阳极钢爪立式碰焊的制造方法
【专利摘要】阳极钢爪立式碰焊机，亦称阳极钢爪闪光对焊机，是专用于铝电解槽阳极导电装置阳极钢爪与阳极钢爪头圆钢棒进行焊接修复的设备。该阳极钢爪碰焊机，由焊接变压器、机架、焊接执行机构及机械传装置所组成，其特征是：该设备为立式机架结构，其机架上设置有可带动焊接执行机构圆钢棒焊接导电夹持卡具位移的机械驱动装置、可带动焊接执行机构阳极钢爪定位工装卡具位移的机械驱动装置以及焊接执行机构焊接顶锻油缸所组成。该阳极钢爪对焊设备，具有缩短焊接辅助操作工艺的时间，降低工人的劳动强度，提高焊接组装效率和焊接质量等优点。
【专利说明】阳极钢爪立式碰焊机
[0001]【技术领域】:
[0002]阳极钢爪立式碰焊机，亦称阳极钢爪闪光对焊机，是专用于铝电解槽阳极导电装置阳极钢爪与阳极钢爪头圆钢棒进行焊接修复的设备。
[0003]【背景技术】:
[0004]阳极钢爪组是铝电解槽阳极导电装置的部件，主要由阳极钢爪、爆炸焊片、铝导杆所组成。主要功能是承载连接阳极碳块并传导电流。
[0005]阳极钢爪横梁的上端用爆炸焊片连接铝导杆，横梁的下端构造有若干个钢爪头圆钢棒。其钢爪头圆钢棒的直径约在135mm之间180mm之间，高度为280mm之间300mm左右。
[0006]阳极钢爪的在铝电解槽高温和氟化气体的腐蚀及压脱残极的过程中，极易造成阳极钢爪的钢爪头与阳极钢爪横梁之间的细化变形(俗称“小蛮腰”)和内勾变形。阳极钢爪头变细和变形后，将严重的影响阳极碳块的组装以及阳极碳块的电流分布。因此，电解铝厂把对阳极钢爪即阳极钢爪头的修复，作为企业的常态工作。
[0007]近期，本发明人高德金利用钢筋闪光对焊机(即碰焊机)的原理，设计研的专用于铝电解槽阳极钢爪与对接圆钢棒进行焊接修复的设备，“阳极钢爪专用对焊机”(专利号为2013200831792)。但该专利公布的技术方案，采用的是三台硅整流直流变压器作为作为焊接变压器，将阳极钢爪固定在机架上，将焊机一端的输出导线，通过导电夹持工装卡具接入到固定的钢爪横梁，在进行导电焊接的技术方案。
[0008]经实际运用和工业试验表明，该方案的缺陷是:
[0009]一是把阳极钢爪直接过定在机架上，不能对所需焊接的钢爪头，进行机械移动，实施自由对中，进行定位焊接，操作工艺复杂，焊接操作成本较高。
[0010]二是将阳极钢爪和对接圆钢棒水平横卧在焊接组装平台上，会在大直径焊口处(焊接接看接口处)产生熔融铁偏流现象，造成焊接质量较差。
[0011]三是阳极钢爪横梁与导杆组合件实为一体，其钢爪头侧底部与铝导杆侧部不在同一平面上，在进行整体修复闪光对焊时，部件整体移动对中定位，操作工艺难度较大。只适合单体阳极钢爪的焊接修复，不适合带有铝导杆的阳极钢爪组进行整体操作焊接。
[0012]
【发明内容】
:
[0013]为了克服近期开发的“阳极钢爪专用对焊机”，存在的上述缺陷，降低焊接成本与能耗，提高阳极钢爪组的整体焊接效率及焊接质量，减少焊接卡具与焊接件之间的接触电压降(电阻值)，简化操作程序，降低焊接和设备构造成本，本发明根据阳极钢爪与铝导杆组整体构造的特点，设计研发了一种新型的铝电解槽阳极钢爪横梁与对接圆钢棒之间进行焊接修复的设备，即阳极钢爪立式碰焊机。
[0014]该阳极钢爪立式碰焊机由焊接变压器、机架、焊接执行机构、焊接顶锻油缸、液压系统、电气控制系统、水冷系统所组成，其特征是:该设备采用立式机架结构，该机架上设置有可带动焊接执行机构圆钢棒焊接导电夹持工装卡具位移的机械驱动装置A、可带动焊接执行机构阳极钢爪横梁导电夹持工装卡具位移的机械驱动装置B。
[0015]依据上述技术方案:该设备采用2台400KVA-800KVA的交流变压器并联，或采用2-3台300KVA-650KVA的硅整流直流变压器并联作为焊接变压器，其焊接变压器的两个输出导电极端头分别和两个导电焊接夹持卡具相连接，在进行焊接作业时，一个导电加焊接持工装卡具与接长圆钢棒相连接，另一个导电加焊接持工装卡具与阳极钢爪横梁或铝导杆相连接，使两个导电焊接夹持工装卡具之间，通过阳极钢爪横梁、对接圆钢棒一个串联焊接电路，致使圆钢棒与阳极钢爪横梁接口处，在顶锻模具的推力作用下，产生闪光电阻焊接效应。
[0016]依据上述技术方案:该设备机架上设置有可带动圆钢棒焊接导电夹持工装卡具进行位移的机械驱动装置A，在进行焊接作业时，通过该机械驱动装置，可调整对接圆钢棒端头与阳极钢爪横梁焊接接口处的水平位置，将二者进行对中定位，实施顶锻对接闪光焊接。
[0017]依据上述技术方案:该设备机架上，设置有可带动阳极钢爪横梁导电工装卡具位移的机械驱动装置B，在进行焊接作业时，通过该机械驱动装置，可调整阳极钢爪横梁焊接口与对接圆钢棒焊接端头之间的水平位置，将二者进行对中定位，实施顶锻对接闪光焊接。
[0018]依据上述技术方案:该设备的焊接顶锻油缸，可安装在带动圆钢棒焊接导电夹持工装卡具移动的机械驱动装置A上，与其组合成为一个部件；或安装在可带动阳极钢爪横梁工装卡具位移的机械驱动装置B上，与其组合成为一个部件。
[0019]依据上述技术方案:该设备推动导电夹持工装卡具上下运动的顶锻油缸，在进行焊接作业时，即能推动焊接工件进行垂直顶锻焊接动作，同时，又可在机械驱动装置的驱动下，与焊接导电夹持工装卡具同步进行水平移动。
[0020]依据上述技术方案:该设备可带动圆钢棒焊接导电夹持工装卡具进行位移的机械驱动装置，即可安装设置在机架上部，亦可安装设置在机架下部；同理，该设备可带动阳极钢爪横梁导电夹持工装卡具位移的机械驱动装置，即可安装设置在机架上部，亦可安装设置在机架下部。
[0021]该阳极钢爪立式碰焊机，具有以下优点。
[0022](I)该设备采用立式组装机架和机械传动机构，可以将阳极钢爪组整体进行工装定位设置，直接进行可移动定位焊接。这样，缩短焊接辅助操作工艺的时间，降低工人的劳动强度，提高焊接组装效率。
[0023](2)该设备采用立式组装机架和机械传动机构，对阳极钢爪横梁与对接圆钢棒进行修复性加长焊接，可使二者的焊接熔融断面处在水平位置，有利于对接断面的熔融金属的顶锻熔焊结合，与侧置式焊接熔融断面相比，可防治熔融金属偏流，提高焊接质量。
[0024](3)该设备采用前后、左右两个方向的平面位移调整装置，即可带动阳极钢爪定位卡具位移的机械驱动装置，和可带动圆钢棒焊接导电夹持工装卡具移动的机械位移装置。这样可对一个阳极钢爪横梁上的多个对接点，实施快速顶锻闪光焊接。从而降低，操作成本和该设备的构造成本。
[0025](4)该设备在进行阳极钢爪焊接作业时，可在悬链输送机上对阳极钢爪组实施焊接连续作业。具有高效操作简单的特点。
[0026]【专利附图】
【附图说明】:
[0027]本发明阳极钢爪立式碰焊机的技术方案与特征结合附图和实施例说明则更加清晰明了。
[0028]图1、为本发明单实施例一单阳极钢爪立式碰焊机示意主视图。
[0029]图2、为图1的侧视断面图。
[0030]图3、为本发明单实施例2双阳极钢爪立式碰焊机示意主视图
[0031]图4、为图3的侧视断面图。
[0032]其图中所示:1铝导杆、2阳极钢爪横梁、3对接圆钢棒、4焊接机架、5机架横梁，6机架立柱、7机架侧板、8机座、9顶锻油缸、10机械驱动装置A、ll对接圆钢棒导电夹持工装卡具、12液压油缸、13电机、14机械驱动装置B、15横梁导电夹持工装卡具、16液压油缸、17横梁水平定位夹板、18水平导电定位装置、19基础、20滑动平台、21液压油缸、22铝导杆导电夹持工装卡具，23悬链吊具。
[0033]具体实施例:
[0034]本发明阳极钢立式碰焊机亦称阳极钢爪立式闪光对焊机，是用于铝电解槽阳极钢爪组横梁与钢爪接头圆钢棒之间的焊接修复设备，阳极钢爪立式碰焊机由焊接变压器、焊接执行机构、立式焊接机架、液压系统、电气控制系统、水冷系统所组成，该上部的焊接执行机构为两个焊接导电定位夹持卡具和一个顶锻油缸。本发明实施例将对该焊接设备的结构和执行机构的特点予以说明阐述。
[0035]实施例一:如图1、图2所示，本实施例将对阳极钢爪立式碰焊机的设备结构、焊接执行机构和机械驱动装置予以描述。本实施例设备主要应用于单阳极横梁，钢爪头为4爪的横梁与阳极头圆钢棒之间的闪光对焊连接。
[0036]该设备的焊接机架(4)由机架横梁(5)、机架立柱(6)和机架侧立板(7)所构成，下部为箱体结构，其机架机座(8)固定在混凝土基础(19)之上。
[0037]该设备的圆钢焊接执行机构，由对接圆钢棒焊接导电夹持工装卡具(11)有顶锻油缸(9);机械驱动装置A(1)所构成。
[0038]对接圆钢棒焊接导电夹持工装卡具(11)靠液压油缸12驱动，与顶锻油缸(9)安装构造在一起，顶油缸(9)的底座，安装在可带动对接圆钢棒焊接导电夹持工装卡具(11)和顶锻油缸进行水平移动的机械驱动装置A(1)的滑动板座上。对接圆钢棒焊接导电夹持工装卡具开合及夹持力由液压油缸(16)调整控制。在进行焊接作业时，其机械驱动装置A(1)可带动对接圆钢焊接导电夹持工装卡具(11)和顶锻油缸(9)进行水平左右移动，以便实施焊接工件对接圆钢棒(3)与阳极钢爪横梁(2)的焊接点中心对位，其机械驱动装置靠电机(13)，带动丝杠和滑动板座运动。
[0039]该设备横梁的焊接执行机构，由机械驱动装置B(14)、横梁导电夹持工装卡具(15)和横梁定位导电板(17)，所构成，由液压油缸(16)驱动执行。
[0040]横梁定位导电板(17)构造安装在机架(4)上部的右侧板上，其作用是将焊接电流传导给阳极钢爪横梁(2)，以及将钢爪横梁(2)水平定位。
[0041]机械驱动装置B(14)安装在机架(4)上部的左侧板上，在液压油缸(16)驱动下，推动横梁导电夹持工装卡具(15)，对焊接工件阳极钢爪横梁(2)实施传导电流和水平定位作业。
[0042]当被修复的铝导杆⑴阳极钢爪横梁(2)组，被悬链(23)吊如入机架⑷内定位后，启动机械驱动装置B (17)的液压油缸(16)，用阳极钢爪横梁导电夹持工装卡具(15)和横梁定位导电板(17)，对阳极钢爪横梁(2)实施夹紧导电及定位。而后，再启动设置在机架(4)底部的水平移动的机械驱动装置A(10)，在调整确定对接圆钢棒焊接导电夹持工装卡具(9)中的对接圆钢棒(3)，与阳极钢爪横梁(2)底部对应焊接点中心对位后，再启动顶锻油缸(9)，实施对接圆钢棒(3)与阳极钢爪横梁(2)之间的闪光碰焊连接。
[0043]实施例二:如图3、图4所示，本实施例立式碰焊机，主要用于维修工件横梁为双阳极，钢爪头为8爪或6爪的阳极阳极钢爪横梁与阳极头圆钢棒之间的闪光对焊连接。
[0044]该设备的机架(4)由机架横梁(5)、机架立柱(6)、和机座(8)所构成，总体为龙门架结构。为滑动平台龙门架式结构其机座(8)固定安装在地坑式混凝土基础(19)之上。
[0045]该设备的对接圆钢(3)的焊接执行机构机械驱动装置A (10)安装在机架横梁(5)的下端，其对接圆钢棒焊接导电夹持工装卡具(11)和顶锻油缸，在机械驱动装置A (10)的电机(13)、传动丝杠和水平移动滑块板带动下可做水平运动。水平移动滑块与顶锻油缸
(10)构造安装在一起。顶锻油缸(9)的下端安装设置有对接圆钢棒焊接导电夹持工装卡具
(11)0
[0046]该设备的阳极钢爪横梁的焊接执行机构由机械驱动装置B(14)和焊接导电夹持工装卡具(15)所组成。其机械驱动装置B (14)为滑动平台式结构，其滑动平台(20)安装在机架底座(8)的滑道上，在液压油缸(21)或电机传动丝杠的带动下可做前后移动，滑动平台(20)上设置有阳极钢爪横梁导电夹持工装卡具(15)，其钢爪横梁导电夹持工装卡具
(15)一侧固定在滑动平台(20)上，另一侧可在液压油缸(16)的往复推动下，进行水平夹紧运动，对阳极钢爪横梁(2)实施导电夹紧作业。
[0047]在修复双阳极的铝导杆⑴阳极钢爪横梁(2)作业时，将其倒放，使铝导杆⑴置放在基础(19)的地坑中，阳极钢爪横梁(2)置放在滑动平台(20)上，并用导电夹持工装卡具(15)将其夹紧，实施焊接导电连接。
[0048]在进行焊接作业时，其安装在底座(8)上机械驱动装置B (14)的液压油缸(21)推动滑动平台(20)和阳极钢爪横梁(2)进行水平前后运动。
[0049]其安装在机架横梁(5)上的机械驱动装置A(1)，带动对接圆钢棒导电夹持工装卡具(11)和顶锻油缸(9)进行左右水平运动。当通过控制调整，使对接圆钢棒(3)与阳极钢爪横梁⑶焊接点对中后，就可启动顶锻油缸(9)，对阳极对接圆钢棒(3)与阳极钢爪横梁(2)实施闪光碰焊连接。
[0050]在实施过程中，阳极钢爪横梁的焊接导电装置可安装设置在铝导杆上。
【权利要求】
1.阳极钢爪立式碰焊机，由焊接变压器、焊接执行机构、焊接顶锻油缸、液压系统、电气控制系统、水冷系统所组成，其特征是:该设备为立式机架结构，该机架上设置有可带动焊接执行机构圆钢棒焊接导电夹持工装卡具位移的机械驱动装置A、可带动焊接执行机构阳极钢爪横梁导电夹持工装卡具位移的机械驱动装置B，该设备的焊接顶锻油缸安装在机械驱动装置上。
2.依据权利要求1所述的阳极钢爪立式碰焊机，其特征是:该设备采用2台400KVA-800KVA的交流变压器并联，或采用2_3台300KVA-650KVA的硅整流直流变压器并联作为焊接变压器，其焊接变压器的两个输出导电极端头分别和两个导电焊接夹持卡具相连接，在进行焊接作业时，一个导电加焊接持工装卡具与接长圆钢棒相连接，另一个导电加焊接持工装卡具与阳极钢爪横梁或铝导杆相连接，使两个导电焊接夹持工装卡具之间，通过阳极钢爪横梁、对接圆钢棒一个串联焊接电路，致使圆钢棒与阳极钢爪横梁接口处，在顶锻装置油缸的推力作用下，产生闪光电阻焊接效应。
3.依据权利要求1所述的阳极钢爪立式碰焊机，其特征是:该设备机架上设置有可带动圆钢棒焊接导电夹持工装卡具进行位移的机械驱动装置A，在进行焊接作业时，通过该机械驱动装置A，可调整对接圆钢棒端头与阳极钢爪横梁焊接接口处的水平位置，将二者进行对中定位，实施顶锻对接闪光焊接。
4.依据权利要求1所述的阳极钢爪立式碰焊机，其特征是:该设备机架上，设置有可带动阳极钢爪横梁导电工装卡具位移的机械驱动装置B，在进行焊接作业时，通过该机械驱动装置B，可调整阳极钢爪横梁焊接口与对接圆钢棒焊接端头之间的水平位置，将二者进行对中定位，实施顶锻对接闪光焊接。
5.依据权利要求1所述的阳极钢爪立式碰焊机，其特征是:该设备的顶锻装置或称顶升油缸，即可安装在带动圆钢棒焊接导电夹持工装卡具移动的机械驱动装置A上，与其组合成为一个部件；又可安装在可带动阳极钢爪横梁工装卡具位移的机械驱动装置B上，与其组合成为一个部件。
6.依据权利要求1所述的阳极钢爪立式碰焊机，其特征是:该设备推动导电夹持工装卡具上下运动的顶锻油缸，在进行焊接作业时，即能推动焊接工件进行垂直顶锻焊接动作，同时，又可在机械驱动装置的驱动下，与焊接导电夹持工装卡具同步进行水平移动。
7.依据权利要求1所述的阳极钢爪立式碰焊机，其特征是:该设备可带动圆钢棒焊接导电夹持工装卡具进行位移的机械驱动装置A，即可安装设置在机架上部，亦可安装设置在机架下部；同理，该设备可带动阳极钢爪横梁导电夹持工装卡具B位移的机械驱动装置，即可安装设置在机架上部，亦可安装设置在机架下部。
【文档编号】B23K11/36GK204171525SQ201420469798
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】高伟, 高德金 申请人:高伟