蒋应田，金 坦，蒋常铭，颜子云，宋 凯，郭继强

（1.辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001；2.兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州730050；3.兰州理工大学材料学院，甘肃兰州730050）

埋弧焊机维修与设备功能的拓展应用

蒋应田1，金 坦1，蒋常铭2，颜子云1，宋 凯1，郭继强3

（1.辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001；2.兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州730050；3.兰州理工大学材料学院，甘肃兰州730050）

针对高校焊接实验室埋弧自动焊机在长期使用后出现的行走小车减速器和导电嘴故障现象，分析小车行走减速器产生故障的原因，排查故障点，详细介绍了故障的维修技巧。针对焊机原有的滚轮式导电嘴磨损严重导致与焊丝接触不良，借鉴二氧化碳导电嘴的特点将其设计改造为满足直径3.0 mm焊丝的导电嘴，确保了焊接电流的稳定，经实践证明改造是成功的，可以满足使用要求。同时，针对埋弧焊机具有下降的外特性，利用埋弧焊机进行焊条电弧焊，并通过实践证明这些方法的可行性和有效性，为埋弧焊机的使用积累了一定的经验。

埋弧焊；蜗轮蜗杆减速器；导电嘴改造

0 前言

埋弧自动焊是机械化的常用弧焊方法，具有生产效率高、焊接质量好、工人操作简单、劳动强度低和劳动条件好等优点，广泛应用于大型机械制造与安装企业。因此，埋弧焊机及其操作技术是焊接技术人员在校期间必修和熟悉掌握的内容。但是，作为教学设备中的较大类型焊接设备，埋弧焊机的使用频率较低，因此使用年限较长，如某高校的埋弧焊机自1990年采购以来已有25年的使用历史。由于该设备的年使用频率比较少，导致设备的保养一直未受到重视，造成该埋弧焊设备近几年来出现了不应有的故障。在此介绍该设备出现的故障问题及维修。

1 涡轮蜗杆减速机构的润滑不良导致小车行走出现故障

1.1 蜗轮蜗杆减速器减速器结构简介[1]

蜗轮蜗杆减速器是一种在空间交错的两轴间传递运动和动力的机构，具有单级传动比大，结构尺寸紧凑，传动平稳、冲击载荷小、振动、噪声较小以及可实现自锁等特点。其工作原理是利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的转数，并得到较大转矩。蜗轮蜗杆减速机有三大基本结构：箱体、蜗轮蜗杆、轴承与轴组合。箱体是蜗轮蜗杆减速机中所有配件的基座，既是支承固定轴系的部件，也是保证传动配件正确相对位置并支撑作用在减速机上荷载的重要部件。箱体材料一般有铝合金和铸铁两种。蜗轮蜗杆主要作用是传递两交错轴之间的运动和动力，蜗杆一般为40Cr钢，采用碳、氮共渗的表面热处理，且要求精磨后齿面硬度达到HRC55～62，硬度厚度大于0.5 mm。蜗轮则采用铸造锡青铜、铸造铝铁青铜及灰铸铁。轴承与轴的主要作用是动力传递、运转并提高效率。在整个机构中，蜗轮与蜗杆、轴承与轴这两个运动副间存在摩擦现象，需要对该部位进行润滑以减少运动副间的摩擦、降低磨损和提高传动效率，同时借助润滑液加强传动过程的散热。

1.2 埋弧自动焊设备中蜗轮蜗杆减速器的应用[2]

在埋弧自动焊机中有两套蜗轮蜗杆减速机构，分别应用于送丝系统和小车行走机构。埋弧焊焊接速度一般为30 m/h，驱动电机多采用直流伺服电机，额定转速在6 000 r/min以上，故减速比在800～1 000，因此一般采用两级蜗轮蜗杆减速机构，如图1所示。

图1 小车行走蜗轮蜗杆减速机构1—行走电机；2、5—蜗轮蜗杆；3、6—行走轮；4—离合器；7—离合器手柄。

埋弧焊的送丝系统主要是将φ3～6 mm焊丝自动输送到电弧焊接区，包括送丝传动系统、送丝滚轮和矫直滚轮等。送丝传动系统如图2所示，送丝电机经一对圆柱齿轮和一对蜗轮蜗杆组成的减速器减速后带动一对送丝滚轮。送丝电机的额定转速为1 500 r/min，减速机构减速比一般为100～160。

图2 埋弧焊送丝机构系统1—电动机；2、7—圆柱齿轮；3—蜗轮蜗杆减速器；4、5—送丝滚轮；6—杠杆。

1.3 小车行走蜗轮蜗杆减速器故障现象及分析

在近20年的应用后，焊机小车导轨附近出现油渍，由于实验教学设备使用的间歇性，油渍的出现并未引起设备管理人员的重视。在2012年上半年的一次学生实验过程中，突然出现小车驱动停止现象。起初判断以为是驱动电机故障，就对驱动电机电路进行测试和电机空转试验，结果电机运行正常。由此断定，问题可能出现在小车行走的机械传动部分。在确定是机械传动故障后，首先拆卸下减速器，采用人工拨动减速器输入轴（蜗杆轴），输出轴能转动输出，但是明显感觉输入阻力大，同时经仔细观察发现铸铁材质的减速器箱体底部有两三处原始铸造缺陷凹坑，凹坑及箱体底部沾满油渍。清洗减速器箱体底部和铸造凹坑的油渍，并将减速器正放置于干净的白纸上，在停顿一时间后发现，铸造凹坑出现油渍。

由此确定，减速器的箱体在长期使用过程中缺陷部位因壁厚减薄导致润滑油渗漏。由此确定故障原因是减速器箱体底部渗油致使润滑油减少，结果导致减速器的蜗轮蜗杆摩擦副间摩擦阻力超过了电机输出扭矩。

1.4 减速器箱体的维修

在确定原因后，清除减速器箱体底部凹坑部位及其附近油渍，并用修磨机将凹坑处打磨出金属光泽，然后采用耐油强力金属粘接胶将凹坑填满，经固化后在减速器底部进一步涂刷耐腐蚀油漆。减速器箱体修理完毕后，将减速器适应的润滑油从减速器注油孔加满，再次采用人工拨动的方式缓慢拨动减速器输入轴，使润滑油通过蜗轮蜗杆的转动进入到运动副之间。经多次缓慢转动后，在感觉摩擦阻力明显下降后，将减速器安装到焊接小车上并接入驱动电机，通电试车，一切恢复。埋弧焊机行走小车减速器维修后使用三年多，运行状况良好。

2 滚轮式导电嘴热磨损导致送丝导电故障

埋弧焊的送丝系统是焊机的重要机构，它对保持焊接过程的稳定性以及焊接质量十分重要。该部分由电器和机械两部分组成，电器部分主要控制送丝电机的送丝稳定和调节；机械部分则是将电机的动力通过减速机构和压紧机构传递到焊丝上，使焊丝能够按照焊接需要送入到焊接电弧区。除此之外，机械部分还需要一个专用的导电机构将焊接电缆传递过来的焊接电流传递到焊丝上。20世纪90年代以前，国内埋弧焊机使用的焊丝多为非镀铜焊丝，在焊丝通过导电嘴时，接触电阻相对较大，为减少导电嘴的损耗，当时的导电嘴被设计成三种结构，分别为滚轮式、夹瓦式和偏心式，如图3所示。

图3 埋弧自动焊的导电嘴结构形

该埋弧焊机的导电嘴采用传统的导电嘴形式——滚轮式，结构如图3a所示，由装在导电板上的两个耐磨铜滚轮组成，焊接电缆线接在导电板上。为使接触导电良好，焊丝靠弹簧的张力夹紧在两个滚轮之间，弹簧张力由螺钉来调节。在20多年的使用中，在电弧辐射热和焊丝干伸的电阻热以及磨损的综合作用下，滚轮几何形状损坏严重，既影响焊丝的稳定送进，也影响焊接参数的稳定。由于目前市场上很难采购到滚轮式导电嘴，采用单位自加工时，滚轮的加工消耗原材料多，结构形状复杂导致加工难度大，加工制作成本高。为保证教学实验顺利进行，在参考现行气保护焊导电嘴结构的基础上，将原来的滚轮式导电嘴结构改造为能满足φ3.0mm焊丝的整体式导电嘴，具体结构如图4所示。改造后使用表明，焊接规范稳定性显著提高，焊缝成形良好，且改造加工费用不高。

图4 改造后的导电嘴结构

3 应用埋弧焊机电源进行焊条电弧焊的功能拓展

埋弧自动焊在焊接前需要对试板两端进行点固焊，点固焊一般需要采用焊条电弧焊，这就需要在埋弧焊机附近有一台焊条电弧焊机。相对而言，学校的焊机使用率较低，为扩大使用率，可以采用一机多用的办法。由于埋弧焊与焊条电弧焊具有相同的电源外特性，因此完全可以利用埋弧焊电源进行焊条电弧焊。

利用埋弧焊电源进行焊条电弧焊需要解决一个问题，即埋弧焊机电源在使用过程中需要进行自锁。对于直流埋弧焊接而言，在正常使用时都要考虑和强调焊接极性的接法，并且要求接法必须与焊机控制面板的极性开关一致，这样弧压反馈信号才能进入控制器内部与焊接电弧给定电压进行叠加后控制送丝速度。如果接法和焊机控制面板的极性开关相反，就会出现送丝电机翻转回抽焊丝现象。但是如果实现焊机电源的输出自锁，就能满足焊条电弧焊的使用要求。为了保证送丝电机及其减速系统不要长期运转，可以将控制箱面板上的电弧电压给定旋钮调到最小化，这样送丝系统基本不转。辽宁石油化工大学实验室的埋弧焊机利用这一方式使用10多年，既节约设备，又增加了使用的灵活性。

4 结论

（1）埋弧焊机属于大型焊接设备，需要专人使用和定期维护，特别是机械润滑系统。

（2）通过改造导电嘴系统，增强焊接规范的稳定性，保证了焊缝成形。

（3）通过简单的设置，扩大埋弧焊机的使用，提高了焊机的利用率。

[1]郭润兰，马蓉.机械设计基础（第1版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2013.

[2]姜焕中.电弧及电渣焊[M].北京：机械工业出版社，1988.

Maintenance and extended application of equipment function for submerged arc welding machine

JIANG Yingtian1，JIN Tan1，JIANG Changming2，YAN Ziyun1，SONG Kai1，GUO Jiqiang3
（1.Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China；2.College of Petrochemical Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China；3.College of Materials，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China）

For long using automatic submerged arc welding the reducer of walking car and the nozzle malfunctioned in the university welding laboratory，the reason of the failure and the breakdown point was analyzed，and put forwarded the detailed breakdown maintenance means.Aimed at the poor contact between the roller type nozzle and wire due to the severe wear，and based on analyzing the structure characteristics of the carbon dioxide nozzle，the diameter of nozzle was transformed to 3.0 mm，and then ensured the stability of welding current.At the same time，according to the electrical source output for the submerged arc welding was the decline of external characteristic，the submerged arc welding was expanded to the arc welding.Practice proved that the requirement of using automatic submerged arc welding was fulfilled in the university welding laboratory，and the studies for the expansion of using submerged arc welding accumulated some experience.

SAW；worm and gear reducer；tip retrofit

TG434.4

B

1001－2303（2016）12－0049-04

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.12.11

献

蒋应田，金坦，蒋常铭，等.埋弧焊机维修与设备功能的拓展应用[J].电焊机，2016，46（12）：49-52.

2015-02-27；

2016-06-26

蒋应田（1969—），男，甘肃榆中人，国际焊接工程师，主要从事焊接技术与工程的研究工作。