陽極鋼爪專用碰焊的制造方法
【專利摘要】陽極鋼爪專用碰焊機(jī)為鋁電解槽用陽極鋼爪焊接專用設(shè)備，該設(shè)備由焊接變壓器、電氣控制系統(tǒng)、焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)組成，其特征是：該設(shè)備的焊接變壓器采用三臺并聯(lián)的硅整流變壓器組成，其輸出工作電流為直流，在兩個大直流的電極線端點(diǎn)上，串聯(lián)接入設(shè)置有對接圓鋼棒焊接導(dǎo)電夾持卡具和陽極鋼爪橫梁焊接導(dǎo)電定位夾持卡具，在進(jìn)行焊接工作時，形成一個大功率直流的焊接電路系統(tǒng)，在定向頂鍛模具的頂推作用下，使得對接陽極鋼爪頭圓鋼棒與陽極鋼爪橫梁的接口端產(chǎn)生閃光電阻焊接效應(yīng)。
【專利說明】陽極鋼爪專用碰焊機(jī)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:陽極鋼爪專用碰焊機(jī)機(jī)亦稱陽極鋼爪閃光對焊機(jī)，是專用于鋁電解槽陽極導(dǎo)電裝置陽極鋼爪與陽極鋼爪頭圓鋼棒進(jìn)行焊接即修復(fù)的設(shè)備。
[0002]【背景技術(shù)】:陽極鋼爪是鋁電解槽陽極導(dǎo)電裝置的部件，主要功能是承載連接陽極碳塊并傳導(dǎo)電流。鋁電解槽常用的陽極鋼爪的構(gòu)造為在一個矩形橫梁的下端構(gòu)造有若干個鋼爪頭圓鋼棒。其鋼爪頭圓鋼棒的直徑約在135mm之間180mm之間，高度為250mm之間300mm左右。
[0003]在鋁電解槽高溫和氟化氣體的腐蝕及壓脫殘極的過程中，極易造成陽極鋼爪的鋼爪頭與陽極鋼爪橫梁之間的細(xì)化變形(俗稱“小蠻腰”)和內(nèi)勾變形。陽極鋼爪頭變細(xì)和變形后，將嚴(yán)重的影響陽極碳塊的組裝以及陽極碳塊的電流分布。因此，電解鋁廠把對陽極鋼爪即陽極鋼爪頭的修復(fù)，作為企業(yè)的常態(tài)工作。對其修復(fù)主要采用焊接的方式進(jìn)行，常用的焊接修復(fù)的方式有兩種:
[0004]一種是采用手工焊接的方式，將截?cái)鄠浜玫年枠O鋼爪頭即圓鋼棒開焊接坡口，采用普通結(jié)構(gòu)鋼焊條，焊接在陽極鋼爪橫梁的底端，焊縫為環(huán)形焊縫，鋼棒中心內(nèi)部無冶金晶相連接。其缺點(diǎn)是:人工焊接材料成本高，速度慢，焊接過程污染大，焊接物件連接強(qiáng)度低、易開裂，應(yīng)用于鋁電解槽后，電壓降較高。
[0005]一種是采用電渣熔熔融加長焊接的方式，采用大直流焊機(jī)作為電源，將陽極鋼爪的倒置作為電極一端，在被加高爪頭端部用管狀耐火材料做成一個底部密封模具，并將一根較粗的熔接鋼棒置放在其模具內(nèi)上端，作為電極的另一端，用電渣保護(hù)，將熔接鋼棒進(jìn)行熔化作為熔鑄金屬，熔接陽極鋼爪的熔化耗能較高，安裝制作套管密封模具工序多，電渣保護(hù)劑成本較高，操作復(fù)雜，爪頭的整體焊接工時相對較長。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:為了克服陽極鋼爪頭采用電焊條進(jìn)行人工焊接和電渣熔熔融加長焊接所產(chǎn)生的上述缺陷，降低焊接材料成本和降低能耗，提高焊接效率及焊接質(zhì)量，減少焊接鋼爪頭焊接連接區(qū)域的電阻值，并本發(fā)明根據(jù)陽極鋼爪頭的鋼棒直徑大，構(gòu)造形式特殊的特點(diǎn)，利用閃光對焊機(jī)即碰焊機(jī)的原理，設(shè)計(jì)研發(fā)了一種專用于鋁電解槽陽極鋼爪與鋼爪頭圓鋼棒進(jìn)行焊接修復(fù)的設(shè)備。
[0007]陽極鋼爪專用碰焊機(jī)是鋁電解槽用陽極鋼爪焊接專用設(shè)備，該設(shè)備由焊接變壓器
(1)、電氣控制系統(tǒng)(2)、焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)、液壓系統(tǒng)(4)、水冷系統(tǒng)(5)組成，其特征是:該設(shè)備的焊接變壓器(1)采用三臺并聯(lián)的硅整流變壓器組成，其輸出工作電流為直流，在兩個直流的電極線端點(diǎn)上，串聯(lián)接入設(shè)置有對接圓鋼棒焊接導(dǎo)電夾持卡具(11)和陽極鋼爪橫梁焊接導(dǎo)電定位夾持卡具(8)，在進(jìn)行焊接工作時，該設(shè)備焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)的橫梁焊接導(dǎo)電定位夾持卡具(8)和對接圓鋼棒焊接導(dǎo)電夾持卡具(11)，分別與焊接變壓器(1)的兩個輸出工作導(dǎo)電極端頭相連接，在進(jìn)行碰焊焊接時，形成一個串聯(lián)電路系統(tǒng)，在定向頂鍛模具(12)的頂推作用下，使得陽極鋼爪頭對接圓鋼棒(10)與陽極鋼爪橫梁(9)的接口端產(chǎn)生閃光電阻焊接效應(yīng)。
[0008]依據(jù)上述技術(shù)方案:該設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)(2)由主電路控制板，焊接變壓器進(jìn)電可控硅裝置和保護(hù)裝置，以及微電腦閃光對焊控制器、觸摸屏動作控制系統(tǒng)部件組成。[0009]依據(jù)上述技術(shù)方案:該設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)(2)的動作程序控制通過觸摸屏的輸入/輸出的編程設(shè)置調(diào)整，。由觸摸屏設(shè)置碰焊機(jī)主板中的焊接時間、焊接電流；焊接電流控制方式采用微電腦初級恒壓控制。
[0010]依據(jù)上述技術(shù)方案:該設(shè)備焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)的橫梁焊接導(dǎo)電定位夾持卡具(8)、和對接圓鋼棒焊接導(dǎo)電夾持卡具(11)采用銅合金材料制成，其焊接導(dǎo)電夾持卡具內(nèi)設(shè)置有通水冷卻管道。
[0011]依據(jù)上述技術(shù)方案:該設(shè)備的焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)的陽極鋼爪橫梁(9)焊接導(dǎo)電定位夾持卡具(8)，對接圓鋼棒(10)焊接導(dǎo)電夾持卡具(11)以及對接圓鋼棒定向頂鍛模具由液壓系統(tǒng)的頂升液壓油缸進(jìn)行驅(qū)動，其液壓系統(tǒng)(4)部件由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、流量控制閥、電磁換向閥、壓力表、管路、接頭及平衡分流閥所組成，并與液壓缸對應(yīng)相連接。
[0012]依據(jù)上述技術(shù)方案:該設(shè)備的液壓系統(tǒng)(4)可對焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)的夾緊壓力、頂鍛壓力及頂鍛速度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
[0013]依據(jù)上述技術(shù)方案:該設(shè)備的水冷系統(tǒng)(5)的水路能提供焊接變壓器，次級銅板接頭、焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)的焊接導(dǎo)電系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的冷卻工作，設(shè)備的水冷系統(tǒng)其水路分成三路，焊接變壓器一路，焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)一路，液壓油冷卻一路，由接頭、分水器、管路組成，該水冷系統(tǒng)設(shè)有斷水升溫保護(hù)裝置，并獨(dú)立配置超溫報(bào)警裝置。
[0014]陽極鋼爪專用碰焊機(jī)工作流程
[0015](1)用吊具將準(zhǔn)備修復(fù)的陽極鋼爪放入到橫梁焊接導(dǎo)電定位夾持卡具中，在垂直、水平方向定位后，啟動定位壓緊液壓油缸I，使橫梁焊接導(dǎo)電定位夾持卡具與焊接工件陽極鋼爪橫梁處于密合夾緊連接狀態(tài)。
[0016](2)人工將焊接工件對接圓鋼棒放入到對接圓鋼棒焊接導(dǎo)電夾持卡具即焊接模具中，沿直線方向定位后，啟動導(dǎo)電夾持卡具壓緊油缸II，壓緊油缸下壓，使得工件對接圓鋼棒與對接圓鋼棒焊接導(dǎo)電夾持卡具之間實(shí)施緊密的壓力連接接；
[0017](3)啟動氣缸開關(guān)，氣缸的帶動閃光保護(hù)罩下降到保護(hù)位置。
[0018](4)啟動行程推進(jìn)開關(guān)I，定向頂鍛模具頂進(jìn)油缸III工作，對接圓鋼棒往前推進(jìn)，與陽極鋼爪橫梁接口端接觸，焊接變壓器通電，開始預(yù)熱閃光；
[0019](6)行程推進(jìn)開關(guān)II工作，定向頂鍛模具頂進(jìn)油缸III快速推進(jìn)頂鍛；
[0020](7)焊接變壓器斷電，保持頂鍛狀態(tài)，使焊接熔融段熔合在一起；
[0021](8)定向頂鍛模具頂進(jìn)油缸III頂鍛停止，橫梁焊接導(dǎo)電定位卡具壓緊油缸I與對接圓鋼棒焊接導(dǎo)電夾持卡具壓緊油缸II復(fù)位；
[0022](9)定向頂鍛模具頂進(jìn)油缸3后退復(fù)位；
[0023](10)用吊具取出焊接工件；用氣槍吹干凈模具中殘留的焊渣，準(zhǔn)備下一次工作。
[0024]采用本發(fā)明陽極鋼爪專用碰焊機(jī)即閃光對焊機(jī)，工應(yīng)用于工件陽極鋼爪橫梁與陽極鋼爪頭圓鋼棒進(jìn)行焊接連接，具有節(jié)省電焊條材料，有工藝簡單、節(jié)約能源、降低能耗、提高工效、減輕焊接工人勞動強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。采用本發(fā)明陽極鋼爪專用閃光對焊機(jī)，將陽極鋼爪橫梁與陽極鋼爪頭圓鋼棒進(jìn)行焊接連接，其焊接斷面為全斷面熔融冶金結(jié)合，強(qiáng)度高，連接電阻值底，整個焊接過程輔助時間短，降低了工人的勞動強(qiáng)度，大大地提高了生產(chǎn)效率
[0025]【專利附圖】

【附圖說明】:本發(fā)明陽極鋼爪專用碰焊機(jī)的技術(shù)方案與特征結(jié)合附圖和實(shí)施例說明則更加清晰明了。
[0026]圖1、本發(fā)明陽極鋼爪專用碰焊機(jī)的示意圖。
[0027]其圖中所示:(1)焊接變壓器、(2)控制系統(tǒng)、(3)焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)、(4) (4)液壓系統(tǒng)、(5)水冷系統(tǒng)、(6)風(fēng)壓系統(tǒng)、(7)焊接機(jī)架、(8)橫梁焊接導(dǎo)電定位卡具、(9)陽極鋼爪橫梁、(10)對接圓鋼棒、(11)對接圓鋼棒焊接導(dǎo)電夾持卡具、(12)對接圓鋼棒定向頂鍛模具、(13)液壓油缸1、(14)液壓油缸I1、(15)液壓油缸II1、16頂升架、(17)鋁導(dǎo)桿。
[0028]【具體實(shí)施方式】:本發(fā)明陽極鋼爪專用碰焊機(jī)亦稱陽極鋼爪閃光對焊機(jī)，是用于鋁電解槽陽極鋼爪橫梁與鋼爪頭圓鋼棒之間的焊接修復(fù)設(shè)備。
[0029]該設(shè)備由焊接變壓器⑴、電氣控制系統(tǒng)(2)、焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)⑶、液壓系統(tǒng)⑷、水冷系統(tǒng)(5)、氣動系統(tǒng)(6)所組成。
[0030]本實(shí)施例陽極鋼爪閃光對焊接機(jī)的特點(diǎn)是，圓鋼棒全截面對接焊接?？珊附用?直徑為130mm-180mm,材料為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼或低碳鑄鋼，平均燒化速度為0.8-1.5mm/s,最快燒化速度5mm
[0031]陽極鋼爪專用碰焊機(jī)主要技術(shù)參數(shù):
[0032]
【權(quán)利要求】
1.陽極鋼爪專用碰焊機(jī)，為鋁電解槽用陽極鋼爪焊接專用設(shè)備，該設(shè)備由焊接變壓器(I)、電氣控制系統(tǒng)(2)、焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)、液壓系統(tǒng)(4)、水冷系統(tǒng)(5)組成，其特征是:該設(shè)備的焊接變壓器(1)采用三臺并聯(lián)的硅整流變壓器組成，其輸出工作電流為直流，在兩個直流的電極線端點(diǎn)上，串聯(lián)接入設(shè)置有對接圓鋼棒焊接導(dǎo)電夾持卡具(11)和陽極鋼爪橫梁焊接導(dǎo)電定位夾持卡具(8)，在進(jìn)行焊接工作時，該設(shè)備焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)的橫梁焊接導(dǎo)電定位夾持卡具(8)和對接圓鋼棒焊接導(dǎo)電夾持卡具(11)，分別與焊接變壓器(1)的兩個輸出工作導(dǎo)電極端頭相連接，在進(jìn)行碰焊焊接時，形成一個串聯(lián)電路系統(tǒng)，在定向頂鍛模具(12)的頂推作用下，使得陽極鋼爪頭對接圓鋼棒(10)與陽極鋼爪橫梁(9)的接口端產(chǎn)生閃光電阻焊接效應(yīng)。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極鋼爪專用碰焊機(jī)，其特征是:該設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)(2)由主電路控制板，焊接變壓器進(jìn)電可控硅裝置和保護(hù)裝置，以及微電腦閃光對焊控制器、觸摸屏動作控制系統(tǒng)部件組成。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極鋼爪專用碰焊機(jī)，其特征是:該設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)(2)的動作程序控制通過觸摸屏的輸入/輸出的編程設(shè)置調(diào)整，由觸摸屏設(shè)置碰焊機(jī)主板中的焊接時間、焊接電流；焊接電流控制方式采用微電腦初級恒壓控制。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極鋼爪專用碰焊機(jī)，其特征是:該設(shè)備焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)的橫梁焊接導(dǎo)電定位夾持卡具(8)、和對接圓鋼棒焊接導(dǎo)電夾持卡具(11)采用銅合金材料制成，其焊接導(dǎo)電夾持卡具內(nèi)設(shè)置有通水冷卻管道。
5.依據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極鋼爪專用碰焊機(jī)，其特征是:該設(shè)備的焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)的陽極鋼爪橫梁(9)焊接導(dǎo)電定位夾持卡具(8)，對接圓鋼棒(10)焊接導(dǎo)電夾持卡具(II)以及對接圓鋼棒定向頂鍛模具由液壓系統(tǒng)的頂升液壓油缸進(jìn)行驅(qū)動，其液壓系統(tǒng)(4)部件由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、流量控制閥、電磁換向閥、壓力表、管路、接頭及平衡分流閥所組成，并與液壓缸對應(yīng)相連接。
6.依據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極鋼爪專用碰焊機(jī)，其特征是:該設(shè)備的液壓系統(tǒng)(4)可對焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)的夾緊壓力、頂鍛壓力及頂鍛速度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
7.依據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極鋼爪專用碰焊機(jī)，其特征是:該設(shè)備的水冷系統(tǒng)(5)的水路能提供焊接變壓器，次級銅板接頭、焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)的焊接導(dǎo)電系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的冷卻工作，設(shè)備的水冷系統(tǒng)其水路分成三路，焊接變壓器一路，焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)一路，液壓油冷卻一路，由接頭、分水器、管路組成，該水冷系統(tǒng)設(shè)有斷水升溫保護(hù)裝置，并獨(dú)立配置超溫報(bào)警裝置。
【文檔編號】B23K11/31GK203471134SQ201320083179
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月20日
【發(fā)明者】高德金, 高偉 申請人:高偉