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多通道焊接工艺监控技术

发布日期:2012-02-25 文章作者:卜华全 戈兆文 徐俊贤 文章来源:机械制造文摘—焊接分册 浏览次数:4431次
0前言
      焊接质量是焊接构件的生命,对于压力容器、锅炉、船舶、起重运输机械等安全性要求高的特殊产品尤其如此。随着社会的进步和科学技术的发展,大型工程和重要设备对焊接质量提出更高的要求,如大型石化装置的制造、安装,西气东输工程中的管道施工,大型球罐安装等,由于工程庞大,施工质量要求高,事故危害大,工程监理和质量控制单位需要借助微机监控装置对整个工程的焊接质量进行监测,从而确保国家大型工程的质量。应用和推广焊接质量自动监控仪,对焊接过程进行积极有效的事中控制,必将成为工程质量管理人员不可缺少的有力工具。本文介绍了作者研制的部分弧焊监控产品的组成和应用情况,此产品主要针对工程中难以进行质量控制的焊条电弧焊过程。
焊接工艺监控设备及组成
      1991年开始,由于多起压力容器灾难性事故的发生,引起了人们对压力容器的制造质量的关注,合肥通用机械研究所在制订《压力容器焊接工艺评定标准》的同时,就着手进行焊接工艺监控技术的研究工作,并得到原机械部的支持,于1993年完成课题“焊接工艺监控技术研究”,同年在北京在机械部的主持下通过了部级鉴定。课题的技术成果为当时已进行小批量生产的WM-1型弧焊监控器(见图1)。焊接质量控制仪研制不仅填补了国内空白,也使我国钢结构件的焊接质量控制水平在国际上处于领先地位。
      随着技术的发展,实际使用过程的产品功能的不断完善,随后形成了WM系列弧焊监控器,在国内众多领域得到广泛的应用,对关键设备的焊接质量控制起到十分重要的作用。在大型球罐施工过程中,为了降低焊接应力,一般采用对称焊接技术,往往是8个或10个焊工同时进行焊接,为同时对这些焊机进行监控,需要一种多通道的弧焊监控器。十通道弧焊监控器由工业控制计算机、焊接参数采集盒(前置盒)、数据采集中继盒、微机外围设备等组成,可以同时监控10台焊机的焊接参数,设备主机照片见图2
      多通道的弧焊监控器主要需解决如下几个问题。
1.1 监控参数设计
    从焊接质量的角度来看,控制焊接工艺主要是控
制焊接热输入,焊接热输入的计算公式为
E= IU/v= IUt/L    (1)
式中:E为焊接热输入,J/cm;,为焊接电流,A;U为电弧电压,Vt为焊接时间,sL为焊缝长度,cm。焊接电流I是通过调节焊机上的输出电流实现,为主要控制参数,电弧电压U主要与焊工操作有关,一般变化不大,可主要作为监测参数,电弧时间由计算机实际测量得到,焊缝长度为实际测量数据。焊接工艺卡上一般规定了焊接电流的上、下限,为此,监控仪设计以焊接电流作为主要控制参数,其他参数进行监测和记录。
1.2数据采集电路设计
 焊接电流常用的检测方式都是通过分流器来进行检测的,常用的分流器有300

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