塔机标准节主杆连接套焊接工艺选用

胡祝兵 （安徽建筑机械有限责任公司，安徽 合肥 230601）

0 引言

标准节是塔式起重机中重要部分，而标准节的焊接质量关系到整个塔式起重机工作运转时的安全性能和稳定性能等。一件质量可靠的标准节不仅能提高塔式起重机的稳定性能，而且也能显著提高塔式起重机的安全性能和工作效率，甚至能够起到事半功倍的效果。因此我公司标准节主杆连接套焊接工位引入焊接机械手，以此来提高标准节的焊接质量。通过对本焊接工位的分析，编制了两套塔式起重机标准节主杆机械手焊接工艺方案，并且最终将选择一个最符合要求的作为实施方案。

1 标准节主杆连接套焊接工位介绍

焊接机械手工位（见图1）由焊接机械手焊接系统组成，系统由两套ABB焊接机器人系统，两套松下焊接电源，两套主动机构，两套从动机构，两套机座，两套滚料平台，两套气动顶紧机构，四套定位机构，四套气动托料机构，一套防弧光卷帘门，一套TBi自动清枪剪丝器，及一套PLC控制系统组成。标准节主杆及连接套焊接部位事先进行去油、去污预处理，然后采用手动方式将标准节主杆及连接套依次安装在定位夹具上，定位完成后启动顶紧。操作人员按下启动按钮后，工作站根据预先设定的程序运行。机械手夹持焊枪到焊缝位置，开始焊接，在焊接过程中采用摆动焊接，以确保最佳焊接质量。在整个焊接过程中只需一名操作工人，便可完成所有焊接工作。

图1 焊接机械手工位

2 焊接工艺方案的选用

2.1 母材准备

本工位焊接的标准节以QTZ5610塔式起重机标准节为例，标准节主弦杆通过锯床下料，尺寸误差要求2510±1mm，保证焊接完成后有端铣标准节主弦杆的余量，以保证标准节主杆长度的统一性；连接套通过锯床下料，车床车连接套内圆及两端面，完成后转至铣床铣与主弦杆连接圆弧面。标准节主杆及连接套机加工完成后，清理待焊接的表面，应保持干净、光洁、无油污且无毛刺。

2.2 焊接材料要求

焊接材料熔敷金属的力学性能不应低于相应母材标准的下限值或满足设计文件要求。焊接材料的存储场所应保持干燥、通风良好，且应由专人保管、烘干、发放和回收，并应有详细记录。

2.3 焊接工艺参数

该塔式起重机标准节主杆材质为20#钢，连接套的材质为20#钢。采用二氧化碳气体保护焊，可有效减少焊渣飞溅，电源直流反接。焊丝选用ER50-6桶装焊丝，以减少更换焊丝频率，增加焊接的工作效率，具体焊接工艺参数如表1所示。

焊接工艺参数 表1

2.4 焊接方案

针对标准节主杆焊接工位设计了两种焊接工艺方案，具体焊接过程如下：

方案一：标准节主弦杆和连接套在1#工位上装夹完成后，操作人员按下预约按钮。机械手在收到信号后进入1#工位，开始点焊主弦杆和连接套的1、2焊缝位置（如图2示），每道焊缝点焊两点，防止翻转时松动；点焊结束后打底层充层，充层结束后，间隔10s后再焊接盖面层；然后利用变位机翻转180°焊接3、4焊缝位置打底层，打底层焊接结束后，间隔10s后再焊接盖面层。在中1#工位焊接过程，同时装夹2#工位工作台待焊接主弦杆和连接套。1#工位焊接完成后，2#待焊接工位的遮光帘卷起。焊接机械手转至2#工位，同时1#工位的遮光帘下降。机械手收到信号后进入到2#工位开始焊接。焊接过程中变位机翻转180°已焊接完成所有焊缝的标准节主杆，卸下1#工位已焊接完成的标准节主杆，再装夹上待焊接主弦杆和连接套。当2#工位焊接完成后，机械手转至1#工位，同时，2#工位的遮光帘下降。卸下2#工位已焊接完成的标准节主杆，整个焊接过程结束。

图2 机械手焊接塔机标准节主杆连接套过程附图

方案二：标准节主弦杆和连接套在1#工位上装夹完成后，操作人员按下预约按钮。机械手在收到信号后进入1#工位，开始点焊主弦杆和连接套的1、2焊缝位置，每道焊缝点焊两点，防止翻转时松动。点焊结束后，再利用变位机翻转180°到3、4焊缝位置开始打底层焊接，打底层焊接结束后，通过利用变位机翻转180°到1、2焊缝位置焊接打底层，打底层焊接结束后；再利用变位机翻转180°到3、4焊缝位置开始盖面层焊接，盖面层焊接结束后；再利用变位机翻转180°1、2焊缝位置焊接盖面层。在1#工位焊接过程中，同时装夹2#工位工作台待焊接主弦杆和连接套。1#工位焊接完成后，2#待焊接工位的遮光帘卷起。焊接机械手转至2#工位，同时1#工位的遮光帘下降。机械手收到信号后进入到2#工位开始焊接。焊接过程中变位机翻转已焊接完成所有焊缝的标准节主杆，卸下1#工位已焊接完成的标准节主杆，装夹上待焊接主弦杆和连接套。当2#工位焊接技术后，机械手转至1#工位，同时，2#工位的遮光帘下降。卸下2#工位已焊接完成的标准节主杆，整个焊接过程结束。

各方案优缺点：

对于方案一：完成一节标准节主杆的焊接工作时间大约为250s，工作效率比较高，标准节主杆只需翻转一次；在实际生产中，打底层焊接完成后直接盖面层，由于每层焊接结束后都有一定的焊接间隔时间来降低焊接层间温度，焊缝质量佳，焊缝美观，符合公司的焊接工艺要求，标准节主杆的生产效率也可以满足本公司生产需要。

对于方案二：完成一节标准节主杆的焊接工作的时间约为300s，工作效率也比较高，标准节主杆翻转次数也比较多；但在实际生产过程中，焊缝焊接间隔时间不够导致焊接层间温度过高，使得焊接部位的韧性和塑性降低，焊接部位留下一定的潜在隐患。

根据以上两方案的比较，结合我公司的实际经营状况，包括对投资金额的大小，焊接机械手的使用频次，设备维护的方便性，产能的需求，焊接工艺的合理性，员工技能和人数等各方面的综合考虑，最终我公司决定选择方案一作为标准节主杆连接套工位的焊接工艺方案。通过方案一的实施，标准节主杆的焊接质量有了很大的提升，焊缝成形美观，质量稳定可靠。

3 结束语

总而言之，采用机械手焊接时，每条焊缝的焊接工艺参数均一致，因此焊缝成形质量受人的因素影响很小，操作人员只需装夹标准节主弦杆及连接套，降低了对操作工人技能水平的要求。通过选用合理的标准节主杆连接套焊接工艺，有效地控制了标准节主杆连接套焊接变形，焊缝质量稳定可靠且焊缝美观，而且使劳动强度大大降低，环境干净整洁。