赵 艺

(新疆八钢金属制品有限公司)

前言

螺旋焊管喷码是指在钢管外壁或内壁喷印螺旋焊管生产标准、厂家名称、特种设备制造许可证号、管径、壁厚、材质、管号、检验状态的一种标识，常见喷码方式有两种：一种是人工刻模喷印；一种是采用机器人自动喷印。

人工刻模喷印方式通常采用油漆喷印，字模为固定字模和数字字模结合，数字字模相当于活字印刷，用于管号数字变化的喷印，数字喷印时需要将模板放在喷印处，因不能准确定位喷印位置，经常出现喷印衔接不畅、高低不齐的情况，因此喷印质量不高，而且现场油漆味道比较大，喷印时漆雾对人体健康有损害；机器人自动喷印方式，机器人喷印设备每台价格约为40余万元，使用油墨喷印材料，喷印质量好、设备价格贵，一般只有中石油等经常生产燃气管的厂家使用。

通过借鉴机器人喷码设备装置特点，结合乌鲁木齐金圆螺旋焊管厂工艺状况，利用生产现场成品检查旋转台，对喷码方式进行设计改进，实现了自动喷码且效果良好。

1 直进式自动喷码机设计改进思路

机器人自动喷码机可以360°旋转喷标，钢管不动，机器人手臂旋转喷标，螺旋焊管喷标要求管径406mm以下喷在钢管外部，管径406mm以上喷在钢管内部，喷标内容平行于钢管轴线。针对螺旋焊管喷标的特点，设计了直进式自动喷码机，螺旋焊管在成品检查时需要旋转，喷码机可以固定，利用钢管旋转，喷码机进入钢管内部喷印，选择合适的喷印速度喷印，可以完成自动喷印动作。

喷印字模大小要与人工喷印一致，太小无法辨识，需要一种大字符喷印机，实践证明大字符喷印机用于机器人喷印可行。

因此实现直进式自动喷码需要的条件：(1)钢管旋转；(2)自动喷码机有直进机构；(3)大字符喷码机；(4)油墨。

2 直进式自动喷码机的改进及应用

2.1 关于钢管旋转

钢管旋转时利用旋转托辊将钢管顶起并转动，螺旋焊管外焊缝高度为2.5～4mm，焊缝从旋转托辊经过时会有窜动，影响喷码质量。为解决该问题，使用了有聚氨酯胶皮的旋转托辊，这样焊缝经过托辊时不产生窜动，防止出现喷字时错码或叠字等问题。

2.2 自动喷码机直进机构

自动喷码机直进机构是制作一个十字机架，底座箱内安装电气部分，机构有4个转向轮，可以根据喷印位置各方向移动设备，探臂长1.8m，行程1.5m，将喷印头1安装在探臂端部，探臂由电机驱动在固定架的滑槽内行走，行走到钢管内壁指定位置后，旋转钢管，手动给喷码机光电开关信号，喷码机开始自动喷码，喷码时间3～5秒，喷码结束，探臂自动回到原位，升降座有手轮，可以调节喷印头高度。自动喷码机直进机构见图1。

1.喷印头；2.探臂； 3.操作台； 4.升降座； 5.探臂固定架

2.3 大字符喷码机

大字符喷码机采用溶剂型油墨喷印，具有导电性、界面张力、黏度的动作特性，油墨干后有一定的耐水性和耐摩擦性，广泛用于电子计算机终端高速印字等方面。 喷码机是一种通过软件控制，使用非接触方式在产品上进行标识的设备。电磁阀式喷码机又称大字符喷码机，其喷头由16组高精密智能微形阀门组成，共两排，32位喷码，可以同时喷印四行数字或字母，每个字高度25mm，汉字可以喷印两排，字高50mm，在喷印时，要喷印的字符或图形通过电脑主板的处理，通过输出板输出一连串的电信号给智能微形电磁阀，阀门迅速启闭，墨水依靠内部恒定压力成墨点喷出，墨点在运动的被喷印物表面形成字符或图形。

生产现场存在螺旋焊管成品管喷印时管号不连续，无法使用流水码喷印的问题，每次喷印后需修改管号，喷码机主机屏数字很小，修改数字需要光标一步步挪到修改处，速度非常慢，不适合批量生产使用。为解决该问题，配置一台电脑，设计软件程序，将固定喷印模板导入电脑，波特率设为19200， 用软件程序打开。设置对话框，调整波特率、串口、奇偶校验，串口选为 COM4。通过在电脑中修改必要的参数(如管号等)，将油墨瓶和气泵连接好，打开气泵，钢管喷印处用清漆刷涂，打开探臂行进开关，探臂前进至钢管里面需要喷印的位置，旋转钢管，同时手给光电开关信号，喷印机开始喷印，数秒后喷印结束，探臂自动退出钢管回到原位，钢管同一批号只需更改管号，通常是一个到两个数字，因此喷印过程操作简单，每只钢管喷印过程不超过两分钟，字迹清晰、美观。喷印对比见图2。

需要注意的是软件程序和电脑配置必须要兼容，否则通电就会烧喷印头的电磁阀。

人工喷涂标识

2.4 油墨

自动喷印采用的主要喷印材料是油墨，油墨是用于印刷的重要材料，通过喷绘将图案、文字表现在承印物上。喷印用油墨经反复轧制而成为一种黏性胶状流体。由连结料(树脂)、颜料、填料、助剂和溶剂等组成。白墨比黑墨容易堵墨。

大字符喷码机使用的油墨含有60%丁酮，所用的清洗液也含有丁酮成分，油墨和清洗剂配比为30∶1，油墨一般四天以上不使用会微堵墨。现场生产为连续作业，因此油墨喷印能适应规模工业生产，如超过四天不使用，需将油墨瓶中油墨换成清洗液，强喷清洗干净即可。油墨和清洗液都是易燃品，属于危化品，遇明火会燃烧，所以在使用过程中，要注意现场不能有火源。和常用的手工喷漆一样，油墨中丁酮属有毒溶剂,对人的呼吸道粘膜和神经系统有损害，因此在使用时要注意防护，佩戴好3M防护口罩。

3 使用中注意的问题

直进式自动喷码机喷码介质由油漆改为油墨，改变了喷码介质，设备在调试和使用过程中出现的问题比较多，需要注意以下几点：(1)大字符喷码机的控制由电脑执行时，两者一定要匹配、兼容，避免烧损喷印头电磁阀。(2)喷印处提前用气管吹干水、刷清漆再喷印，否则喷印油墨会瞬间散开，字体模糊。(3)选用油墨必须颗粒细小，可以选用小字符喷码机油墨，避免堵墨。(4)油墨粘度在使用前需要用察恩杯测量，粘度范围15～20s。(5)白墨在使用前必须用工具搅拌均匀，没有肉眼可见的块状物和渣滓再使用，避免堵塞喷嘴。

4 结束语

使用直进式自动喷码机后，无需再单独人工刻标，解决了人工油漆喷码时活动字和固定字模难以对齐带来的喷印字码高低不一致、喷印质量差的问题。通过在计算机上快速改变管号、批号、材质等常用信息，实现了喷码字体高低一致，美观大方。直进式自动喷码机成本低，约为机器人喷印机的1/6，喷码效果与机器人喷码相同，喷印材料成本与原喷漆相当，喷印速度快，操作简单方便，适应生产节奏的需要。