MZHF-||型埋弧自动横焊机

卞金玉

（河南机电高等专科学校，河南新乡453003）

MZHF-||型埋弧自动横焊机

卞金玉

（河南机电高等专科学校，河南新乡453003）

介绍了MZHF-Ⅱ型埋弧自动横缝焊接机的系统组成和控制电路。该焊接机通过多家企业使用，质量可靠，焊缝成形美观，焊接效率大幅度提高，是一种较成熟的大型储罐焊接设备，具有较好的应用前景。

横缝焊接；埋弧焊；逻辑控制

0 前言

从目前我国石油及化工企业的发展趋势看，今后储罐的发展将向大容积、国产化、自动化（其中包括大型储罐的自动化焊接）方向发展。在大型储罐建设方面，尽管我们不断学习外国的先进技术及相关经验，并结合我国具体情况，创造了各种大型储罐的施工方法，但总的来看，目前我国的储罐建设不论是储罐的容积、数量还是生产自动化水平，均处于起步的初级阶段，对大型储罐的自动化焊接技术的研究还任重而道远。MZHF-Ⅱ型埋弧自动横缝焊接机在以往的基础上，对控制系统、焊接系统、焊剂回收系统以及机械部分等系统进行了大量的改进，其性能更加稳定，功能更加完善，焊接质量和焊接效率都得到很大提高[1]。

1 系统设计

MZHF-Ⅱ型埋弧自动横缝焊接机（以下简称横焊机）主要由系统控制箱、焊接电源和埋弧焊接机头、焊剂托持装置和循环回收系统、行进系统以及其他配套设备组成。其系统示意如图1所示。

图1除了配电箱和焊接电源外，均安装于机架的相应部位。机架采用标准矩形管或方管，经焊接制成高刚性稳定（长方形结构）的上架和下架，上架和下架的连接由四根可插入的方管立柱组成，根据立柱插入的多少调节整个机架的高度，并由高强度定位柱销、立柱连接紧固装置连接。此设计保证了机架的整体刚度和强度，使整个系统坚固稳定，同时通过调整伸缩装置满足不同高度的焊接，当装置调至最小时，整机高度只有1 700 mm，方便了运输。图2为横焊机在试验架上调试完毕、等待运行时的照片。

在横焊机上，装有抛光机、射灯、卷扬机以及其他配套设备。抛光机在焊枪前面抛光焊面，和焊接同步进行；射灯有利于夜晚作业；卷扬机可以帮助操作人员将焊剂、焊料等重物提升到横焊机上。这些设备的加入完善了整机系统，使系统比过去更加人性化，方便了现场施工，提高了工作效率。

2 电气主控系统

MZHF-Ⅱ型埋弧自动横焊机主控系统电气原理如图3所示。

从安全角度考虑，系统设计时抛弃了以往的电源直接接入方法，加入隔离变压器，有效保证了处于操作架内的工作人员的安全。在控制盒设计时，采用人性化的设计理念，采用数字显示和两类面板控制：人机界面（触摸屏GTO-40）面板和硬开关操作面板。触摸屏进行参数设定，硬开关进行功能性操作。设计时充分考虑操作人员的视角角度、操作角度以及操作习惯，将系统功能和逻辑控制重新整合、合理调配，操作时比其他机型更加简单、直观和人性化，避免了因操作忙乱和繁琐导致的焊接失败，提高了焊接质量和焊接效率。

3 焊接系统

大型储罐焊接是高空、行进型作业，设备更换和人员调动都比较困难，这就要求焊接电源要具有自动焊、手工焊和碳弧气刨等多种功能，要能够做到一机多用。配套的DC-1000晶闸管多用途直流弧焊电源具有“恒电压”和“恒电流”两种可调特性，既可以作为埋弧焊焊接电源使用，又可以作为焊条电弧焊和碳弧气刨使用。操作人员只需按转换开关，即可选择自己需要的功能进行工作，避免了系统在高处工作时更换设备的麻烦。这样，既节约了成本，又方便了操作人员，提高了工作效率[2]。

MZS-Ⅲ自动埋弧送丝机是MZHF-Ⅱ型埋弧自动横焊机的标准配置，该送丝机与DC-1000直流弧焊电源配合使用，也可在“恒电压”或“恒电流”特性模式下进行选择操作。MZS-Ⅱ送丝机的引弧模式设置为“反抽引弧”，另外根据使用需要也可设定为“滑擦引弧”模式，可根据现场实际的工作环境进行选择。焊接系统程序控制流程如图4所示。

在此将系统的行进功能归并到启动系统之内，这样，行进系统既可单独操作，也可归入到焊接逻辑控制之内，使得焊接和行进同步进行，简化了操作步骤；“滑擦引弧”不仅可以用在准备完善的焊接启动，如果系统出现了意外的“断弧”（如停电、波动等），无需清理焊剂，清除焊渣，直接按动“启动”按键，系统即可引弧焊接；按动“停止”按键后，系统停止行进，同时送丝停止，但焊接电源仍然开通，焊丝仍在熔化。随着焊丝的熔化，弧压越来越高，当到达设定电压（55～58 V）时，逻辑电路控制焊接电源断电，这样就完成了“填弧坑”功能，一个焊接周期结束。

4 行进驱动系统

储罐横焊机工作时不同于地面工件的焊接，行进平稳性要求较高，所以要求系统启动冲击力小，调速均匀。在此采用交流变频调速双驱动系统来驱动设备的行进。变频电机选用德国SEW公司生产的FA47/GDM71D4电机，变频器选用三菱公司生产的大功率FR-S-520SE变频器。采用双驱动设计：前后两个独立的行走轮均有驱动电机驱动。这种设计的优点是：交流变频电机的机械特性相对于直流伺服电机来讲偏软，两个电机的同步控制精度较低，双电机同步控制较容易实现。电机与行走轮轴间的传动采用平行轴斜齿减速器，该套系统无级调速，传动精度高，平稳度好，行走速度为0～2 900 mm/min，该焊接机最小焊接直径可达φ4 500 mm。其电气控制原理如图3所示。

5 焊剂循环系统

焊剂循环系统主要由焊剂托承装置、焊剂料仓（分为负压仓和常压仓）、焊剂进出口、焊剂供给和回收软管、真空风机（1 400 W）、翻板装置以及焊剂滤网等组成。焊剂托承装置由表面压花的滚轮（两个）、焊剂托承带和调整机构组成，焊剂托承带由特殊的石棉制成，耐高温。托承装置上下、左右、前后可调，托承带紧贴罐壁，其与罐壁的夹角约60°。系统工作时，打开焊剂供给阀门（流量可调），焊剂依靠重力输送到焊剂托举装置，覆盖焊接区的焊道，保护焊接顺利进行。同时，真空风机在负压仓内形成负压，通过回收软管，将多余的焊剂吸入到料仓内，完成焊剂的工作循环。

该系统在设计时抛弃了以往常用的负压吸收式和直射式设计，而采用负压和常压“双箱分离式”设计，将焊剂料仓设计成两个：一个是负压仓，负责吸收焊剂；一个是常压仓，负责输送焊剂。两箱由翻板装置连接，不定时由负压仓给常压仓输送焊剂。其基本结构原理如图5所示。

经验证，该系统只要位于焊接位置的上方即可顺利工作，其工作状态稳定，焊剂输送顺畅，回收完全，利用率高，明显优于原有的焊剂循环系统。

6 焊接工艺

MZHF-Ⅱ型埋弧自动横焊机适应焊接钢板幅面为1 700～3 600 mm，焊接罐体最小直径为4 500 mm，罐体壁厚大于18 mm。MZS-Ⅲ送丝机可选择的焊丝有φ3.2 mm、φ4.0 mm、φ5.0 mm等多种型号，对于Q235钢，可选用H08A或H08MaA焊丝，焊剂可选用SJ101埋弧焊焊剂。操作人员可根据施工的需要进行选择[3]。

储罐横焊采用多层多道焊接方法，焊接时需对母材开单边V型45°的坡口，坡口状如图6所示。第一层采用手弧焊从内打底，外侧稍加清理即可使用埋弧焊进行焊接，其焊接层次分布示意如图7所示。焊接工艺参数如表1所示（以φ3.2 mm焊丝为例）。

7 结论[4]

使用MZHF-Ⅱ型埋弧自动横焊机焊接的焊缝，外观无咬边、下垂、流挂等缺陷，符合GB150-1998国家标准。采用X光探伤，按照JB4730-2000标准进行评定，75%达到Ⅰ级片标准，其他均达到Ⅱ级片标准。尤其是接头部分，因其独特的收弧功能，接头平整美观，焊接质量可靠。MZHF-Ⅱ型埋弧自动横焊机自投入市场以来，得到了用户的一致好评，是进行大型储罐横缝焊接的一种较好的焊接设备。

[1]杨立军.材料连接设备及工艺[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]刘志远.先进连接方法[M].北京：机械工业出版社，2000.

[3]张 强，刘 军，付春宇.大型储罐环缝自动焊接单面焊双面成型施工方法的应用[J].石油化工建设，2008（4）：26-29.

[4]上海市焊接协会.现代焊接生产手册[M].上海:上海科学技术出版社，2007.

Study on MZHF-Ⅱmodel automatic submerged-arc transverse welding machine

BIAN Jin-yu
（He’nan Mechanical and Electric Engineering College，Xinxiang 453003，China）

The systematic composition and control circuit of MZHF-Ⅱ model automatic submerged-arc transverse welding machine is introduced in this paper.Used by many companies,this machine is proved to be of dependable quality,attractive appearance,and highly-improved welding efficiency.This efficient large storage tank welding machine seems to have a prosperous application.

transverse seam welding；submerged-arc welding；logic control

TG434

：B

：1001-2303（2014）02-0048-04

10.7512/j.issn.1001-2303.2014.02.10

2013-08-18

卞金玉（1975—），男，河南原阳人，工程师，实验师，学士，主要从事焊接设备的研究和设计工作。