一、 堆焊概述
1.1 內(nèi)孔典型堆焊專機一覽
1.2 堆焊要求：
1978 年，ABB 維高格雷（Vetco Gray）研發(fā)了 Grayclad 耐腐蝕堆焊法，在低合金鋼表面堆焊特種合金、不銹鋼以滿足耐腐蝕需要，由于此種工藝其巨大的經(jīng)濟性，因而在全世界被廣泛應用。據(jù)不同的工作環(huán)境要不然求，堆焊的材料包括 Cr-Mo 鋼、不銹鋼、雙相不銹鋼、超級雙相鋼、inconel 625，incoloy825、鋁青銅，蒙乃爾銅鎳合金、Stellite 6 斯太立硬合金等。典型應用行業(yè)核工業(yè)，海洋工程，石油行業(yè)，煤炭，鍋爐等。
堆焊由于其應用于各種特殊場合，有以下要求：
? 為保證表層金屬的特殊性能，表面堆焊要求母材稀釋率低,
? 選用熱輸入量低的焊接工藝。
? 盡可能采用全自動堆焊，減少人工因素。
? 因堆焊材料昂貴，要求低運成本的焊接工藝
1.3 各種堆焊的工藝稀釋率比較
表面堆焊的方法有很多種焊接工藝，
選擇何種堆焊工藝，應按照以下條件：
a) 堆焊面積
b) 焊接可達性
c) 合金類型，堆焊的厚度和堆焊材料的化
學成份
d) 焊接位置
e) 檢測接受標準
1.4 fronius 與堆焊
Fronius 公司是歐洲著名的焊接設備制造商，其堆焊歷史可追溯到 1985 年，當時蘇格蘭開采北海油田，為抗海洋腐蝕，采油用的閥門需要內(nèi)壁堆焊，fronius 就開發(fā)出熱絲 TIG焊工藝，并制造出閥門內(nèi)孔堆焊的閥門堆焊專機（目前閥門堆焊的專機占據(jù)了世界 90%以上的市場，包括中國）。自此行業(yè)積累經(jīng)后，fronius 結合自已焊接工藝研發(fā)優(yōu)勢，針對各行業(yè)開發(fā)出不同形式的堆焊專機，并率先將適合的先進工藝用在堆焊專機上，比如：熱絲 TIG堆焊工藝（上鍋，哈鍋，中國閥門行業(yè)..）;CMT MIG/MAG 堆焊（中國煤機行業(yè)）；激光-MIG復合焊堆焊工藝等，滿足堆焊行業(yè)高質(zhì)量，低稀釋率的耐腐或耐磨等特殊要求。本文介紹 5款堆焊專機，用于不同的工件的堆焊。
二、 專機一：工件不動，焊槍無極轉(zhuǎn)動堆焊專機 ETR-S
2.1 ETR-S 設備用途：
2.2 運行描述：
Fronius 公司的 ETR-S 熱絲 TIG 自動堆焊設備，專門設計用于內(nèi)孔堆焊,系統(tǒng)由脈沖 TIG焊電源，加熱焊絲的電源，十字操作架，回轉(zhuǎn)焊槍的機構，焊槍，系統(tǒng)控制器六大部份組成。堆焊的工作過程：由 CNC 數(shù)控的系統(tǒng)控制器 FPA9000 進行預先編程，集中控制各種焊接參數(shù)、十
字滑架的運動、ETR-S 焊槍旋轉(zhuǎn)機構的轉(zhuǎn)動的軌跡。焊接時 ETR-S 焊槍旋轉(zhuǎn)機構帶動焊槍旋轉(zhuǎn)，按預先編定焊接軌跡進行圓孔內(nèi)壁焊，焊接過程中采有 AVC（弧長控制）技術，確保鎢針同工作的高度始終是一致的，對工件的不規(guī)則具有更好的容忍性。同時此套系統(tǒng)可手動將ETR-S 焊槍旋轉(zhuǎn)機構傾斜-45°~45°，用于斜孔的堆焊。
2.3 部件組成：
2.4 ETR-S 獨特的優(yōu)點：
ETR-S 焊槍旋轉(zhuǎn)堆焊系統(tǒng)是 fronius 的獨有的，焊接時
只需將工件放在地上，焊槍自動找中心，自動進行內(nèi)孔
堆焊。
? 焊接時工件是不動的，省去了定中心的時間
? 可以堆焊各種復雜形狀的孔或工件的外圓（如跑道
形，相貫孔）
? 采用熱絲 TIG 焊工藝，稀釋率可控制在 5%
? 最小可堆焊的孔徑為 35mm
? 一次堆焊深度可達 2 米
? 3D 可視化操作，適用 CAD/CAM 圖紙
? 可堆焊圓平面，錐形工件，球形工件
? 可焊接彎管接頭
三、 專機二：3 ～ 12m 長管內(nèi)孔堆焊專機 FCW-PⅠ
3.1 FCW-P Ⅰ設備用途：
3.2 運行描述：
Fronius 公司的 FCW-PⅠ管子內(nèi)壁堆焊機專為口徑小，且長度超過 3m 的管子而設計的，因為此種長度和直徑的管子，因空間原因和焊槍過長產(chǎn)生撓度的原因，以前是無法施焊的。FCW-PⅠ采用特殊的加長焊槍，長度依據(jù)工件的要求，一般為 3-12 米，整個堆焊系統(tǒng)長度約
30 米。為增加加長焊槍的鋼性，且又兼顧焊槍的可達性，此套堆焊系統(tǒng)采用鋼絲繩作焊槍移動導軌。FCW-P 長管內(nèi)壁堆焊專機主要由空心轉(zhuǎn)臺，焊槍移動機構，桶絲移動機構，2 個滾輪式的支承，鋼絲繩焊槍導軌，兩臺 TIG 焊接電源，兩臺熱絲電源，兩臺送絲機，兩把內(nèi)孔堆焊槍，1 臺堆焊控制系統(tǒng)組成。焊接時，鋼管夾緊在空心轉(zhuǎn)臺上，下部由兩個支承式滾輪作支承，兩把焊槍支承在鋼絲繩式導軌上。焊接時，轉(zhuǎn)臺帶動管子作周向運動，移動機構推動兩把焊槍在鋼絲繩導軌上在管內(nèi)作縱向移動，兩把熱絲 TIG 焊槍一前一后進行施焊，2 把焊槍同時熔化 4 根焊絲，焊接過程 AVC 自動控制電弧高度，整個焊接過程由 FPA2003 堆焊控制系統(tǒng)集中控制。
3.3 部件組成：
3.4 FCW-PⅠ 獨特的優(yōu)點：
? 可焊接小口徑（109 -500mm），長度確良 3-12m 管道內(nèi)孔堆焊
? 熱絲 TIG 焊工藝，稀釋率低
? 可實現(xiàn)雙槍雙絲焊或雙槍四絲焊，一次可焊接兩層焊縫，焊接效率高
? 可可帶動 4 個桶絲（250 磅）焊接，節(jié)省焊絲材料（因焊槍較長，盤絲會造
成浪費）
? 采用熱絲 TIG 焊工藝，稀釋率可控制在 5%
? 焊接速度可以達 70cm/min，焊接效率高
? 成熟的標準產(chǎn)品，并在多個客戶處得到應用
四、 專機三： FCW-PⅡ CMT 管內(nèi)孔堆焊專機
4.1 FCW-PⅡ CMT 設備用途：
4.2 FCW-PⅡ CMT 運行描述
Fronius 公司的 FCW-PⅡ管子內(nèi)壁堆焊機專為口徑大，且長度不長的管子而設計的，由于此套系統(tǒng)采用最新的 CMT MIG/MAG 焊工藝，因而具有高效（達 6Kg/h，是熱絲 TIG 焊熔敷效率的 2.5 倍以上），高的焊接質(zhì)量（低飛濺，低稀釋率）,極高的性價比。
FCW-P 長管內(nèi)壁堆焊專機主要由空心轉(zhuǎn)臺，十字滑架，擺動機構，CMT 焊接電源，系統(tǒng)控制器組成。焊接時，夾在轉(zhuǎn)臺上的管子旋轉(zhuǎn)，焊槍作步進的縱向運動，焊接過程據(jù)需要可作各種擺動。
4.3 部件組成：
4.4 FCW-PⅡ CMT 的優(yōu)點：
? 低的熱輸入量
? 非常穩(wěn)定的電弧；真正的無飛濺焊接
? 焊接變形小
? 堆焊焊縫稀釋小（第一道焊縫稀釋率< 5%)
? 焊接效率高熔敷效率，高達6Kg/h（同 TIG 相比焊接速度有 2～3 倍的提高）
? 與 MAG 堆焊工藝相比，相同的送絲速度（如 12m/min），MAG 需要 300A電流，CMT 僅需 180A 電流，相應地熱輸入量也較小
? 低的使用成本（小的堆焊厚度就可滿足要求，節(jié)省焊絲；焊后處理，節(jié)省氣電……
五、 專機四： FCW-PⅢ CMT 單管外壁堆焊專機
5.1 FCW-PⅢ CMT 設備用途：
5.2 FCW-PⅢ CMT 運行描述
Fronius 公司的 FCW-PⅢ CMT 是設計用于小口徑，大長度的管子外壁堆焊，焊接這種類型的管徑，焊接速度越快，熱輸入量越低是首先。因而在此套系統(tǒng)中采用了 2 臺 CMT 焊機進行單管焊接，以提高焊接效率，降低管子的變形。
FCW-PⅢ CMT 管子外壁堆焊系統(tǒng)，是由臥式鋼結構底座，底部帶可調(diào)節(jié)高度裝置，在底座一側(cè)可安裝帶通孔 FRT 轉(zhuǎn)臺（通孔用于接冷卻水管），在底座縱方面安裝了線性導軌，線性導軌可安裝兩個 FWD Head 120 環(huán)帶傳動行走機構；尾部轉(zhuǎn)臺安裝在 12m+1mm 的位置，圓管支承和把持共 6 個；焊接時，將需堆焊的長管子夾持在轉(zhuǎn)臺上，兩端接上冷卻水，將兩把焊槍旋轉(zhuǎn)至管件上方，手工調(diào)節(jié)焊槍高度和角度，然后通過 FPA2003 手持式遙控器設定焊接參數(shù)及轉(zhuǎn)動速度，即可雙槍焊接。
5.3 部件組成：
5.4 FCW-PⅢ CMT 的優(yōu)點：
? 焊接效率高。
? 專機采用雙 CMT 焊槍堆焊，焊接效率比單槍快了一倍
? CMT 堆焊工藝可提高焊接速度。同普通 MAG 焊相比，相同的送絲速度(即熔敷率)，CMT 需用的電流小很多。例如：送絲速度 12m/min，MAG 需要 300A電流，CMT 僅需 180A 電流。
? 低的焊縫稀釋率，高抗腐蝕性能CMT 工藝熱輸入量低，熔化效率高，意味著稀釋率小。在德國 unlig 公司試驗數(shù)據(jù)：打底層焊縫稀釋率小于 5%(100%Ar);蓋面層稀釋率小于 1%
? 美觀的焊縫表面質(zhì)量
a) CMT 低的電壓特性，熔池在立向下位置容易控制，成形和顏色都優(yōu)于普通MAG 焊
b) CMT 焊接時極低的飛濺
? 焊接變形少，焊后矯正工作量降低
a) 管內(nèi)通水冷卻，加強散熱，減少工件焊接變形
b) 采用低熱輸入量 CMT 工藝（相比 MAG，熱輸入量少 15-30%），有利于減少工件變形
? 節(jié)約材料，降低生產(chǎn)制造成本
a) 傳統(tǒng)的 MAG 堆焊，由于稀釋率過大，通常需要更厚的堆焊層才能滿足耐腐蝕要求。而用 CMT 工藝熱輸入低，稀釋率小，堆焊層可以更薄。這意味著節(jié)省了昂貴的鎳基焊絲，也同時節(jié)省了時間和能源消耗。
b) 更高的熔敷效率意味著節(jié)省了電能和氣體
? 運行穩(wěn)定，安全可靠
a) 同人工焊相比，專機焊接質(zhì)量更穩(wěn)定，質(zhì)量重復精度高
b) 焊機采用推-拉絲設計，拉絲機構選用的是交流伺服馬達，送絲平穩(wěn)
c) CMT 工藝焊接過程中不停進行送絲-回抽，機械式調(diào)節(jié)弧長，不易受工件表面（如灰法，銹..）及焊槍擺動的影響，電弧穩(wěn)定。
六、 專機五： FLC 20 Fin-Tube 膜式壁堆焊專機
6.1 FLC 20 Fin-tube 設備用途：
6.2 FLC 20 Fin-tube 運行描述
Fronius 公司的 FLC 20 Fin-tube 是設計用于膜式壁堆焊，焊接這種類型的產(chǎn)品，焊接速度越快，熱輸入量越低是首先。因而在此套系統(tǒng)中采用了 2 臺 CMT焊機進行焊接，以提高焊接效率，降低管子的變形。
FLC 20 Fin-tube 膜式壁上下兩個橫梁，在橫梁之間安裝了一根立柱，立柱上帶有行走軌道，由一臺重載型的行走小車，在立住上進行立同下移動。焊接時將連接好水循環(huán)的水冷壁吊裝在基座上，通過專機控制器將立向滑軌移到需焊工件上方，調(diào)節(jié)行走小車至需焊工件的頂部，雙槍開始立向下焊接。焊接過程中焊槍作橫向擺動。當一道焊縫結束后，通過小車在橫向軸的位置或者立向滑軌的位置進行第二道焊接。
6.3 部件組成：
6.4 FLC 20 Fin-tube 的優(yōu)點：
Fronius 專機通過成熟的膜式堆焊專機結合目前世界上最先進的 MIG 焊接工藝-CMT 冷金屬過渡工藝，為高質(zhì)量的堆焊提供了重要的保障，它具有如下的優(yōu)點：
? 焊接效率高。
? 專機采用雙 CMT 焊槍堆焊，焊接效率比單槍快了一倍
? CMT 堆焊工藝可提高焊接速度，尤其是在立向下的焊接位置。同普通 MAG焊相比，相同的送絲速度(即熔敷率)，CMT 需用的電流小很多。
? 低的焊縫稀釋率，高抗腐蝕性能
? 立向下焊接，熔深淺，母材熔化少，焊縫稀釋率低
? CMT 工藝熱輸入量低，熔化效率高，意味著稀釋率小。在德國 unlig 公司試驗數(shù)據(jù)：打底層焊縫稀釋率小于 5%(100%Ar);蓋面層稀釋率小于 1%
? 美觀的焊縫表面質(zhì)量
? 擺動焊接，焊縫平坦美觀
? CMT 低的電壓特性，熔池在立向下位置容易控制，成形和顏色都優(yōu)于普通MAG 焊
? CMT 焊接時極低的飛濺
? 焊接變形少，焊后矯正工作量降低
? 管內(nèi)通水冷卻，加強散熱，減少工件焊接變形
? 立向下焊接，減少了焊接電流要求，有利于減少工件變形
? 采用低熱輸入量 CMT 工藝（相比 MAG，熱輸入量少 15-30%），有利于減少工件變形
? 節(jié)約材料，降低生產(chǎn)制造成本
? 傳統(tǒng)的 MAG 堆焊，由于稀釋率過大，通常需要更厚的堆焊層才能滿足耐腐蝕要求。而用 CMT 工藝熱輸入低，稀釋率小，堆焊層可以更薄。這意味著節(jié)省了昂貴的鎳基焊絲，也同時節(jié)省了時間和能源消耗。
? 更高的熔敷效率意味著節(jié)省了電能和氣體
? 運行穩(wěn)定，安全可靠
? 同人工焊相比，專機焊接質(zhì)量更穩(wěn)定，質(zhì)量重復精度高
? 焊機采用推-拉絲設計，拉絲機構選用的是交流伺服馬達，送絲平穩(wěn)
? CMT 工藝焊接過程中不停進行送絲-回抽，機械式調(diào)節(jié)弧長，不易受工件表面（如灰法，銹..）及焊槍擺動的影響，電弧穩(wěn)定。
? 立向行走小車除蝸輪傳動外，還有鋼絲吊掛機構。另外系統(tǒng)還有上下限位開關以及防墜安全保護功能
