钢桶自动缝焊机的应用与开发
【提要】本文是作者经实地考察了北京、天津、临沂、清江等地的制桶企业后，结合多年与国外焊机制造厂商技术交流时收集的技术情报，并根据我们在仿制英国的DW250/6钢桶全自动缝焊机工作中的体会，叙述了我国钢桶自动缝焊机的应用情况和开发途径。
一、我国的钢桶缝焊机发展简况
我国制桶业于1924年在上海第一次采用电阻焊机,1957年国产FE-15O系列的通用焊机开始用于制桶厂,1968年国产FN150-5型,一种更适合我国制桶业的通用焊机问世,并被国内大都分制桶厂采用。此后,钢桶专用焊机的发展在我国陷入了一个近乎停滞的局面。
随着工业技术的不断发展,制桶工艺的不断改进,对焊机质量要求越来越高,英美等发达国家自60年代就对制桶设备进行了系统的技术改造,在通用焊机的基础上不断完善、创新,逐步形成了专门用于钢桶纵缝焊接的自动焊机；70年代初,美国的牛拷公司和英国联邦焊机公司相继研制出钢桶全自动缝焊机；70年代后期,美国卡伦多公司试制了次级整流供电方式的高速全自动缝焊机,生产率为900~1200桶/小时。日本作为新兴的工业国,从70年代起,通过仿制国外产品和与国外联合生产,开始在自动缝焊机的生产技本方面有所建树,美日合作生产松下钢捅全自动焊机已达到国际先进水平。我国1989年研究出全部国产化的FN-250型钢桶自动焊机,终于结束了钢桶自动焊机全部"洋货"的历史。
二、钢桶全自动缝焊机的种类与工作过程
自动缝焊机的种类繁多,其性能特点各有千秋,但作为专用的电阻焊机,从其技术状况和发展过程来研究，通常以阻焊变压器的供电方式将 各类焊机划分为工频交流和次级整流两种主要方式。
1、单相交流供电方式（工频交流)
该类焊机为目前较广泛使用的类型,制造、应用技术成熟,造价低,维修方便。目前国际上绝大多数产品属于此类焊机，但其无功损耗大,无功功率约占输入功率的60%,装机容量,大,二般为200-250KVA。由于单相负荷大，恶化了其他设备的用电环境。为了保证焊缝质量，此类焊机都备有专门的热量控制器。对"上坡、阻抗修正，下坡、网压补偿"能在一定范国内进行闭环控制。焊接速度较高,可达600桶/小时左右。
2、次级整流供电方式
该类焊机为近年来开发的新产品。其无功损耗少,焊接回路的功率因数高达95%,电网负载均衡,改善了其他设备的用电环境。焊接效率高,可达900~1200桶/小时,装机容量小，一般为单相交流供电方式的65%左右,焊接过程中无需考虑桶框对阻抗的影响造成的电流变化,使焊机获得更加稳定的电流和热量场。但该类焊机价格昂贵。目前,国际上只少数产品采用此类供电方式,如美国CARANDO公司的Model-1424-3型。
除上述供电方式的区别外,目前世界上几个主要生产钢桶全自动缝焊机的厂家其产品在机械结构、控制方式和工作状况上几乎雷同，其工作过程一般都包括"卷圆、输送、焊接;焊缝修正"四道工序,有关这四道工序及相应的工作部件简述如下：
(1)卷圆成型：自动焊机都配有与整机一体化的卷圆机,将剪裁好的钢板卷制成桶状。
（2)输送：通过伺服电机或双速电机,链条传动装置，将桶框输运到位,再由推进器(气缸或曲柄装置)将桶框推进至焊轮入口。
(3)定位焊拉：焊接工位由"z"棒,定位辊(三辊或多辊式)或定位夹持气缸,上下焊轮组成,并备有专门的热量控制板,对"上坡、阻抗变化,下坡、网压变化"进行自动调整,确保焊接质量,搭边宽度仅有2~3毫米,焊轮可自动横向移位,大大延长了焊轮的使用寿命。
(4)焊缝修正：工作过程中,桶框在离开焊轮后,即进入与焊轮同步运转的轧辊中,此时,桶框的焊缝仍处于红热状态,在一定压力的碾压下,其内部结构变得更加紧密,消除了焊缝搭边的台阶,减少了搭边处的重叠厚度,形成平整,光滑的平面焊缝。
各类自动焊机除早期的产品外,工作过程的程序控制系统均采用了微电脑……可编程序控制器（PC)。
三、引进钢桶自动缝焊机的应用
我国制桶业起步晚,发展慢,设备简单,绝大部分制桶厂都在使用上海电焊机厂60年代研制的FE150-5型缝焊机。该机结构简单,无"热量自动控制"部分,焊接质量不稳定,焊缝搭边宽度达到10-12mm,手工操作,劳动强度大,需与卷圆机,点焊机配套使用,与国外自焊机相比,生产能力相差4-6倍,加工精度相差5倍以上,废品率高,直接影响钢桶质量的提高。近十年来,国外制桶业采用了"钢捅封装弧卷边"的新技术,因而达到了《国际海上危险货物运输规则》（IMDG)中所规定的钢桶抗撞抗跌落的技术要求。分析"圆弧卷边"的构成,首先应该是焊缝质量的提高,因此尽管这种新技术的浪潮在我国跚跚来迟,但一经出现,就把我国目前普遍使用的焊机不足之处暴露无遗。
随着我国社会主义商品经济的迅速发展,“开放、搞活”政策的不断深化,引进国外先进技术和设备,提高钢桶质量,扩大钢桶产量已成当务之急。1981年上海染化十三厂率先从英国联邦焊机公司引进一台DW250/6型钢桶全自动缝焊机,随后一些有条件的制桶厂亦纷纷效法,根据中国包装总公司1989年统计,我国共引进钢桶全自动焊机14台。
我国14家制桶厂引进的各类钢桶全自动缝焊机绝大部分顺利推广,并取得了较好的技术与经济效果,但同时都存在开工率不足的通病。现分述如下。
1、取得的经济、技术效果分析
（1）提高焊接质量,使用引进焊机的各厂家其钢桶的不合格率均由原来的4%下降到2%以下，大大提高了焊缝质量,解决了焊缝渗漏问题,这些厂的产品大都获得优质产品称号。
(2)使用引进自动焊机节约能源：若以REWCOR-500型焊机为例,生产能力达到500只/小时,用国产焊机代替需FN150-5型焊机3台,75KVA点焊机2台。5KVA卷圆机一台,总容量为605KVA。而NEWCORT500型只有250KVA十8.82(输送电机等),节约装机容量为57.2%。用6台国产设备完成的工作量仅用一台自动缝焊机即可完成。
(3)采用新工艺提高生产水平,减轻了劳动强度,自动焊机集卷圆、点焊定位、纵缝三道工序于一机完成,缩短了工艺流程,自动化程度高,减轻了劳动强度,减少了操作人员。
2.存在问题
(1)引进焊机开机率不足
由于受供销的约束,这些引进焊机的厂家年产量一般为20-60万只,而引进焊机的年产能力一般为90万只（按250个工作日,每日6小时单班计算)。同时,由于后道工序不配套,引进焊机每小时产量为600只以上,而国内与之配套的生产线一般为每小时300只,引进焊机的高产性能无法得到发挥。
(2)引进焊机一般只能适应冷轧板,对国产热轧板焊接效果差,而我国目前有90%以上的制桶厂使用的热轧板占材料消耗总额的30%以上。
(3)随着人民币汇率调整,引进焊机的离岸价为25万美元以上,加上运输费、关税及其他费用总计人民币150万元以上。这样昂贵的费用已使绝大多数制桶厂望而却步。
四、引进焊机的国产化研究
1981年中国石化销售总公司华东分公司的科技人员,参考国外有关技术资料,为本厂制桶生产装备了一台自制的钢桶全自动缝焊机并用于生产；随后又参照英国联邦焊机公司的焊机,重新设计制造了2台。尽管至今未投入正常生产,但在探索研制我国自己的自动焊机方面积累了许多有益的经验。其后,国内许多科研单位和专业工厂对国外焊机作了大量的研究考察工作,为研制国产焊机的可行性提供了重要依据。正是在基础上，1986年10月南京矿山机械厂经过全面分析论证,总结了国内研制工作的经验和教训,与上海电焊机厂合作,提出了消化、吸收、仿制DW250/6型焊机的技术方案,立即得到中国包装总公司、中国化工进出口总公司、中国包协的关心和大力支持,报经国家经委批准列入1985-1988年50项重大科研开发项目。经过两年多的努力，1988年10月样机出厂,交付上海石化30万吨乙烯工程配套的上海吴泾制桶厂使用；1989年6月国产FE-250钢桶全自动缝焊机通过中国包装总公司的鉴定,同时开始小批量生产。我国自动缝焊机的研制和国产化迈出了可喜的一步。
FD-250钢桶全自动缝焊机装机容量250KVA,供电方式采用单相交流,生产能力600只/小时,各项技术指标均达到英国联邦焊机公司DW250/6型焊机水平。同时,根据制桶厂大量使用热轧板的实情,电控部分作了改进设计,弥补了英国焊机只能焊接冷轧艇和国产热轧板焊接效果差的缺陷。
为此,我国要加强归口统一管理,限制重复引进；要多买技术,少买设备,搞中外合资联合生产,对引进设备进行配套工作,迅速研制、开发适合我国国情的钢桶全自动缝焊机,缩短我国与发达国家的差距,打开国际市场,使我国制桶设备走在世界前列。
