自动送丝手工TIG焊接设备研制

自动送丝手工TIG焊接设备研制

张钊李根姜飞范立军

中国核工业第五建设有限公司上海市金山区201512

摘要：针对自动送丝手工TIG焊接设备，本文对焊接电源的数字化设计、振动送丝机的设计以及控制系统的设计进行了分析研究，设计并制作了以触摸屏为控制核心的数字化自动送丝手工TIG焊接设备，并对设备进行调试、试用，结果表明，设备运行稳定、操作简便，执行效率高。

关键词：TIG；自动送丝；送丝机

TIG焊在安装行业中是一个关键和重要的焊接工艺，在施工过程中，多数重要的工艺管道一般要求采用TIG焊焊接或者打底，以保证焊接接头的质量。常用TIG焊采用手工送丝方式，但随着技术的进步，自动送丝技术也逐步应用到TIG焊的焊接中，自动送丝手工TIG焊与手工送丝TIG焊比，操作简单，实现了单手操作和自动送丝焊接，保证送丝的准确性和一致性，不用频繁更换焊丝，工作连续性好，接头成型美观；同时，自动送丝手工TIG焊能达到与MIG焊接一样的熔敷效率，更好的冶金性能和机械性能。目前，成套的自动送丝手工TIG设备大多依赖进口，对设备的日常维护及维修均依赖于厂家，造成对技术的封锁，并产生较高的费用，因此，成套的自动送丝手工TIG焊接设备具有很强的市场推广价值。本文针对自动送丝手工TIG焊接设备的焊接电源、送丝机进行研究，从而实现自动送丝手工TIG焊接设备的自主化。

1.设备总体组成

自动送丝手工TIG焊接设备主要包含焊接电源、送丝机、自动送丝焊枪，设备样机如图1所示。

图1自动送丝手工TIG焊接设备样机

焊接电源用于为焊接提供电能，主要用于TIG焊接，同时本文焊接电源采用双电源设计，即在常规焊接主电源的基础上增加热丝电源设计，热丝电源用于在TIG焊时，对焊丝进行预热，以提高热输入量，增加熔化速度，从而提高焊接速度。[1]送丝机用于配合TIG焊接使用，同时氩弧焊焊枪可直接连接在焊接电源上也可连接在送丝机上进行使用。

2.焊接电源设计

焊接电源采用双电源设计，同时，电源采用数字化设计并开放数字化通讯接口，方便集成控制系统，通过上位机控制平台可实现对电源参数的设定和运行状态的监控。

焊接主电源具备直流氩弧、脉冲氩弧、氩弧点焊以及焊条电弧焊几种焊接方法，可通过控制程序直接进行模式切换；热丝电源具有直流热丝和脉冲热丝两种方式，同样通过程序直接进行切换

焊接主电源额定焊接电流400A，热丝电源额定输出电流200A，主电源和热丝电源均具有直流和脉冲两种输出形式，在脉冲氩弧焊并选择脉冲热丝的情况下，可调整主电源和热丝电源的相位差。

3.送丝机设计

送丝机主要用于自动送丝手工TIG焊接，为满足手工TIG焊接作业，送丝速度需满足0-5m/min，特别需保证在低速情况下送丝的稳定性。目前，国内同类产品调速系统较差，在低于1.8m/min的情况下送丝不稳定，甚至会出现无法送丝的情况。本文对送丝机的调速系统进行了改进、优化，保证了低速送丝的稳定性，经极限测试，在使用4m长焊枪的情况下，设定送丝速度为0.1m/min，送丝仍然能够稳定送出，同时，送丝机具备数字化通讯接口，可便于集成控制系统，实现对送丝速度的精确控制。

4.控制系统设计

控制系统以台达触摸屏作为上位机控制设备，通过数字化通讯接口，实现对焊接电源和送丝机的功能控制，由于焊接电源和送丝机均采用数字化设计，控制系统可轻松实现对焊接参数及送丝速度的精确设定和控制。

同时触摸屏作为人机交互界面，极大地丰富了设备的操作方式，降低了设备使用难度，使设备操作更为直观。

5.可靠性试验

5.1.送丝稳定性测试

将自动送丝TIG焊枪接入到送丝机上，对送丝机通电，在振动送丝机焊丝盘中加入焊丝，设定送丝速度，打开送丝开关，记录送丝的时间和送丝长度，部分记录数据如下：

6.结论

通过对送丝机稳定性的测试以及设备试焊，综合分析得出以下结论：

（1）送丝机调速方案设计合理，送丝稳定性高，运行稳定；

（2）自动送丝实现了焊工焊接的单手控制，降低了劳动强度，自动送丝与手动送丝相比，送丝速度稳定；

（3）自动送丝手工TIG焊接焊缝成型美观，设备工作稳定，可以实现良好的焊接质量。

参考文献

[1]吕世雄,孙清洁,范阳阳,杨士勤.电弧热丝TIG焊工艺特点分析[J].生产应用,2007（10）：41-43.

[2]赵福海,华月明,叶欣,吴毅雄.热丝TIG焊方法最新研究进展[J].热加工工艺,2011,40（3）：151-155.