丁衛(wèi)松，丁澄洋， 張龍財(cái)

（1.紹興柯橋排水有限公司，浙江 紹興 312023；2.紹興柯橋齊正五金機(jī)械廠，浙江 紹興 312023；3.紹興柯橋排水有限公司，浙江 紹興 312023）

手工鎢極氬弧焊，是利用氬氣對(duì)金屬焊材的保護(hù)，通過高電流使焊材在被焊基材上融化成液態(tài)形成熔池，使被焊金屬和焊材達(dá)到冶金結(jié)合的一種焊接技術(shù)。由于惰性氣體氬氣的保護(hù)氬弧焊的電弧燃燒穩(wěn)定，熱量集中，弧柱溫度高，熱影響區(qū)窄，所焊的焊件應(yīng)力、變形、裂紋傾向小;同時(shí)氬弧焊為明弧施焊，焊接時(shí)無熔劑、涂藥層，所以沒有焊渣操作、觀察方便，焊接效率高。而且手工鎢極氬弧焊不受焊件位置限制，可進(jìn)行全位置焊接。目前在越來越多的金屬制造和安裝中普遍使用。特別是在有色金屬的焊接中，氬弧焊幾乎能焊接所有金屬，無論難熔金屬還是易氧化金屬，如鎂、鈦、鉬、鋯、鋁等及其合金;它是所有的焊接手段中焊接鋁和鎂最好的方法。但是氬弧焊紫外線強(qiáng)度很大，焊工造成電光性眼炎，同時(shí)由于氬弧焊接時(shí)焊接電弧高達(dá)3600°焊接熔池的溫度高達(dá)2000°左右，弧光非常的強(qiáng)烈煙氣大。很容易使金屬沸騰氣化，吸入到焊工肺里造成塵肺病。很容易發(fā)生手指燙傷，電光性眼炎金屬煙熱等勞動(dòng)安全事故和職業(yè)病。而氬弧焊操作的時(shí)候一般一只手拿鎢極焊槍，需要另一只手把焊絲捏在手中，手必須離熔池較近，根據(jù)焊縫填充金屬多少的需要，利用拇指和食指的摩擦力將焊絲向前送入焊接熔池。這種手動(dòng)送絲操作模式不僅要求操作者離焊縫很近，而且長時(shí)間的手持送絲勞動(dòng)強(qiáng)度大焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。對(duì)漢宮的操作技術(shù)要求很高，焊縫質(zhì)量也不能保證。本文通過對(duì)手工鎢極氬弧焊自動(dòng)送絲的研究，制造出一種自動(dòng)送絲的機(jī)械，能夠長距離自動(dòng)的往焊接熔池送絲，機(jī)械輕便靈巧，減少了焊工勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)危害，提高了焊縫質(zhì)量。

1 研制思路

為解決前言中所述手工送絲帶來的諸多問題，我們?cè)O(shè)想研制一款新型可自動(dòng)送絲的手工鎢極氬弧焊送絲槍。這樣，焊工在焊接作業(yè)時(shí)可以利用送絲槍內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)輪自動(dòng)送絲，又可以通過送絲槍的調(diào)速系統(tǒng)保證焊縫對(duì)焊絲的需求。既降低了手工鎢極氬弧焊對(duì)操作者的技能操作要求，又減少了勞動(dòng)強(qiáng)度和焊接勞動(dòng)危害，焊接質(zhì)量也可因此大幅提高。

2 主要結(jié)構(gòu)

①通過對(duì)各種材料的比較，考慮到經(jīng)濟(jì)性、輕便性、靈活性等因素，自動(dòng)送絲鎢極氬弧焊槍用工程塑料注塑而成。采用槍式外形，其中直流調(diào)速電機(jī)安裝在操作手柄內(nèi)，偏心直流減速驅(qū)動(dòng)電機(jī)安轉(zhuǎn)在圓柱形腔體內(nèi)。槍的中間鏤空減輕了槍體重量，槍手柄上鏤空方便直流調(diào)速器散熱。整把送絲槍抓握方便，外觀流暢大方，重量不到400克（不含焊絲）。

圖1 自動(dòng)送絲鎢極氬弧焊槍式外形

送絲槍采用12伏直流電源驅(qū)動(dòng)偏心電機(jī)（14）轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)軸上主動(dòng)輪（10）和從動(dòng)輪（15）依靠摩擦力將間隙中的焊絲往前推送傳送。從而實(shí)現(xiàn)焊絲自動(dòng)送絲。焊絲導(dǎo)管（5、8）采用不銹鋼材質(zhì)，由足夠的硬度和光滑度，確保焊絲長時(shí)間傳送孔徑不會(huì)變形。注塑的工程塑料槍體上的導(dǎo)套限位保障了前后導(dǎo)套的中心線一致，可以順利的出絲。

②調(diào)節(jié)螺桿系統(tǒng)（1、2、3、4）可以調(diào)節(jié)主動(dòng)輪和被動(dòng)輪之間的間隙。根據(jù)間隙的大小可以傳送從0.8毫米到1.6毫米不同直徑的焊絲，滿足不同大小焊縫對(duì)焊絲的需求。當(dāng)焊絲傳送結(jié)束時(shí)只需換一根焊絲從導(dǎo)管5尾部導(dǎo)控繼上繼續(xù)焊接。避免了手工操作時(shí)焊絲剩15厘米左右因?yàn)槿鄢馗邷厥植荒芸拷徒z造成的材料浪費(fèi)（占整根焊絲的15%）。

圖2 送絲槍的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

③送絲速度的快慢由撥輪式直流電機(jī)調(diào)速裝置控制（11）。當(dāng)焊接需要調(diào)節(jié)速度的時(shí)候用大拇指和中指輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)撥輪，即可按照焊縫對(duì)焊絲需求調(diào)節(jié)送絲的快慢?？烧{(diào)節(jié)的速度為每分鐘300毫米到1200毫米。

④當(dāng)焊縫不需要送絲或者停止焊接的時(shí)候，焊槍離開焊縫一定距離（距離可以自行調(diào)節(jié)）后紅外檢測裝置----測距傳感器（9）就自動(dòng)切斷電源，停止送絲。當(dāng)需要送絲或者焊接重新開始的時(shí)候，焊槍在檢測范圍內(nèi)時(shí)恢復(fù)送絲，方便了焊工的操作。長期不用或者長期焊縫送絲，亦可關(guān)閉傳感系統(tǒng)，起到長期停止或開啟送絲功能。調(diào)速器（11）關(guān)閉則測距傳感器不再動(dòng)作。

圖3 焊槍與焊縫距離自動(dòng)調(diào)節(jié)

3 對(duì)比分析

氬弧焊手動(dòng)送絲的時(shí)候，必須手持焊絲保持在焊接熔池15厘米左右的地方送絲，手臂伸長后手腕很不穩(wěn)定。特別是整根焊絲剛剛開始焊接的時(shí)候，前面輕后面重，手工保持穩(wěn)定送絲需要很強(qiáng)的操作技能和較高勞動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)焊接需要橫焊或者仰焊的時(shí)候，手臂更是要拿著焊絲懸空送絲，時(shí)間不長焊工就手臂發(fā)抖，體力不支導(dǎo)致不能均勻穩(wěn)定送絲，焊接質(zhì)量下降需要停下來休息。使用自動(dòng)送絲槍焊接的時(shí)候，只需調(diào)節(jié)自動(dòng)送絲槍壓緊螺栓1使從動(dòng)輪和被動(dòng)輪之間的間隙等于焊絲的直徑。打開電源，啟動(dòng)電機(jī)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)好速度。焊絲從導(dǎo)管5尾端插入到從動(dòng)輪和被動(dòng)輪中間，依靠從動(dòng)輪和被動(dòng)輪之間的摩擦力均勻的推送焊絲從導(dǎo)管8出口送出到焊接熔池。簡單方便，節(jié)約材料。而且操作的時(shí)候可以將送絲槍靠在附近支撐或腿外側(cè)，長距離的將焊絲送到焊接熔池當(dāng)中，減少了手腕的勞動(dòng)強(qiáng)度，也確保了送絲的穩(wěn)定可靠。讓焊工能夠省去送絲的煩惱，一心一意的關(guān)注焊縫的情況，保證更好的焊接質(zhì)量。

4 使用案例及結(jié)論：

①案例1：76*6毫米無縫鋼管固定對(duì)接，從鐘表6點(diǎn)位置焊接到12點(diǎn)位置。氬弧焊手動(dòng)送絲時(shí)需要左手懸空，隨著焊接角度的變化不斷變換送絲方向，還要手持焊絲不斷送絲，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不能長時(shí)間保持手的穩(wěn)定，焊接質(zhì)量不能保證。使用焊絲槍以后，可以根據(jù)調(diào)節(jié)好傳感器測距的距離，將送絲槍出口頂在12點(diǎn)位置的破口上，焊絲從管子間隙伸入進(jìn)行管子內(nèi)部送絲。隨著焊縫逐漸向上，稍微轉(zhuǎn)動(dòng)送絲槍角度就可以。不僅減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，送絲基本上不花力氣，而且送絲十分的勻速穩(wěn)定，中間也不用停頓，確保了焊接質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

②案例2：300mm×120mm×12mm試板單面焊雙面成型對(duì)接仰焊的手工氬弧焊打底焊接的時(shí)候。關(guān)閉測距傳感器，將持送絲槍的手直接依靠在試板末端，焊絲可以直接伸出槍口300mm，當(dāng)焊接逐漸從板的開始端向末端進(jìn)行，隨著焊縫對(duì)焊絲的需求的縮短，拇指和中指適當(dāng)調(diào)節(jié)送絲槍的送絲速度，達(dá)到送絲符合焊縫對(duì)焊材的需要。既避免了仰焊手動(dòng)送絲高強(qiáng)度的體力支出，又避免了因技術(shù)操作困難導(dǎo)致的手工送絲不穩(wěn)定不均勻最后導(dǎo)致焊縫質(zhì)量差等缺陷焊接。使對(duì)于焊工來說最難操作焊接位置焊接變得輕松，高效，安全。

5 研制成果總結(jié)

通過對(duì)手工氬弧焊自動(dòng)送絲槍的研制，為手工鎢極氬弧焊送絲提供了一種自動(dòng)送絲的機(jī)械。送絲槍采用手槍外形，體積小質(zhì)量輕結(jié)構(gòu)新穎、操作方便、性能可靠；改善了焊工的操作環(huán)境，節(jié)約了焊接材料，保證了焊接質(zhì)量。目前手工氬弧焊自動(dòng)送絲槍已經(jīng)申請(qǐng)了國家發(fā)明專利，具有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，值得在鎢極氬弧焊接作業(yè)當(dāng)中推廣使用。