管板换热器的结构如图1.1所示,管与板之间通过焊接实现连接和密封。目前,在工业锅炉行业管子与管板间的连接大多还停留在使用手工电弧焊的阶段,手工电弧焊效率低、工人劳动强度高,受焊工技术水平制约,全位置焊时,焊缝成型外观极不美观,质量难以保持稳定和一致,性能均一性差。采用焊接机器人自动化的焊接方法能够很大程度解决这些问题,达到、按期完成的目的。
国外从很早就开始开发和应用针对管板自动焊接的焊接机器人设备。1963年,美国相关学者报道了专门开发用于平焊位置接头的钨极氢弧焊机。自此以后,管板自动焊接设备的研究和开发进入了快速发展的阶段,经过五十多年的发展,己经研制出了制备工艺成熟、性能优良的各种设备并得到实际应用。很多自动化水平高的厂家己经开始采用管板全自动钨极氢弧焊进行管板连接。
焊接方式选择试验选用的镀锌钢板厚度为2.7mm,在保证焊接质量要求的同时,考虑焊接工艺容易使用并实现单面焊接双面成形等因素,选择使用熔透型等离子弧焊接工艺,即在焊接过程中,减少离子气流量,并扩大喷嘴孔道直径,降低等离子弧的压缩程度和穿透能力,只熔透工件,但不产生小孔效应的等离子弧焊方法。焊接熔池的形成主要借助离子弧传导,熔透深度通过调整焊接电流、焊接速度等能量参数进行控制,等离子弧焊基本不受电弧长度变化的影响,可达到高焊接质量要求
焊接参数依据各参数对焊成形的影响(见前述)、试板厚度和经验数据进行设定。首先根据焊接试板厚度,确定焊接电流应在115~140之间,选择喷嘴孔径为3.2mm,钨极尺寸为φ5.0mm,钨极内缩4mm,调节喷嘴至工件高度4~6mm,保护气体控制在12~20L/min。离子气控制在0.5~2.5L/min,观察焊接过程中熔池被离子气吹出人凹陷深度或背面熔合情况来确定终离子气流量;焊接速度在260~380mm/min,通过焊接过程中焊缝宽度、焊缝背面成形情况确定。