钢结构线

        型   号

技术参数

TMZ

**节 概述
我国钢结构技术，近十年来发展很快。结合国内研制和国外引进消化，钢结构件焊接的机械化和自动化水平迅速提高，可以说是取得了突破性的进展。从H型钢、箱形梁柱的拼装，到自动翻转机具，以及H型钢翼缘矫正，都实现了机械化和自动化。包括各种焊接操作机的自动化水平也达到或接近**发达**水平。
在钢结构件的加工过程中，在保证焊接质量的前提下，工件焊接的速度几乎是固定值，要想提有效率，只能尽量压缩焊接工序的辅助时间。由单台设备组成的车间，工件的运送、移位或翻转，几乎全部由吊车完成，满负荷工作时，吊车的利用率，起动频繁程度以及故障率都是**的，经常会出现工件等吊车的情况。这样一来，压缩焊接工序辅助时间的目的就很难达到。
为了提高钢结构件的率，减少吊车的占用率，各种辅助设备拥有相应发展。其中用于移动和翻转的辅助设备**发展，使型钢焊接自动流水作业成为可能。近几年发展起来的H型钢线和箱形梁柱线就是大量应用辅助设备实现的。自动流水作业可以使吊车占用率尽量达到*少，同时，通过辅助设备定工位工作来减少辅助时间，提高率增加量。
**节 线辅助设备
线辅助设备是指除下料、拼装、焊接和矫正等**设备外，为完成工件输送翻转等辅助作业而设立的设备。主要包括输送滚道、90°翻转架、移钢机、60°翻转支架、180°移动翻转架、链条翻转机等。下面对几种主要辅助设备进行一下介绍说明。
1.90°翻转架
90°翻转架作为组立机的辅助设备，主要用于经T形或H形组立完的型钢进行90°翻转，以便输入下道工序进行焊接，它采用液压翻转形式，每边由3个油缸带动3个L型架同步转动90°，T形或H形工件也相应翻转90°以便于焊接或输送。90°翻转架适用工件的尺寸或重量范围，应该以组立机的规格为依据进行配套。
2.移钢机
移钢机主要用于埋弧焊接区，成对配置在轨道上使用。工件从滚道送进后，由移钢机在滚道间顶升，工件脱离滚道面，并由移钢机托送到悬臂式焊接机工位。该机工作时每个移钢机的机架通过2个液压缸同步整体抬升，使工件抬离滚道，并可通过行走减速电机将工件来回移动。
3.60°翻转支架
60°翻转支架是配套于悬臂式焊接机的辅助设备，结构和90°翻转架基本相同，也是由液压缸推拉L臂转动翻转工件。主要用途就是把H型钢从水平放置变成倾斜45°的船形位置，保证焊接角度。翻转支架**可以翻转60°，其目的是当翼板腹板厚度相差较大时，可以调整翼板腹板上焊脚高度，适应不同的焊接要求。
4.180°移动翻转架
180°移动翻转架成对配置使用，主要用于单面焊接完的H型钢或箱形梁柱进行翻转，它通过2个液压油缸带动2个摇臂同步转动，将组立完的型钢翻转后移动至滚道架中间，滚道架再输送至下道工序焊接或其他的作业。翻转架的摇臂可以向两侧放平，移动时让开工件，到达工件一侧后，工件下摇臂摆动托起工件，另一摇臂也摆起托住工件后缓慢下放，就把工件翻转了90°，经两次翻转可使工件翻转180°。翻转架上设有减速机和行走轮，使翻转架具了移动功能。翻转架可以依翻转工件吨位设计，可达50吨。
??5.链条翻转机
链条翻转机是通过链条成U形兜起工件，并依靠链条一端升一端降转动，被链条兜起的工件就随之转动的原理完成工件的翻转。对于一些较长的柱类工件，还可以空中翻转，空中焊接。
链条翻转机一般有两种较为常用，一种是电动葫芦链条翻转机，一种是U形架链条翻转机。
电动葫芦链条翻转机是两个龙门架上各安装两套电动葫芦，每个门架的两个电动葫芦下装一条链条成U形，工件通过滚道送进U形半环内，电动葫芦提升抬起工件，门架同一侧的电动葫芦提升，另一侧的下放，链条就包着工件转动，完成工件的翻转。这种链条翻转机受空间高度限制，进而限制了链条长度，再加上电动葫芦的承载吨位限制，无法大角度翻转大截面和大质量工件，因此仅应用于小型型钢的翻转。
U形架链条翻转机也是两个U形架配对使用。结构原理如图8-2-1所示。立柱2、梁1组成U形架，立柱顶装有摆臂6，一根链条7从两立柱内的重锤3开始，经主链轮5和摆臂上链轮，下垂至U形架中部并低于滚道9，以型钢8由滚道送入时不干涉为基础。摆臂平时由摆臂重锤4拉扯扬起，增加摆臂间距，也就是增加U形链条开口宽度，方便型钢送进。
工作过程为：型钢送进后，主链轮工作，向下拉动链条，摆臂首先被压低，U形开口缩小，增加型钢包角。继续拉动链条，型钢即被抬离滚道，到一定高度后停止抬升。这时一侧主链轮继续向下拉动链条，另一侧主链轮则同步放松链条，吊在空中的型钢就随着链条的转动进行翻转。
这种链条翻转机的空间尺寸较大，并且承载能力受限，翻转工件的截面尺寸受限，可靠性不高，维护保养较难。优点是上方敞开，可以直接用吊车吊运工件，对于不便利用滚道运送的工件还是比较适用的。

第三节 H型钢线
H型钢全自动焊接线是近几年发展起来的，以焊接H型钢的自动流水作业方式，实现H型钢的大批量有效率。主要设计思想是把工件从拼装焊接到矫正通过辅助设备连续起来，并且把焊接工序分解，H型钢的四条主焊缝，分别利用四台悬臂式焊接机独立焊接，互不干涉，尽力压缩焊接辅助时间，提高了焊接效率，也相应提高了能力。
H型钢自动线的工艺流程如下：
首先，切割机下料的翼板、腹板用吊车在组立机上拼装成⊥形钢，90°翻转架翻转90°，再用吊车将T型钢吊上输入端的另一块翼板上拼装成工型钢；由组立机的翻转架翻转90°成H型钢后，由输送滚道将H型钢送入A焊接区的移钢机上方（每个焊接区设两台焊接机，可同时焊接两根H型钢），移钢机的顶升装置将H型钢抬离滚道，并移送入悬臂焊接机的60°翻转支架上，移钢机下降，翻转支架将工件转动45°，由悬臂式焊接机对工件的**条焊缝实施船形位置焊，焊接完成后翻转支架将工件复原，再由移钢机抬升后将工件送入**台焊接机的翻转支架上，同样转动支架使工件成45°，由**台焊机对H型钢的**条焊缝实施船形位置焊；完成两条埋弧焊的工件再由移钢机将工件送至输送滚道上，由输送滚道将工件送入A焊接区后的移动式180°翻转架（有的线采用链条翻转机）翻转180°后，再由输送滚道送入B焊接区，与A焊接区相同工艺焊接H型钢的另二条焊缝；四条焊缝全部焊接完毕后由输送滚道送入矫正机，矫正因埋弧焊造成的H型钢翼板弯曲。
整个拼装焊接过程均可以实现自动化，过程可少用或不用吊车，控制系统能够实现互锁、连锁，增加**性可靠性，从现有工艺来看，是比较完善的H型钢制作自动化线。

图8-3-1是高度1500mm的线的平面示意图。
典型H型钢线（HBBL15线）的设备组成：
1.数控/直条火焰切割机（1台）
2.H型钢自动组立机（1台）
3.90°液压翻转架（1组 共3台）
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4.悬臂式焊接机（4台）
5.液压顶升移钢机（2组 4台）
6.60°翻转架（4组、共12台）
7.移动式180°翻转架（2组 4台）
8.液压矫正机 （1台）
9.输送滚道（1套）
线的主要技术参数：
适用H型钢翼板宽度：200-800 mm
适用H型钢腹板高度：200-1500 mm
适用工件重量： ≤20T
适用工件长度 15000 mm
H型钢自动线虽然化程度较高，但对于其他型材的也有一定的通用性。只是要求车间要有足够的长度，占用车间面积较大。在H型钢上，还需要按照运筹学理论进行计划安排，即工件焊接加工顺序排列上，应尽可能把长度一致或接近的工件排在一起，这样才能体现出线的优势。如果长短工件交错排列，中的等待时间加长，效率可能还低于单台设备组合的方式。
第四节 箱形梁柱线
箱形梁柱主要应用在桥梁和高层钢结构建筑等方面，近几年在我国拥有快速发展。高层钢结构建筑在欧美日等**发展较早，技术成熟，在箱形梁柱的上采用线来提有效率，设备比较齐全，工件的拼装组立和翻转输送均由专用设备完成，自动化程度较高。
我国现今的箱形梁柱线一般是以自身技术为基础，吸收借鉴国外先进技术研制的。线以大批量、高质量、有效率为目标，因此在工序排布、焊接效率质量方面，尽力作到既能保障的有序进行，又能合理利用工厂空间。同时尽量减少不必要的辅助工序和流程，节省时间，提高工效。在箱形梁的工艺上，各企业存在一些细节变化，有的取消了隔板电渣焊时的钻孔工序，直接预留间隙进行电渣焊。有的用简单有效的熔嘴式电渣焊（即消耗性电极电渣焊）工艺取代了价格较贵不易掌握的熔丝式电渣焊（即非消耗性电极电渣焊）工艺。
箱形梁柱线的主要特点是整个拼装焊接过程中大量采用专用设备，自动化程度高。从板材的下料切割、阁板组装、U形拼装组立、工件的翻转焊接到箱形组立和电渣焊接，采用辅助设备输送翻转，不但减少吊车等通用设备的使用冲突，更主要的是通过流水作业，实现箱形梁柱的大规模。对于工艺上隔板电渣焊时安排钻孔工序的工厂，还应配置一台可在轨道上行走的摇臂钻床来完成钻孔工作，如果工件移动而钻床固定，因工件质量较大，惯性也大，定位困难
线采用对称焊接工艺，使焊接时的热影响区对称分布，应力互相抵消以减少工件变形，特别是电渣焊热输入量大，单侧焊接会引起梁柱的弯曲变形，所以只能对称焊接才会使变形*小。
箱形梁柱焊接工艺示意图和箱形梁柱工艺流程图。

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箱形梁柱(BOX)线在中的各工艺过程及所用设备为：
1.梁体直条及隔板端板下料:数控/多头直条切割机
2.划线:平台，以确定隔板位置及割孔位置
3.梁体主板开坡口:铣边机或半自动切割机
4.割电渣焊预留孔：气割枪
5.单件隔板拼装点焊:隔板组装机胎具
6.隔板点焊于翼板上：U型组立机辊道
7.U形组装：U型组立机组装成U形，压紧至无间隙点焊
8.翻转90°：180°移动翻转支架（向两边分别翻转）
9.隔板焊接：手工焊机（根据工艺需要）
10.衬板点焊：手工焊机
11.箱形上盖板组装: 箱型组立机压紧并点焊
12.翻转90°：180°移动翻转支架
13.焊缝打底：箱型梁气保焊打底焊接机
14.翻转180°：180°移动翻转支架
15.焊缝打底：箱型梁气保焊打底焊接机
16.内隔板电渣焊接：悬臂式电渣焊机
17.移动翻转到切割工位：移动式90°翻转支架
18.焊缝检验：超声波检查仪
19.清除电渣焊浇口、冒口：碳弧气刨清根
20.移动翻转（回位）：移动式90°翻转支架
21.输送到埋弧焊区域：输送辊道
22.移动到埋弧焊工位：移动式180°翻转支架
23.箱形焊接：LHF型悬臂焊，主机移动直至焊接完毕
24.翻转：180o移动翻转支架
25.箱形焊接：LHF型悬臂焊，主机移动直至焊接完毕
26.移动到中间辊道：移动式180°翻转支架
27.输送到检验区域：输送辊道
28.焊缝检验：超声波检查仪、移动式180°翻转支架
29.焊缝检验、人工补焊
30.配焊端头连接板：手工焊机
31.人工火焰矫正
32.铣两头：端面铣、移钢机
33.横梁、筋端板组装焊接：手工焊机
34.表面除锈：型钢抛丸机。
35.表面油漆：涂装设备或手工喷漆设备。
箱形梁柱线加工工件参数如下：
截面尺寸：**：1200×1200 mm；*小：300×300 mm
工件长度：2000～15000 mm
工件板厚：20～80 mm
工件重量：≤20，000 kg
在上述工艺过程中专机辅机综合应用，工件不必在空中行走即可转换所有焊接工位，加工过程中仅有各别工序需要吊车参与。配置齐全的BOX线，自动化程度、效率较高，可操作性较强，其单班钢结构年量可达到1.2万吨以上。并且，该线还具有一定的柔性，可以依据实际情况进行一定的调整，以适应不同厂房情况或工艺的要求。
在箱形梁柱线中，还有一种型钢横移来转换工位的线，称为横向箱形梁柱线。这种线取消了大量的滚道，通过增加移钢机实现工件移位，工艺上没有多大差别，焊机均在大跨度龙门架上行走焊接，移钢机移动后的工件焊缝与焊机行走轨道平行度不易控制，所以对焊缝自动跟踪及焊枪位置随动自调方面要求较高，焊接设备设计制作较难，设备总体成本较高，除厂房长度受限的企业外，应用并不广泛。

结束
线及其设备一直在不断向前发展，工艺和焊接技术的每次进步，都会给焊接设备带来很大的变化，相应各种线也会进行局部或系列调整。随着数字技术的快速普及应用，线及设备也在进行着数字化改造，特别是各种焊接机方面比较明显，其他设备的数字化应用还不广。目前我国焊接线数字化程度不高的原因，主要是数字化设备的性能价格比不高，有一些开发的产品，并没有**理解用户的需求，本身的应用特点不明显；其次大部分功能用户可能不会或极少用到，多种功能的设备，完成单一的功能，本身就是浪费；再加上人员素质有一定差距，造成设备的购置成本、使用维护成本偏高。另外，作为专用线来说，采用PLC可编程序控制器进行自动控制已经能够满足大部分要求，PLC的功能越来越强大，且价格低廉，操作起来相对简单得多，因此在自动线上PLC更适用、更可靠。

                                     悬臂焊接机的（一）简介

TMZ 型 H型钢悬臂自动埋弧焊机主要用于H型钢的埋弧焊接，焊接自动化程度高、操作方便；机头具有垂直升降、角度调整（0—180°）等功能。以适应不同焊接工件的需要，焊剂靠重力送进，自动回收；两个焊接机头既能同时焊接，又能单独焊接，而且焊接速度匀速无级可调。符合GB8118-87标准要求。

（二）主要技术参数

        型   号技术参数TMZ输入电源AC380V    50Hz输入电源容量主机容量10KW+配用焊机容量配用焊机MZ-1-1000K埋弧焊机悬臂焊机轨距2m焊接速度0.3-1.2m/min (视焊接工艺而定，无级调速)**行走速度2.5m/min焊接位置船形焊焊丝盘**容量100KgX2适用焊丝φ3-φ5mm焊剂回收机容量50L×2行走路轨长度18m适用H型钢腹 板 高 度 H300-1800㎜腹 板 厚 度 t16-32㎜翼 板 宽 度 B200-800㎜翼 板 厚 度 t26-40㎜H型 钢 长 度 L4-15m设备重量(T)约7.5腹板高度/翼板宽度H/B≥1.5

（三）主要结构及工作原理

本机主要由主机、焊接电源及送丝机头、焊剂给料及回收系统、控制系统等成。

（1）主机主机是该机的主体,主要由T型架、横梁、焊头调节机构、焊丝盘支架等组成。T型架由交流电机驱动、经减速机减速后实现纵向空行走或焊接行走，行走速度由变频器控制，无级调速，以便于不同焊接速度的控制。T型架主体结构采用矩型管焊接而成，其特点是重量轻,刚性好,外形美观。横梁上装有调节机构和驱动装置,沿主横梁的导轨作横向运动,以实现调节机构横向调节的作用。调节机构包括导柱、调节板、升降减速机及电机等组成。调节板一侧通过导向轮固定在横梁上，另一侧也装有导向轮与导柱连接，导柱通过导轨在调节板的导向轮上下运动，实现导柱上下调节的作用。焊丝支架的作用是支承焊丝盘，焊丝盘能在焊丝盘支架上作运转，以实现连续送丝的作用。

（2）焊接电源及送丝机头该机配用电源为MZ-1-1000K型弧焊电源。主电路采用可控硅三相半控桥控制技术，具有控制精度高、网压补偿好、多特性输出、下限电流低等

优点。其详细说明请参考MZ-1-1000K型弧焊电源使用说明书。

（四）焊剂输送及回收系统

焊剂回收采用真空泵式回收机构,对焊剂进行自动回收、给料。焊剂给料及回收系统主要由主机箱、真空泵、过滤器、盛料桶、输送管等组成（见图五），其工作原理是:当回收机真空泵运转后,盛料桶内的空气经过滤器后被风机吸出,从而产生负压,于是空气便夹带着焊剂通过吸管进入盛料桶内,盛料桶内的焊剂又从下料管到工件,从而实现给料及回收的作用。

（五）控制系统

采用集中控制方式,控制T型架行走,两件焊接机头的调节、焊剂回收装置的起停、两台焊接电源的引弧-焊接-收弧、送丝等。两件焊接机头可以同时焊接，也可以分别焊接。焊接过程自动进行，设有急停按钮。焊接速度由变频器控制，无级调速。

（六）MZ-1-1000K埋弧焊机

一、概述

焊接电源采用沪工公司焊接电源MZ-1-1000K型，电流、电压稳定，负载持续率高，无故障运行时间长，多特性输出，**实现多功能。电子控制线路，能有效补偿电网电压波动，保证焊接规范的稳定。

MZ-1-1000K焊接电源：

A.       焊接电源电流、电压稳定，***负载持续率，无故障运行时间长，多特性输出，可用于埋弧焊、碳弧气刨和手工电弧焊，**实现多功能。主回路采用技术成熟可靠的可控硅控制线路，能有效补偿电网电压波动，采用PLC控制系统，保证焊接规范的稳定。

B.       主要技术参数
输入电源：                       三相  380V   50Hz

  配套焊接电源：                   MZ-1-1000K型

  焊接电流（A）：                   200～1000

  空载电压（V）：                   75

  额定负载持续率：                 ***

  外特性：                         平、降两用

  适用焊丝直径（mm）:              φ2.0-φ6.0

送丝速度（cm/min）:               20-200

额定输入容量（KVA）：              72.8

功率因子（cos￠）：               0.9

空气开关容量(A/V)：              160/380

焊丝盘容量（Kg）：                100X2

重量（kg）：                      440

         焊接电源外型（mm）长x宽x高：   1090x695x1150

(七）可供货范围

1．主机架：含T型架、行走机构、横向滑线架、爬梯、护栏等。

2．机头调节机构：含升降机构、横移机构及其附件各两套。

3．调整机构：含机架、机械调节机构、焊枪、送丝机头等各两组。

4．电控系统：含强电箱、操作箱、变频器等。

注：行线架、工件胎架用户自备（导轨长22m及压板和其调整附件等用户要求供方配备，需方需另加费用）。