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摘要：分析了双芯焊条工业化生产的可行性。分析结果表明，这种具有传统焊条可以达到的焊接效果基础上更具有其特殊优点的双芯焊条，其特点，生产工艺流程以及决定其生产产量的双芯焊条送丝工序都说明，这种双芯焊条的工业化生产是可行的。
关键词：双芯焊条 特点 工艺流程 关键设备
双芯焊条的试制在我厂已经完成，并且已经生产出经鉴定合格的双芯焊条。但要实现工业化生产，其特殊的外形特点对送丝机的送丝速度，也就是决定其工业化生产的关键工序设备——送丝机具有更高的要求，而本文对这一关键工序设备做了详细的阐述，解决了产量问题，说明了双芯焊条工业化生产的可行性。
1 双芯焊条产品介绍
“双芯焊条”是一种在一根焊条内置有一定间距、相互平行、端面平齐的两根焊丝的焊条。它是由两根圆形铁芯和铁芯外表面涂敷药粉的表皮组成，并且在焊条的两端磨去部分药粉露出铁芯，一端做为特殊焊钳的夹持和连接焊机二次电源用，另一端作为引弧用。（见图一）该焊条与传统意义上的焊条不同，其截面外形为非圆型，因此在制造工艺上存在较大难度。
2 双芯焊条的工作原理及其优点
2.1 工作原理（见图二）
使用单芯焊条焊接时，工件作为电源的一极，必然存在活性斑点区，热量集中、局部温度很高，熔化母材较多形成熔合比大的熔池，造成焊接变形大，应力集中。
而使用双芯焊条焊接时，把手工焊接工作时的焊机二次电源的接线方式由传统的一极连接在焊条的铁芯上，另一极连接在被焊工件上改为两极都连接在双芯焊条的两根铁芯上。工件不接电源，焊条的两焊芯分别接电源的两极，电弧在两焊芯之间燃烧，形成单一电弧，电弧可以在空间的任何位置引燃和燃烧，利用焊条双极端部产生熔滴热和电弧热，对工件熔化而进行焊接。
2.2 优点
焊接时，用特制的焊钳夹持双芯焊条的夹持端，使两个焊芯分别与电源的两极相连，工件不接电源，电弧在双芯焊条相互平行且绝缘的两根焊芯之端部形成，电弧可在离工件不同距离的空间进行引弧和燃烧，两极性斑点分别在两焊芯端部，主要利用熔滴携带热量和弧柱热量熔化母材，改变了被焊工件的焊接热循环，具有对被焊工件的热输入调节范围大、工件上不存在活性斑点区、融合比可调等特点。其熔敷效率高、节约电能，在焊接领域有广泛的应用前景和工业化生产必要。
提高了工作效率，在单位时间内熔敷的金属量的单芯焊条的两倍，融合比可降至10%以下，节约电能约30~50%，其焊接应力和变形减小，焊接质量大幅度提高。
3 双芯焊条的制造工艺流程
在图三中，“铁芯制备”和“药皮制备”属于另外的工序，配粉、拌粉、烘干使用的设备与单芯焊条是一样的，均使用拌合机、远红外电焊条烘干炉，属于成熟设备，而涂粉、磨头磨尾部分都是在单芯焊条螺旋涂粉机机头导丝管、磨头磨尾机的部分改造基础上完成的，而送丝部分改变了传统的送丝方式，故以下将对双芯焊条的送丝工序做出详细的阐述。
4 双芯焊条送丝工序需要解决的问题
4.1 送丝的连续性和两根焊芯之间的等距要求的实现（见图四）
使用料斗贮存铁芯，利用挠动机构的往复旋转运动防止料斗内的铁芯不会卡死并排成一行沿着轨道下滑至送丝摆动轮的凹槽中。送丝摆动轮的驱动使用气缸推动，绕摆动轮中心往复旋转120度，达到放丝和取丝的目的。当铁芯落入同步齿型带的上表面的圆弧槽内，由齿型带将铁芯向前输送，同时摆动轮返回取丝。输送带移动的距离大于一根铁芯的长度L后，开始下一次放丝的动作。通过这样连续的循环动作，达到连续送丝的作用。落料气缸和挠动气缸动作的指令由光电感应器提供。
4.2 两根铁芯输送的同步性和进入涂粉机后铁芯所需要的推力（见图五）
焊条经过落丝进入同步齿型带后，由齿型带带动以V1的线速度前进，摩擦轮接触铁芯，摩擦轮的轮缘的线速度V2大于V1，使铁芯与同步带之间产生滑动并以大于V1的速度前进，目的是克服两次放丝的间隔距离H。
送丝轮组一和送丝轮组二的线速度V3小于V2，作用是保持前后铁芯的接触端不产生缝隙。送丝轮组一的送丝轮与铁芯接触的V形槽是光滑的，而送丝轮组二的上下两个送丝轮与铁芯接触表面刻有三角形齿，增加与铁芯的咬合力，铁芯在前进的过程中不会与送丝轮产生滑动，以V3的线速度匀速前进，并且提供铁芯涂粉所需的推力。
为了满足上述要求，送丝机的传动采用如下方案：同步齿型带和光电传感器的信号采集为一组，用途是保持同步带以V1的线速度前进，前一组放丝的铁芯与后一组放丝的铁芯之间的距离H，达到连续生产的目的。摩擦轮的传动由电机加无极调速减速机直接带动铁芯以V2的线速度前进。用途是利用摩擦轮橡胶材质的特性，增加轮缘与铁芯的摩擦力，使铁芯以大于V1的线速度克服两组铁芯之间的距离H，顶紧前一组铁芯的尾端。另一个用途是解决同一组放丝的铁芯两端不齐的问题。原因是同一组铁芯的放丝是由料斗两侧的落料气缸同步执行的，理论上两根铁芯的端部应该平齐，但实际上可能发生两根铁芯落下的时间有微小的误差，造成端部不齐。利用摩擦轮的摩擦传动可以与铁芯产生相对滑动的特点，当超前的一根铁芯顶住前一根铁芯的尾部后，以V2的线速度前进，摩擦轮与这根铁芯之间发生滑动，而另一根仍以V3的线速度前进，直到顶住同侧的铁芯尾部为止，再以V3的线速度前进。从而起到保证同组铁芯两端平齐的目的。实现这个目的充分和必要的条件是铁芯与送丝轮之间不能有滑动的现象，换句话说就是V3的线速度是恒定的。
送丝轮组一和送丝轮组二为一组，采用电机加无极调速减速器传动，主传动设在送丝轮组二上，送丝轮组二和送丝轮组一之间用同步齿型带传动实现V3的线速度。该速度是决定双芯焊条产量的最重要参数，在满足涂粉和磨头磨尾所需的工艺条件下，让V3达到最大值也就是产量的最大值。
4.3 双芯焊条年产量工业化生产实践
按年产量2000吨，300个工作日计算，每个工作日8小时计算
每分钟要生产双芯焊条数量为：2000吨×1000千克÷（300天×8小时×60分）≈14根
每根焊条需要的时间：14根÷60秒≈0.23秒
输送链条运行的速度：0.23秒＞÷500毫米≈0.00046秒/毫米=0.46毫秒/毫米
横向输送焊条的最大允许时间：0.46毫毛/毫米×10=4.6毫秒
在最大允许的时间4.6毫秒范围内，气缸恰好可以完成退回、等待落丝、前进、保持这四个连续的动作，实现年产量2000吨。
5 结束语
通过以上分析双芯焊条的生产是有必要的，它的工作原理及优点是传统的单芯焊条所不能及的，而影响其工业化生产的送丝工序的关键设备也解决了其生产产量的问题，经精确计算和实践能达到年产量2000吨，故双芯焊条的工业化生产是可行性的。
参考文献：
[1]韩彬，邹增大，曲仕尧，李立英，王新洪，王玉福.双电机焊条两芯间距和焊接电流对单弧焊工艺的影响[D].山东大学校报（工学版），1672-3961（2004）01-0001-04.
[2]李立英，双电极焊条单弧焊工艺研究[D].济南：山东大学材料学院，2002.
作者简介：
崔慧颖，1982年6月，女，毕业于河北工程大学，自2004年7月毕业就任于石家庄市长宏冶金设备阀门厂至今，现任职位：技术副主任。
关键词：双芯焊条 特点 工艺流程 关键设备
双芯焊条的试制在我厂已经完成，并且已经生产出经鉴定合格的双芯焊条。但要实现工业化生产，其特殊的外形特点对送丝机的送丝速度，也就是决定其工业化生产的关键工序设备——送丝机具有更高的要求，而本文对这一关键工序设备做了详细的阐述，解决了产量问题，说明了双芯焊条工业化生产的可行性。
1 双芯焊条产品介绍
“双芯焊条”是一种在一根焊条内置有一定间距、相互平行、端面平齐的两根焊丝的焊条。它是由两根圆形铁芯和铁芯外表面涂敷药粉的表皮组成，并且在焊条的两端磨去部分药粉露出铁芯，一端做为特殊焊钳的夹持和连接焊机二次电源用，另一端作为引弧用。（见图一）该焊条与传统意义上的焊条不同，其截面外形为非圆型，因此在制造工艺上存在较大难度。
2 双芯焊条的工作原理及其优点
2.1 工作原理（见图二）
使用单芯焊条焊接时，工件作为电源的一极，必然存在活性斑点区，热量集中、局部温度很高，熔化母材较多形成熔合比大的熔池，造成焊接变形大，应力集中。
而使用双芯焊条焊接时，把手工焊接工作时的焊机二次电源的接线方式由传统的一极连接在焊条的铁芯上，另一极连接在被焊工件上改为两极都连接在双芯焊条的两根铁芯上。工件不接电源，焊条的两焊芯分别接电源的两极，电弧在两焊芯之间燃烧，形成单一电弧，电弧可以在空间的任何位置引燃和燃烧，利用焊条双极端部产生熔滴热和电弧热，对工件熔化而进行焊接。
2.2 优点
焊接时，用特制的焊钳夹持双芯焊条的夹持端，使两个焊芯分别与电源的两极相连，工件不接电源，电弧在双芯焊条相互平行且绝缘的两根焊芯之端部形成，电弧可在离工件不同距离的空间进行引弧和燃烧，两极性斑点分别在两焊芯端部，主要利用熔滴携带热量和弧柱热量熔化母材，改变了被焊工件的焊接热循环，具有对被焊工件的热输入调节范围大、工件上不存在活性斑点区、融合比可调等特点。其熔敷效率高、节约电能，在焊接领域有广泛的应用前景和工业化生产必要。
提高了工作效率，在单位时间内熔敷的金属量的单芯焊条的两倍，融合比可降至10%以下，节约电能约30~50%，其焊接应力和变形减小，焊接质量大幅度提高。
3 双芯焊条的制造工艺流程
在图三中，“铁芯制备”和“药皮制备”属于另外的工序，配粉、拌粉、烘干使用的设备与单芯焊条是一样的，均使用拌合机、远红外电焊条烘干炉，属于成熟设备，而涂粉、磨头磨尾部分都是在单芯焊条螺旋涂粉机机头导丝管、磨头磨尾机的部分改造基础上完成的，而送丝部分改变了传统的送丝方式，故以下将对双芯焊条的送丝工序做出详细的阐述。
4 双芯焊条送丝工序需要解决的问题
4.1 送丝的连续性和两根焊芯之间的等距要求的实现（见图四）
使用料斗贮存铁芯，利用挠动机构的往复旋转运动防止料斗内的铁芯不会卡死并排成一行沿着轨道下滑至送丝摆动轮的凹槽中。送丝摆动轮的驱动使用气缸推动，绕摆动轮中心往复旋转120度，达到放丝和取丝的目的。当铁芯落入同步齿型带的上表面的圆弧槽内，由齿型带将铁芯向前输送，同时摆动轮返回取丝。输送带移动的距离大于一根铁芯的长度L后，开始下一次放丝的动作。通过这样连续的循环动作，达到连续送丝的作用。落料气缸和挠动气缸动作的指令由光电感应器提供。
4.2 两根铁芯输送的同步性和进入涂粉机后铁芯所需要的推力（见图五）
焊条经过落丝进入同步齿型带后，由齿型带带动以V1的线速度前进，摩擦轮接触铁芯，摩擦轮的轮缘的线速度V2大于V1，使铁芯与同步带之间产生滑动并以大于V1的速度前进，目的是克服两次放丝的间隔距离H。
送丝轮组一和送丝轮组二的线速度V3小于V2，作用是保持前后铁芯的接触端不产生缝隙。送丝轮组一的送丝轮与铁芯接触的V形槽是光滑的，而送丝轮组二的上下两个送丝轮与铁芯接触表面刻有三角形齿，增加与铁芯的咬合力，铁芯在前进的过程中不会与送丝轮产生滑动，以V3的线速度匀速前进，并且提供铁芯涂粉所需的推力。
为了满足上述要求，送丝机的传动采用如下方案：同步齿型带和光电传感器的信号采集为一组，用途是保持同步带以V1的线速度前进，前一组放丝的铁芯与后一组放丝的铁芯之间的距离H，达到连续生产的目的。摩擦轮的传动由电机加无极调速减速机直接带动铁芯以V2的线速度前进。用途是利用摩擦轮橡胶材质的特性，增加轮缘与铁芯的摩擦力，使铁芯以大于V1的线速度克服两组铁芯之间的距离H，顶紧前一组铁芯的尾端。另一个用途是解决同一组放丝的铁芯两端不齐的问题。原因是同一组铁芯的放丝是由料斗两侧的落料气缸同步执行的，理论上两根铁芯的端部应该平齐，但实际上可能发生两根铁芯落下的时间有微小的误差，造成端部不齐。利用摩擦轮的摩擦传动可以与铁芯产生相对滑动的特点，当超前的一根铁芯顶住前一根铁芯的尾部后，以V2的线速度前进，摩擦轮与这根铁芯之间发生滑动，而另一根仍以V3的线速度前进，直到顶住同侧的铁芯尾部为止，再以V3的线速度前进。从而起到保证同组铁芯两端平齐的目的。实现这个目的充分和必要的条件是铁芯与送丝轮之间不能有滑动的现象，换句话说就是V3的线速度是恒定的。
送丝轮组一和送丝轮组二为一组，采用电机加无极调速减速器传动，主传动设在送丝轮组二上，送丝轮组二和送丝轮组一之间用同步齿型带传动实现V3的线速度。该速度是决定双芯焊条产量的最重要参数，在满足涂粉和磨头磨尾所需的工艺条件下，让V3达到最大值也就是产量的最大值。
4.3 双芯焊条年产量工业化生产实践
按年产量2000吨，300个工作日计算，每个工作日8小时计算
每分钟要生产双芯焊条数量为：2000吨×1000千克÷（300天×8小时×60分）≈14根
每根焊条需要的时间：14根÷60秒≈0.23秒
输送链条运行的速度：0.23秒＞÷500毫米≈0.00046秒/毫米=0.46毫秒/毫米
横向输送焊条的最大允许时间：0.46毫毛/毫米×10=4.6毫秒
在最大允许的时间4.6毫秒范围内，气缸恰好可以完成退回、等待落丝、前进、保持这四个连续的动作，实现年产量2000吨。
5 结束语
通过以上分析双芯焊条的生产是有必要的，它的工作原理及优点是传统的单芯焊条所不能及的，而影响其工业化生产的送丝工序的关键设备也解决了其生产产量的问题，经精确计算和实践能达到年产量2000吨，故双芯焊条的工业化生产是可行性的。
参考文献：
[1]韩彬，邹增大，曲仕尧，李立英，王新洪，王玉福.双电机焊条两芯间距和焊接电流对单弧焊工艺的影响[D].山东大学校报（工学版），1672-3961（2004）01-0001-04.
[2]李立英，双电极焊条单弧焊工艺研究[D].济南：山东大学材料学院，2002.
作者简介：
崔慧颖，1982年6月，女，毕业于河北工程大学，自2004年7月毕业就任于石家庄市长宏冶金设备阀门厂至今，现任职位：技术副主任。