前言 　　在超導(dǎo)材料生產(chǎn)的工藝流程中，電極焊接時(shí)非常重要的一環(huán)，一方面要滿足不能被氧化、充分保證材料的純度，另外一方面也要提高工作效率并降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。過(guò)去很長(zhǎng)的一段的時(shí)間內(nèi)，我國(guó)超導(dǎo)材料的生產(chǎn)過(guò)程中均采用在大氣環(huán)境的氬弧焊接，但效果始終不是很理想，還經(jīng)常造成鎢極夾雜。為了很好地解決這一問(wèn)題，我公司設(shè)計(jì)并制造完成了一種綜合利用等離子焊槍和氬弧焊槍的焊接設(shè)備。設(shè)備主體上配有兩把固定式等離子弧焊槍，一把手持式等離子弧焊槍、一把手持式氬弧焊槍、四套電極專用卡具，可靈活方便的進(jìn)行各種方式的焊接。專門適用于焊接鎢、鉬、鉭、鈮、鈦、鋯、鉿等難熔及活潑金屬電極及構(gòu)件,還可作為鑄件缺陷補(bǔ)焊、以及熔化中間合金小鑄錠供制備合金電極使用，還可制備小鑄錠供理化分析使用，其用途廣泛，操作靈活,使用方便，是真空自耗電弧爐、EB爐的必備輔助設(shè)備。 主要用來(lái)用在生產(chǎn)工藝過(guò)程中經(jīng)過(guò)抽真空后充氬氣進(jìn)行保護(hù)的條件下實(shí)現(xiàn)工件的縱向焊縫和環(huán)焊縫的焊接，并保證其焊接質(zhì)量的良好以及焊接過(guò)程的連續(xù)性。 一、設(shè)備主要的技術(shù)指標(biāo)如下： （1）環(huán)縫焊接速度、縱縫焊接速度均要求在一定范圍內(nèi)可調(diào); （2）固定式等離子焊槍功率：35KW/支； （3）起弧方式選擇高頻起弧，從而有效避免鎢或銅的夾雜； （4）最大空載電壓65V，負(fù)載持續(xù)率100%； （5）焊接電流為200～1000A,可連續(xù)調(diào)節(jié) （6）空爐極限真空度 ≤1＊10-1pa （7）環(huán)縫焊接速度：100-200 mm/min （8）旋轉(zhuǎn)最大速度：3轉(zhuǎn)/min （9）縱縫焊接速度：100-300mm/min 二、系統(tǒng)介紹 2.1 計(jì)算運(yùn)動(dòng)關(guān)系公式 分別實(shí)現(xiàn)縱焊縫和環(huán)焊縫的焊接其中縱焊縫焊接時(shí)的運(yùn)動(dòng)如下圖示： 根據(jù)材料的外形尺寸（所焊接工件為近似六棱體）及焊接速度，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出環(huán)縫焊接時(shí)，焊槍的運(yùn)動(dòng)關(guān)系如下公式： h=｛ 117/cos（α-27.15）, α∈[0,54.3]｝ ,｛131.5, α∈[0,54.3]｝ 其中,h代表焊槍頭的位移參數(shù), α為焊槍完成焊縫對(duì)中后，與該環(huán)縫切線方向的夾角，其取值范圍是經(jīng)過(guò)工藝摸索得出范圍中的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。經(jīng)過(guò)工藝試驗(yàn)，能夠滿足工件焊接質(zhì)量要求。工件旋轉(zhuǎn)一圈,上述運(yùn)動(dòng)關(guān)系重復(fù)4個(gè)周期. 在工作過(guò)程中,焊槍頭至工件表面的距離與設(shè)定距離的誤差不大于1mm; 2.2工作過(guò)程描述： 2.3控制系統(tǒng)提供的參數(shù)指標(biāo): 焊槍轉(zhuǎn)臺(tái)檢測(cè)信號(hào)中電壓信號(hào)和電流信號(hào)均為4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào); 位置反饋信號(hào)為27-44V的直流信號(hào)； 電機(jī)通過(guò)滾珠絲杠傳動(dòng)焊槍頭的直線運(yùn)動(dòng)，螺距P=7mm； 三、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 下面主要介紹以FP∑及交流伺服電機(jī)為核心的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理（以定槍1的控制為例）。 1、系統(tǒng)原理框圖： 由于焊槍定位精度要求高，其閉環(huán)控制系統(tǒng)需要將實(shí)時(shí)檢測(cè)信息及時(shí)反饋到控制端，因此中間環(huán)節(jié)及外界干擾影響比較小，精度相對(duì)要高很多，而它附帶的數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)滿足要求，而且內(nèi)設(shè)位置環(huán)可和多種上位控制機(jī)相配接。伺服電機(jī)和控制方式的選擇是關(guān)鍵。 2、伺服驅(qū)動(dòng)器1用于接收來(lái)自PID控制模塊的響應(yīng)輸出信號(hào)，并接收來(lái)自PLC中模擬信號(hào)，進(jìn)行比較，驅(qū)動(dòng)電機(jī)按照實(shí)際中的位移傳感器及電壓變送器的反饋信號(hào)變化，進(jìn)行焊槍位置的調(diào)整，其具體接線原理如下： 3、在焊槍定位控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了PID控制模塊1，通過(guò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)豍ID參數(shù)調(diào)節(jié)，從而可以得到各種輸出響應(yīng)特性，其具體原理接線圖如下： 四、軟、硬件結(jié)構(gòu)組成 3.1軟件系統(tǒng)要求： 軟件設(shè)計(jì)中能完成系統(tǒng)自檢、參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)手動(dòng)切換、界面友好，軟件應(yīng)具有良好的操作性和維護(hù)性。顯控屏的軟件開(kāi)發(fā)采用組態(tài)軟件EasyBuilder500，PLC采用SYSMAC-CPT進(jìn)行開(kāi)發(fā)。 3.2硬件構(gòu)成：通過(guò)一個(gè)MT510T的10.4” TFT控制屏對(duì)C200H-CPU32-E進(jìn)行操控，并配以PID控制模塊、模擬量輸入模塊構(gòu)成。采用這種所有參數(shù)可以全部通過(guò)軟件設(shè)置，便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。 五、結(jié)束語(yǔ) 本設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造難度在目前國(guó)內(nèi)同等用途的設(shè)備中獨(dú)一無(wú)二的，采用了國(guó)內(nèi)最大的可控硅整流電源，焊接材料及工藝的特殊性增加了其對(duì)控制系統(tǒng)要求,同時(shí)也集成了固定槍和手動(dòng)槍的全部動(dòng)作，并實(shí)現(xiàn)其控制系統(tǒng)的最大程度的自動(dòng)化，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，焊槍起弧容易、弧壓反饋準(zhǔn)確、位置控制精確，但是由于材料的六棱外形，我們對(duì)定槍結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)乜s小化，并更換的較小直徑的鎢電極，目前該設(shè)備已經(jīng)順利投入使用，能夠充分保證焊接質(zhì)量。