储能式焊线机焊线质量影响因素分析.pdf

2 0 1 3 年6 月储能式焊线机焊线质量影响因素分析倪磊等 ‘4 5 _ 一 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 8 3 5 2 ．2 0 1 3 ．0 3 ．0 1 1 储能式焊线机焊线质量影响因素分析崇 倪磊唐胜赵鹏飞苏理彬邹永生廖帆 重庆顺安爆破器材有限公司 重庆北碚，4 0 0 7 1 3 [ 摘要] 试验研究了储能式焊线机相关性能参数、原材料质量、工装模具等对焊线质量的影响，对影响储能式焊 线机焊线质量的各因素进行了分析。控制焊线质量的措施控制爆破线柔软度，根据爆破线的差异及时调整储能 式焊线机相关技术参数，提高工装模具的精度和使用寿命等。 [ 关键词]引火元件储能式焊线焊线质量 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 2 引言 工业电雷管的引火元件药头主要有刚性药头和 弹性药头两种结构。刚性药头在生产时自动化程度 较高，电性能一致性较好，产品质量较为稳定，但其 生产工艺较为复杂，制造成本较高；弹性药头虽然存 在电性能一致性相对较差、生产自动化程度不高等 问题，但具有制造设备简单、工艺简便，生产成本较 低等特点引。我国半数的起爆器材生产厂家采用 的都是弹性药头结构的工业电雷管。弹性药头的焊 桥方式主要有手工和储能焊两种。本文将从储能式 焊线机以及原材料选择方面就影响储能焊线产品质 量的各种因素进行分析，以解决储能焊线机在使用 当中存在的桥丝电阻不稳、虚焊多，以及电引火药头 在贮存过程中电阻漂移等质量问题。 1 储能式焊线机工艺流程 储能式焊线机工艺流程如图l 。 人工排线入夹具H 较直与切齐H 压扁H 打直角 储能点焊H 烧余丝H 预弯定桥距H 送 I 堑丝皇堕型量卜I 堡些H 丕盒整虽型坠H 逋△鏖堂捌 图1 储能式焊线机工艺流程 F i g ．1 P r o c e s sf l o wo fe n e r g y p r e s e r v i n gw e l d i n gm a c h i n e 2 影响储能式焊线机焊线质量的因素M - 7 J 影响储能式焊线机焊线质量的因素有压扁形变 量、压合形变量、充电电压、焊头磨损情况、走车的精 确度等诸多因素。针对上述影响因素，工艺试验采 用的是X Y 厂产线芯直径为0 ．5 m m 的聚氯乙烯绝 缘爆破线；X A 厂产0 0 ．0 4 0 m m 、每米电阻值8 3 0 ～ 8 5 0 Q ／m 的镍铬电阻合金丝，档距为3 ．0 m m ；测量仪 表为K F 厂生产的精度为0 ．0 1 Q 的B P - - 2 0 0 0 型雷管 网络欧姆表。 2 ．1 压扁对焊线质量的影响 在其他焊接条件不变的情况下，在不同压扁形 变量下测试桥丝电阻 样本量n 2 0 ，见表1 。 表1 不同压扁形变量对桥丝电阻的影响 T a b ．1E f f e c to fd i f f e r e n tf l a t t e dv a r i a b l e s o nr e s i s t a n c eo fb r i d g ew i r e 由表1 可见，在一定的压扁形变量范围内，桥丝 电阻的精度和离散性较好，焊线质量较为稳定。在 未达到合适的压扁形变量时，由于桥脚压扁程度不 够，在焊接时，接触面积不够，焊接能量不足，压焊时 产生的残余应力会导致桥丝未焊接、焊接不牢、虚 焊，对桥头的电参数造成影响；超过形变范围后，随 着压扁形变量的增加，桥脚压扁薄面垂直方向的刚 性减弱，焊接后易产生波浪变形，导致桥丝电阻的精 度降低，离散性增大，焊线质量水平下降。因此，在 实际生产过程中，需将压扁的形变量控制在0 ．1 0 ～ 0 ．2 0m m 范围内为宜。 2 ．2 压合对焊线质量的影响 { I } 收稿1 3 期2 0 1 2 - 1 2 1 8 作者简介倪磊 1 9 8 7 ～ ，男，助理工程师。主要从事火工品生产工艺方面的研究。E - m a i l n i l e i l 9 8 7 0 6 1 6 1 2 6 ．t o m 万方数据 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 2 卷第3 期 在其他焊接条件不变的情况下，压扁形变量为 0 ．2 m m ，在不同压合形变量下测试桥丝电阻 样本 量／ t 2 0 ，见表2 。 表2 不同压合形变量对桥丝电阻的影响 T a b ．2E f f e c to fd i f f e r e n tp r e s s e dv a r i a b l e s o nr e s i s t a n c eo fb r i d g ew i r e 篡型塑竺一断线 琴銎最大值最，J 、值平均值极差标准差荔 由表2 可见，当压合形变量小于 或等于 2 倍 压扁形变量时，桥丝电阻的精度和离散性较好，焊线 质量较为稳定。当压合形变量大于2 倍压扁形变量 时，桥丝电阻的精度降低，离散性增大，焊线质量水 平下降。当压合形变量大于2 倍压扁形变量时，压 合时残余应力使得桥脚在对折压合后不能紧密接 触，导致在焊接时接触电阻增大，焊接质量受到影 响；当压合形变量小于 或等于 2 倍压扁形变量时， 对折桥脚接触良好，焊接时接触充分，焊接质量较 好。因此，在实际生产过程中，需将压合形变量控制 在小于 或等于 2 倍的压扁形变量范围之内。 2 ．3 充电电压对焊线质量的影响 在其他焊接条件不变的情况下，采用不同的充 电电压，测试桥丝电阻 样本量n 2 0 ，见表3 。 表3不同充电电压对桥丝电阻的影响 T a b ．3E f f e c to fd i f f e r e n tc h a r g i n gv o l t a g eo n r e s i s t a n c eo fb r i d g ew i r e 根据表3 可以看出，充电电压越大，其储存电能 越大，转换成的低电压脉冲电流也就越大，但低压脉 冲电流过大，就易导致桥丝烧断或发蓝，破坏其电性 能，对桥头的电参数造成影响；充电电压不足，其储 存电能不足，转换成的低电压脉冲电流也就越小，产 生的热量不足以对桥丝形成接触点熔融状态，导致 桥丝与脚线未形成接触点熔融状态焊接或焊接不 牢，造成虚焊较多，桥丝电阻不稳。因此，在使用储 能焊线机时，要根据不同的爆破线情况，选择合适的 充电电压范围，才能有效地提高焊线的质量，达到预 定效果。 2 ．4 焊头磨损对焊线质量的影响 在其他焊接条件不变的情况下，将焊头打磨平 整后，相隔不同时间测试桥丝电阻 样本量n 2 0 ，见表4 。 表4 不同时间间隔对桥丝电阻值的影响 T a b ．4E f f e c to fd i f f e r e n tt i m ei n t e r v a l o nr e s i s t a n c eo fb r i d g ew i r e 由表4 可见，随着焊头工作时间的不断增长，桥 丝电阻精度下降，电阻的离散性增大，焊线质量水平 下降。这是因为在焊接的过程中，电极一直处于高 温、高压的工作状态中，电极端面易氧化、受损，表面 起凹痕或凸起。焊头不平整，会导致焊头同桥脚焊 接时在凸起位置的焊接能量大，易在桥脚上产生放 电坑；在凹痕位置焊头与桥脚的接触面积不够，焊接 能量不够，造成焊接不牢、虚焊。因此，要保障焊接 质量，就应经常对焊头进行打磨，使之平整光滑，以 利于焊接。 2 ．5 焊线精度对焊线质量的影响 在其他焊接条件不变的情况下，改变焊线精度， 测试桥丝电阻 样本量凡 2 0 ，见表5 。 表5不同焊线精度对桥丝电阻的影响 T a b ．5E f f e c to fd i f f e r e n tw e l d i n gw i r ep r e c i s i o n o nr e s i s t a n c eo fb r i d g ew i r e 焊线 桥丝电阻／Q 断线 精度 最大值最小值平均值极差标准差率／％ 跑车位 m 2 ．4 5 一 一一 1 5 良好 2 ．6 92 ．6 12 ．6 40 ．0 80 ．0 2 10 由表5 可见，焊线精度能够直接影响焊头焊接 时接触点的位置。若走车的精度差，就会导致在焊 接时焊点位置偏差较大，焊线机的能量就不能够有 效地、均匀地传递到桥头上，造成局部桥脚压力过 大，焊点处桥丝受损，形成桥路上的薄弱环节，而其 余桥脚因受力较小，不能形成有效焊接，从而使桥丝 眈∞∞ 0 O O 0 O 2 0 O 8㈣肼吣 ≤0 万方数据 2 0 1 3 年6 月储能式焊线机焊线质量影响因素分析倪磊等 4 7 电性能受到影响。 走车精度差主要是因为夹具的尺寸精度不够， 走车位置容易发生变动，链条导轨组件中光电感应 小轴磨损变形导致走车位置不稳定，齿轮之间的啮 合存在间隙，在转动咬合过程中的公差累积等多方 面的因素。因此，可以从提高夹具精度、及时更换受 损光电感应小轴以及及时消除齿轮啮合累积公差等 方面解决走车精度差的问题。 2 ．6 捏档精度对焊线质量的影响 捏档精度是影响焊线质量的重要因素，机器可 以通过桥丝电阻测量装置和并桥装置来保证捏档精 度。当焊线工序完成后，由桥丝电阻测量机构测量 桥丝电阻是否在合格要求范围内，再通过信号将判 断结果传递给并桥装置。若判定合格，并桥装置上 的推档机构工作，对桥脚捏档后进入皮带机流入下 一步工序；若判定不合格，并桥装置上的推档机构不 工作，桥脚无法捏档，作为不合格产品，等待废品处 理。为确保焊线的质量及电阻精度，可将桥丝电阻 测量合格范围控制在2 ．4 2 ．7 f t 范围内，以保证全 线电阻极差1 Q 的要求。 3 爆破线对焊线质量的影响 3 ．1 不同柔软度对电阻废品率的影响 在其他条件不变的情况下，测试爆破线不同的 柔软度 用回弹角表征 对桥丝电阻废品率的影响 样本量n 2 0 ，见表6 。 表6 回弹角对桥丝质量的影响 T a b ．6E f f e c to fs p r i n g b a c ka n g l eo n t h eq u a l i t yo fb r i d g ew i r e 由表6 可知，当爆破线逐渐变硬，回弹角逐渐增 大时，其废品率随之增大，当回弹角大于6 5 。时，废 品率显著增高。这是因为随着爆破线硬度的增加， 在压扁、压合中应力残留较多，不易达到尺寸要求范 围，致使焊接不牢、虚焊较多，从而增大了废品率；理 论上说，爆破线越软，其焊接质量越好，但是爆破线 的采购价格也更高，增加了生产成本。因此，在爆破 线柔软度的选择当中，要兼顾成本和质量两个因素， 选择爆破线的回弹角在5 5 。一6 5 0 之间，废品率不 高，并且爆破线的采购成本也可接受。 3 ．2 桥脚柔软度差异对电阻废品率的影响 在其他条件不变的情况下，选择回弹角在5 5 。 ～6 5 。的爆破线，测试两桥脚柔软度差异情况对桥丝 电阻废品率的影响 样本量n 2 0 0 0 ，见表7 。 表7两桥脚回弹角差值对桥丝质量的影响 T a b ．7E f f e c to fs p r i n g b a c ka n g l ed i f f e r e n c e o ft w ob r i d g e so nt h eq u a l i t yo fb r i d g ew i r e 两桥脚回弹角差值／。 废品率／‰ 由表7 可见，当两桥脚之间的柔软度相差越大， 废品率也随之增大。这是因为焊线机在工作时，不 同硬度的爆破线所需的压扁、压合压力、焊接电压都 是不同的，而在排线的时候，没有办法保证两桥脚的 排列顺序的一致性，因而不能保证焊线机所调校的 各项参数能够满足焊线要求。通过在生产中的不断 摸索，当两桥脚回弹角相差在5 。以内时，废品率基 本可控，能够满足生产需要。 4 工装模具对焊线质量的影响 因D C Q H - - - 9 7 1 8 B 多功能式储能式焊线机为新 一代焊线机，采用群模焊线的方式，即先将2 0 发线 排到夹具中，然后再进入焊线机进行下一步操作，相 比较A 型机，整个焊线过程只需要1 人便可完成， 工效得到了提高，但对夹具的尺寸精度要求更为苛 严。 夹具的尺寸精度对焊线质量有较大的影响，对 比测试原配专用弹簧片式夹具和我公司设计的新式 盖板式夹具，连续工作5 日 样本量n 9 0 0 0 0 0 ， 弹簧片式夹具的桥丝电阻废品率为1 2 ％o ，盖板式夹 具为5 ％o 。使用盖板式夹具产生的电检废品率大大 地低于采用弹簧片式夹具。 这是因为原配的专用夹具由于结构较为复杂， 其固定塑料塞的弹簧片厚度较薄，弹簧片抗疲劳程 度差，因此反复使用中缩短了弹簧片的使用寿命，在 使用过程中易变形而精度下降，导致焊线时因对位 不准废品率大大地增加；盖板夹具比弹簧片式夹具 在尺寸精度上有了较高的优势，由于使用盖板将塑 料塞固定，使塑料塞不晃动，有效地避免了弹簧片夹 具的尺寸精度差、弹簧片易断而导致焊接对位不准 的问题，有效地提高了焊线质量。 5 效果及产品质量检测 将全电阻控制在4 ．3 ～5 ．3 1 2 范围内，连续2 0 个工作日测其废品率 样本量n 6 4 0 0 0 0 0 ，全电 阻废品率最大值为5 ．5 ％o ，最小值为2 ．5 ％o ，平均值 为3 ．9 ％o 。 取焊接合格的电引火元件，采用苦味酸钾系列 药头，药头大小为1 3 ～1 5 m g ，装配成8 号发蓝壳普 通瞬发电雷管5 0 0 发，按照相关规定要求，检测其相 关产品性能，结果见表8 。 万方数据 4 8 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 2 卷第3 期 表8 产品性能测试 T a b ．8 P e r f o r m a n c et e s to fp r o d u c t s 试验结果表明，产品质量能够符合G B 8 0 3 1 2 0 0 5 5 1 2 业电雷管标准的相关要求，且平均日废品 率可以控制在3 ．9 ％0 之内，满足生产需要。 6 结论 1 从焊线机自身相关工艺参数来说，根据爆破 线的不同，通过将压扁形变量、压合形变量、焊接电 压控制在适合范围内，保证焊线精度，及时打磨焊头 等手段对焊线质量予以控制。 2 从爆破线质量来说，要尽量选择柔软度较小 即回弹角较小 ，并且两桥脚回弹角相差不大的爆 破线使用。根据生产经验，爆破线的回弹角控制在 5 5 。一6 5 0 之间，两桥脚回弹角相差在5 。以内，采用同 厂家、同批次、同段别的爆破线，提高一致性以满足 焊线质量控制要求。 3 提高工装模具的精度，使之能够匹配焊线机 的生产需求，能够有效提高焊线质量水平。 参考文献 [ 1 ]冯建森．D C Q H - - 9 7 1 8 多功能储能式桥丝自动焊接机 及其应用[ J ] ．爆破器材，2 0 0 1 ，3 0 4 1 3 1 5 ． F e n gJ i a n s e n ．D C O H - 9 7 1 8m u l t i - f u n c t i o n a le n e r g y p r e ． [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] s e r v i n gb r i d g e w i r ea u t o m a t i cw e l d i n gm a c h i n ea n di t sa p p l i c a t i o n [ J ] ．E x p l o s i v eM a t e r i a l s ，2 0 0 1 ，3 0 4 1 3 - 1 5 ． 刘春根，廖凯峰，陈建国．刚性与弹性电引火药头性能 对比分析[ J ] ．江西煤炭科技，2 0 0 8 3 4 9 - 5 0 ． L i uC h u n g e n ，L i a oK a i f e n g ，C h e nJ i a n ’g u o ．C o m p a r a t i v e a n a l y s i so fp e r f o r m a n c eo fr i g i da n de l a s t i ce l e c t r i c i t y i g - n i t e dp o w d e r [ J ] ．J i a n g x iC o a lS c i e n c e ＆T e c h n o l o g y ， 2 0 0 8 3 4 9 ．5 0 ． 李富良，曹敏忠，王宪武．国内外工业电雷管结构及引 火药头部件的对比[ J ] ．爆破器材，2 0 0 7 ，3 6 4 1 3 1 6 ． L iF t d i a n g ，C a oM i n z h o n g ，W a n gX i a n w u ．C o m p a r i s o no n t h es t r u c t u r e so fi n d u s t r i a le l e c t r i cd e t o n a t o ra n dI t si g n i t - e ra th o m ea n da b r o a d [ J ] ．E x p l o s i v eM a t e r i a l s ，2 0 0 7 ，3 6 4 1 3 1 6 ． 刘自铴，蒋荣光．工业火工品[ M ] ．北京兵器工业出 版社，2 0 0 3 ． L i uZ i t a n g ，J i a n g R o n g g u a n g ．I n d u s t r i a lP y r o t e c h n i c s [ M ] ．B e i J i n g O r d n a n c eI n d u s t r yP r e s s ，2 0 0 3 ． 李富良，刘长江，曹敏忠，等．桥丝自动焊线机在工业 电雷管制造中的应用[ J ] ．爆破器材，2 0 0 3 ，3 2 8 2 1 2 3 ． L iF u l i a n g ，L i uC h a n g j i a n g ，C a oM i n g z h o n g ，e ta 1 ．A p - p l i c a t i o n so ft h eb r i d g ea u t o s o l d e r i n gm a c h i n ei nm a n u f a c t u r i n gc o m m e r c i a le l e c t r i cd e t o n a t o r [ J ] ．E x p l o s i v eM a t e r i a l s ，2 0 0 3 ，3 2 8 2 1 - 2 3 ． 欧仙荣．铜芯脚线储能焊接工艺方法改进[ J ] ．爆破器 材，2 0 1 2 ，4 1 4 2 3 - 2 5 ． O uX i a n r o n g ．T h ei m p r o v e m e n to fe n e r g y s t o r e dw e l d i n g p r o c e s so nc o p p e rw i r e [ J ] ．E x p l o s i v eM a t e r i a l s ，2 0 1 2 ，4 1 4 2 3 - 2 5 ． 国家质检总局．G B ／T1 8 0 1 4 - - 2 0 0 8 电雷管引爆用聚氯 乙烯绝缘电线[ S ] ．2 0 0 8 ． Q u a l i t yA n a l y s i so nt h eW e l d i n gW i r ef o rE n e r g y - p r e s e r v i n gW e l d i n gM a c h i n e N IL e i ，T A N GS h e n g ，Z H A OP e n g f e i ，S UL i b i n ，Z O UY o n g s h e n g ，L I A OF a n C h o n g q i n gS h u n ’a nE x p l o s i o nE q u i p m e n tC o ．，L t d C h o n g q i n g ，4 0 0 7 1 3 [ A B S T R A C T ] T h er e l a v a n tp e r f o r m a n c ep a r a m e t e r so fe n e r g y - p r e s e r v i n gw e l d i n gm a c h i n e ，t h eq u a l i t yo fr a wm a t e r i a l a n dt h em o l dt o o l i n ge t ca st h ec r i t i c a li n f l u e n c ef a c t o r sf o rt h eq u a l i t yo fw e l d i n gw i r ew e r es t u d i e da n da n a l y z e di nd e t a i l ． T h em e a s u r e m e n t si nt h eq u a l i t yc o n t r o lo ft h ew e l d i n gw i r ew e r ep r o p o s e da st h ef l e x i b i l i t yc o n t r o lo fd e t o n a t i o nf u s e ，t h e a d j u s t m e n to fr e l a t e dt e c h n i c a lp a r a m e t e r so fe n e r g y p r e s e r v i n gw e l d i n gm a c h i n ea c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n c eo ft h ed e t o n a t i o n f u s e s ，t h ep r e c i s i o na n ds e r v i c el i f ei m p r o v e m e n to ft h et o o l i n gm o d e l ，a n dS Oo n ． [ K E YW O R D S ]i g n i t i o ne l e m e n t ，e n e r g y p r e s e r v i n gw e l d i n gw i r e ，t h eq u a l i t yo ft h ew e l d i n gw i r e 万方数据