三冷酸軋激光焊機的故障分析與改進

□ 王 露 □ 徐 揚 □ 寧喜文 □ 張均湖 □ 徐海軍 □ 楊 琳 □ 程 茂

武鋼設備維修總廠 武漢 430083

米巴赫激光焊機的作用是在2 min內將兩卷鋼卷焊接起來，使酸軋線實現連續生產，為酸軋線生產一流品質的汽車板和高檔家電面板提供保證。激光焊機是酸軋生產線的重要設備，焊接質量高，速度快，涉及專業廣泛，精度要求高。該設備自投產以來，由焊機故障造成的停機占整個酸軋線故障的比例較大。因此，降低焊機平均故障時間，對加快生產產能的釋放和產品質量的全面提升，具有十分重要的意義。

1 焊機故障原因分析

通過對2010年7月至12月酸軋焊機故障時間進行跟蹤調查，根據統計結果可得：月平均故障時間為162 min，電氣故障率為25%，激光故障率為26%，機械故障率為37%,動力、液壓、自動化等故障率均小于5%（見表1），所以前三項是直接造成焊機故障率高的重要因素。經統計分析，有5個原因是造成激光焊機故障的主要原因。

表1 焊機故障原因統計分析

1）激光輸出鏡報警頻繁。激光焊機激光器的吹掃，原設計是用壓縮空氣對輸出窗進行冷卻和清潔，由于現有壓縮空氣的純凈度滿足不了激光焊機激光器高精密度的要求，導致激光器輸出鏡的光導系統經常被污染，嚴重影響了焊機激光輸出功率的穩定及焊接質量，降低了輸出鏡的使用壽命。

2）下焊輪噴嘴易損。焊機上下焊輪保護氣體噴嘴給焊縫提供氦氣吹掃，防止空氣接觸焊縫而造成氧化，其作用對焊縫質量至關重要。由于激光焊火花結渣堆積，致使下焊輪噴嘴堵塞，下焊輪運轉時焊渣擠壓噴嘴造成噴嘴撞斷，從而引起故障停機。

3）焊接小車行走輪破損。2010年9月至2011年1月點檢發現焊接小車配電柜行走輪連續破裂，使用周期不到半年，4個行走輪均已損壞，嚴重影響了焊接小車的正常運行。由于更換行走輪操作空間有限，且步驟繁瑣，造成了較長時間的故障停機。

4）現場環境污染。（1）焊接小車行走精度偏差：由于酸軋焊機區域粉塵污染較大，焊接小車行走軌道被粉塵鐵屑污染附著，造成焊接小車行走精度偏差，從而影響焊縫質量。同時焊接小車行走輪磨損加快，使用周期縮短，最終導致故障停機。（2）冷卻系統報警頻繁：焊機冷卻水循環設備能循環帶走激光發射器、預加熱器和退火裝置工作時產生的熱量。由于冷卻器隔塵網被粉塵污染，致使冷卻系統報警，激光器不能正常工作。（3）電氣部件失效頻繁：焊機是自動化程度極高的設備，每一個傳感器和電路觸點都不容有閃失。由于現場環境污染，經常造成操作信號不到位和誤信號停機。

5）專業性較強，缺乏協調溝通。由于激光焊機同時涉及到機械液壓、電氣、動力制冷、激光、自動化控制及操作六大專業，故障原因很難查找，需要設備維護人員掌握較全面的專業知識。若信息溝通不暢、交流不夠，容易導致故障分析處理滯后，耽誤生產，影響各方面工作的推進。

2 針對原因制定對策

1）減少光路污染。在輸出鏡外表面改用氮氣吹掃，用專用高純度（99.999%）氮氣替代壓縮空氣，使密封的光路導管內形成正壓，避免不純凈的空氣進入光路導管污染輸出鏡表面，同時可以帶走輸出鏡表面熱量，避免輸出鏡熱變形而影響光路質量。加裝高純度的氮氣吹掃，凈化了吹掃氣體，確保了管道潔凈，增強了激光焊透性能，延長了輸出鏡使用壽命。現清潔度的測量檢測為575顆粒度/L，焊縫的質量得到了有力的保證。

2）根據下焊輪兩焊輪之間開口度的要求，重新改進了氦氣噴嘴的外形尺寸。①將氦氣噴嘴由直徑10 mm的圓弧面改為寬度為8 mm的平面；②將氦氣噴嘴嘴頭孔徑由3.5 mm改為2.5 mm；③將氦氣噴嘴嘴頭角度由30°改為20°。

焊機下焊輪噴嘴經改進后，噴嘴堵塞和噴嘴撞斷的故障已基本得到解決，噴嘴使用狀況良好，有效地保證了焊縫質量。

3）經分析查證，原裝配電柜行走輪材質是灰口鑄鐵，硬度高，脆性大，長時間負重運轉極易破損。現改用國產A3鋼替代，具有脆性小、韌性大、耐磨性強的特點。焊接小車配電柜行走輪經改進材質后，使用狀況完好，保證了焊接小車的正常運行，同時節省了大量人力物力，減少了故障時間。

4）原設計在焊接小車兩側行走輪上共安裝有6副行走輪保護罩，現在前后兩側行走輪保護罩上各加裝了1副含油毛氈軌道刮灰器（共4副）。并按10日為周期給毛氈加液壓油，以30日為周期拆卸清洗。通過焊機軌道刮灰器的安裝，延長了焊接小車行走輪的使用周期，保證了焊接小車行走精度，確保了焊縫質量要求。做好4路清潔維護工作。①維護水箱，清潔水路。2周更換1次防塵網，3個月換1次水加1次添加劑。②潤滑滑道，清潔道路。2周給各部位滑道加油1次，用壓縮空氣日吹掃設備1次。③擦拭傳感器，清潔通路。1周給各部位限位、編碼器、反光板擦拭1次，用壓縮空氣日吹掃設備1次。④清潔觸點，通暢電路。每2個月清潔吹掃1次配電柜內各電路觸點。經過4路清潔維護工作的實施，焊機的冷卻水質、機械潤滑、電器傳感器及觸點的暢通都得到了有效的保證，確保了焊機運行步序的正常。

5）建立新的焊機專業化管理模式，由專業人員主管焊機技術維護和管理工作。人員由機械液壓、電氣、動力制冷、自動化控制四個專業組成，同時和生產操作人員開展交流學習，并定期舉行培訓交流與技術攻關。利用作業區網絡化管理體系對焊機進行有效管理，并建立專檢信息、故障統計、故障分析等臺帳。在專業化管理模式下，做到了既有在線機組的縱向管理，又有專業化的橫向管理，加強了各專業的協調，適應了焊機精細化維護的特點（見表2）。

表2 制定對策與新維護方式后的故障時間

3 結束語

通過實施5大措施后,對激光焊機2011年1至8月故障時間進行了分類統計，激光焊機月平均故障時間為47 min，遠低于2010年月平均故障時間162 min。電氣故障時間由過去的40 min下降至15min，激光故障時間由過去的41 min下降至12 min，機械故障時間由過去的60 min下降至20 min。進一步提高了冷軋產品批量性生產的質量，滿足了用戶需求,贏得了信譽，并為我廠接管所有的激光焊機提供了借鑒的經驗，產生了較大的經濟效益和社會效益。

［1］ 西門子公司.激光焊機維護手冊［Z］.