磁选机介质盒焊接工艺及设备研究

发布时间：2020-11-22 03:11

　　 介质盒是磁选机的核心部件,决定磁选机选矿的纯度和效率。目前磁选机介质盒采用非熔化极氩弧焊,由人工焊接完成,不但生产效率低、劳动强度大、产品合格率低,而且氩弧焊对工人眼睛以及皮肤的伤害非常严重。因此,设计一台焊接效率高、焊接质量好、合格率高的介质盒焊接设备对减小工人劳动强度,降低企业成本,提高企业竞争力具有重要意义。介质盒是由三块镍铁合金板和若干软磁合金棒组装而成,目前人工焊接采用的焊接工艺都是根据经验进行选择,焊接质量差,产品合格率低。因此,本文首先研究焊接电流、焊接速度、氩气流量、喷嘴直径、弧压等焊接工艺对焊接质量的影响,然后选出对焊接质量影响较大的三个工艺参数(焊接电流、焊接速度、弧压),采用正交试验法对其进行优化,确定最优焊接工艺参数,最后通过实验验证工艺优化结果。由于介质盒焊接顺序对介质盒焊接变形量有较大影响,所以本文首先使用有限元分析软件ANSYS对介质盒合金板单道焊缝的温度场、应力场和变形场进行分析,得出TIG焊接对介质盒合金板应力和变形的影响,然后利用非线性有限元分析方法对介质盒合金板不同焊接顺序进行仿真分析,定性的比较不同焊接顺序下介质盒合金板的纵向变形量和横向变形量,得到最小形变量的焊接顺序,最后通过实验验证仿真分析的结果。经过对介质盒结构、焊接工艺和质量分析,本文设计了介质盒专用直角坐标焊接设备。该设备采用移动龙门式双臂双焊枪对称的机械结构,能够实现介质盒双面对称位置的同时焊接,减小了介质盒焊接变形,提高了焊接效率。焊接设备采用滚珠丝杠、齿轮齿条、直线滑轨等机械结构和伺服电机实现X轴、Y轴、Z轴三个方向的直线运动,开发成本低,运动精度高。为降低开发成本,缩短开发周期,本文采用模块化设计的方法对焊接设备的控制系统进行设计,分别完成主控模块、弧压采集模块、弧压调距模块、人机交互模块的设计。由于介质盒焊接热变形导致弧压(焊枪钨极到焊点的距离)非线性变化,影响焊接质量,所以本文进行弧压调距系统的设计。弧压调距系统通过检测弧压来调节焊枪钨极到焊点的距离(弧压与钨极到焊点的距离成正比例关系),使其稳定在合理的范围。弧压调距系统采用LMS滤波算法(最小均方自适应滤波)和专家PID控制算法,实现对焊接弧压精准测量和调节,并使用matlab软件建立弧压调距系统的函数模型,进行仿真分析。通过实验得出其弧压控制精度达到±1V。
【学位单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD457;TG457.2
【部分图文】：

介质盒焊接是将磁棒两端分别焊接在软磁合金板的表面（如图1.1（b）所示），对工人的焊接技术要求较高，而且，采用的 TIG 焊接方式对工人皮肤和呼吸道损伤较大。根据调查，国内磁选机生产厂家熟练的焊接工人每小时最多能够焊接 3～5 个介质盒，焊接速度较慢，且焊接质量差，合格率低。（a）介质盒焊前图（b）介质盒焊后效果图图 1.1 介质盒焊接前、后效果图焊接过程就是材料屈服过程，它具有三个明显的特征：多变、瞬态、高温热集中，介质盒的焊接过程中会产生残余应力和焊接变形。焊接残余应力对介质盒的结构和工作

介质盒三维图

ず附拥?3 到 4 倍；焊瘤缺陷 焊漏缺陷 漏焊缺陷图 2.2 焊接缺陷图2.2 介质盒焊接方式的选择焊接是工业生产中常用的加工方式，目前，常用的焊接方式有：手工电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、金属极氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、激光焊等。不同焊接方式的特点及适用场合如下：（1）手工电弧焊。手工电弧焊操作灵活，使用性广泛，但是劳动强度大，质量稳定性差；适于焊接 3mm 以上的碳钢、铝和低合金钢等。（2）埋弧焊。埋弧焊焊接速度要比手工电弧焊快，是其焊接速度的 3 至 5 倍；焊接质量高，劳动强度低；适合焊接长直位置的横焊缝；常用于焊接合金钢和碳钢的中、厚板。（3）金属极氩弧焊和钨极氩弧焊。焊接速度快，焊接表形相对较小，明弧便于操作；适用于焊接易氧化的铝、钛及其合金，以及镍铁合金、不锈钢等。
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本文编号：2894015