[发明专利]一种辅助预热大截面金属对焊机及其对焊方法

说明书

本发明提供了一种辅助预热大截面金属对焊机，其特征在于：结构是由焊机主机架(1)固定安装在焊机底座(2)之上，焊机主机架(1)的顶部中心位置设置有被焊接金属(13)的进出孔(11)，焊机底座(2)上固定安装有液压基站(3)，焊机主机架(1)中间由下至上依次设置有液压组件(4)、滑动限位装置(5)和被焊接金属夹紧装置(6)，两侧分别设置有焊接变压器(7)和预热变压器(8)。本发明具有配套设施结构简单合理、运行操控简单、焊接时间短、电消耗小、焊接质量高的优点。

技术领域

本发明涉及金属焊接领域，特别是一种辅助预热大截面金属对焊机及其对焊方法。

背景技术

闪光对焊设备焊接适用范围广，原则上能锻造的金属材料都可以用闪光对焊焊接。例如低碳钢、高碳钢、合金钢、不锈钢等有色金属及合金都可以用闪光对焊焊接。似乎此类焊接设备比较成熟了，但是从调查发现市场上存在销售的闪光对焊机主要是两大类。一是焊接直径在30mm以内的，普遍应用于建筑市场上焊接钢筋的小型对焊机，这种焊机市场上出现比较早，技术也比较成熟，销售量也比较大。二是沿海地带有些造船企业用闪光对焊机焊接船舶用锚链，焊接的钢棒直径一般不超过80mm。另一个是近几年出现的高铁无缝钢轨焊接的钢轨专用闪光对焊机，但这种对焊机其焊接的钢轨最大截面积也不超过7000平方毫米，与直径80mm的锚链用圆钢截面积也相差不多，都属于截面积相对较小的钢棒对焊机。

经调查发现目前以闪光对焊技术为基础的焊接直径在100mm以上的产品焊机不存在。这与闪光对焊的基本特性有直接的关系。根据资料显示，闪光对焊钢棒单位截面积需要的电功率为0.1KVA～0.3KVA/mm2，短路电流密度为3000～6000A/mm2。举几个例子可以算出，直径25mm钢筋截面积为490mm2，其所需电功率为49KVA～147KVA的电焊机；直径50mm钢棒截面积为1963mm2，所需电功率为196KVA～589KVA的电焊机；直径100mm钢棒截面积为7850mm2，所需电功率为785KVA～2355KVA的电焊机；直径150mm的钢棒截面积为17663mm2，所需电功率为1766.3～5298KVA的电焊机。从以上数据可以看出，随着焊接工件截面积的增加，其所需的焊机功率成几何倍数增加。当一个焊机的功率超过1000KVA时，对上游的送变电设施是一个极大的考验和威胁。即使采用预热闪光焊，其焊机功率也是相对降低，降低幅度也只有20％左右，因为只有足够的焊机功率才能为焊接工件提供足够的电流密度，才能实现闪光焊连续焊接过程的发生。同时以上数据也可以看出，闪光焊电的消耗非常之大，也是闪光焊的一个明显缺陷。由此可见，闪光焊对于焊接直径40mm以下小截面钢棒来说是有优势的，40mm～80mm范围内的钢棒的焊接采用预热闪光焊也是可行的，但对于100mm以上钢棒的焊接来说，即使采用预热闪光焊也由于各种制约条件而难于实现。

本发明人以180mm钢棒作为实验研究对象，焊接变压器分别配套400KVA、800KVA、1500KVA三种变压器进行实验，实验发现，配套400KVA变压器时，只能产生间断性的闪光，即使时间再长，钢棒两端无法达到烧红的状态，偶有烧红情况出现，但很快又冷却了，连续闪光焊无法进行。配套800KVA变压器时，闪光连续时间较长，但无法保证闪光持久的连续性。闪光连续时加热烧红的钢棒在闪光不能很好的连续时又很快冷却，无法实现对钢棒的闪光预热，闪光焊接自然无法实现。同时出现闪光过程中变压器高压配电柜开关跳闸的现象。这是由于上游变压器输出的三项380V电源，而焊接变压器只能连接两项电源，由于功率较大出现的严重偏项造成的。配套1500KVA变压器时，试验一经开始，上游高压开关即刻跳闸，致使实验无法进行，甚至发生将供电局高压供电网开关顶开，造成严重供电事故的事情发生。

经检索发现：专利号2011103417215一种使用预热闪光对焊生产轴梁的方法,所述的预热原理是采用焊机自身变压器进行闪光预热的方法。