书,操作者和维修者更容易使用设备和维护设备。

 

G 自动功能自动实现两端不焊接密绕、两端正常密绕和正常进给等功能。随着


自动化程度的提高,减少了手工动作,从而保证了产品质量,提高了生产效率。

 

2 机械结构也有一定的优化,操作较为便利,尤其是更换规格时节省很多时间,

 

主要体现在以下几个方面:

 

A 托笼架的设计较好,改变规格时无需松开托筋架上的八条螺栓,只需改变一

 

下定位销的位置,这一改进大大缩短了调整时间。更换一次规格至少节省 20 分钟时间。

 

B 电极板预紧装置设计较优,将环筋穿入纵筋与焊机电极板之间时,只需一人

 

就可以完成,比传统滚焊机需两人配合才能完成此项工作大大提高料工效。

 

C 焊接铜盘工作面(易损件)采用锥形镶嵌式,既方便装拆,又比传统的螺钉

 

包嵌式整体导电性好。

 

D 绕线机的设计简单实用,速度可调,排线均匀,效率较高,操作人员反映较

 

好。

 

3 焊接速度从根本上得到提高,焊机由于采用次级整流作为焊接电源,由

 

于电流不过零点、次级无感抗等诸多优势,焊接速度和交流电源相比有较大幅度的提高,

 

同时焊接质量也有明显改善。主要体会有:

 

A 采用次级整流时,由于是直流供电,不像交流电源每个周波都要通过零点,

 

焊接区域升温快,同时避免了交流电流幅值下降时冷却造成的热量损失,提高了焊接热效

 

率,又能减少交流电幅值上升时电流过大而造成的飞溅,从而焊接质量大为提高。

 

B 采用直流供电,消除了交流电流每个周波电流通过零点的影响,电流密度可

 

大幅度提高,为提高焊接速度提供了能量方面的可靠保证。

 

C 直流电源使焊接变压器的容量可以较大幅度的减小,这是由于电流与磁场无

 

相位差,也无集肤效应,同样大小的电流,采用直流时,焊点电流密度高,电流更集中的

 

通过焊接中心区。因此同样条件下,所需电流比交流电源低 25~30%,焊点强度会更高,

 

更加省电。

 

D 直流电源焊点强度均匀,由于直流电源,两电极间无交变电磁场产生,电级

 

压力恒定,不会造成每个焊点强度不一致现象。同时也不会因受交变电磁场的反复作用产


生疲劳损坏,电极的寿命得到延。

 

E 直流电源感抗可略,焊接回路铁磁性材料的存在(由于焊机的结构特点,无

 

法消除铁磁性材料的存在),不会影响焊接电流的大小,功率因数可提高到 0.9(交流功率

 

因数最高达 0.3),焊接回路热量损失大大降低,因此较交流电源相比,回路发热较小,这

 

也是电极板寿命较交流电源相比寿命提高的原因之一,而有些单位为提高焊接速度,一味

 

通过提高电源容量增加焊接电流而导致回路严重发热,电极板寿命低,有的甚至主机过热,

 

将轴承烧死,咬合在一起,造成焊机整体报废。

 

F 直流电源焊接飞溅大幅度降低,焊接强度较交流电源高出许多。这是因为焊

 

接初期,电流很小,直流电源主要受回路电阻影响,只对电阻变化敏感,随着焊接过程的

 

持续,接触面积增大,电阻值减小,焊接电流也随之自动增大。焊接结束时,由于焊件热

 

态时电阻增大,电流值也有所减小。这一加热特点使电流不像交流电源那样突然增大、减

 

小。飞溅小使得钢棒的强度损失降到最低,骨架整体强度得到保证,在张拉过程中纵筋被

 

拉断的可能性大为降低。因此我们体会到采用直流,提高焊接速度是可行的。

 

二、提高了整机的使用寿命,降低了运行成本,主要体现在以下几个方面

 

1 采用直流电源,电流密度高,无电感,功率因数提高等因素,减小电源的功

 

率,电源总功率由原来的 200~300KVA 降至 150KVA 左右,耗电量减小 30%~50%

 

2 直流电源使得次级回路发热量小,电极力恒定,自动限流等原因导致飞溅减

 

小,使电极板的寿命得到提高,是交流电源电极板寿命 56 倍。这是因为无瞬时大电流

 

的产生,减小了对电极的灼烧;同时飞溅物过多时,会大量粘附在电极板的表面,而粘附

 

物的主要成分为金属的氧化物,质硬,加剧电极的磨损。另一方面,粘附物的存在降低了

 

电极板的散热作用,使电极板的温度过高,造成软化,同时造成电极板导电性能进一步恶

 

化,电阻率进一步上升,电极板的寿命就会急剧降低,而直流电源很好的解决了这些问题。

 

据我们对焊接铜板易损件的损耗统计对比,新型焊机每米钢筋笼焊接时平均铜耗量是传统

 

焊机的 65%左右,在铜金属价格日益快速上涨的今天,仅只一项就可为企业节约一笔不少

 

的成本。


3 三个电机采用变频调速自动控制与传统得手电无级调速相比,马达的故障率

 

降低了许多倍,且节约能源。这是因为变频启动的方式是降压、降频的方法,比常规的减

 

压启动电流可以减小,对电网负载影响也大大减小。

 

三、存在问题

 

根据我们使用已半年多的情况来看,该新型滚焊机性能很稳定,生产操作人员都反映

 

同比传统交流滚焊机好用。存在问题主要是电源造价偏高,如果今后要更换的话还需制造

 

厂家提供;另外还有电源部分需强制水冷,有些不太方便,特别是北方地区冬季结冰天如

 

不用一定要放干净积水。这种新型滚焊机技术性能同比目前市场上普遍采用的传统交流滚

 

焊机其优势是十分明显的,而售价并不比传统滚焊机高,性价比不错,值得推广。


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