中國第一台鋼桶全自動縫焊機的誕生始末

中國第一台鋼桶全自動縫焊機的誕生始末

文/鄧堅良

【提要】本文是作者經實地考察了北京、天津、臨沂、清江等地的制桶企業後，結合多年與國外焊機製造廠商技術交流時收集的技術情報，並根據我們在仿製英國的DW250/6鋼桶全自動縫焊機工作中的體會，敘述了我國鋼桶全自縫焊機的應用情況和開發途徑。

一、我國的鋼桶縫焊機發展簡況

我國制桶業於1924年在上海第一次採用電阻焊機，1957年國產FE-150系列的通用焊機開始用於制桶廠，1968年國產FN150-5型，一種更適合我國制桶業的通用焊機問世，並被國內大部分制桶廠採用。此後，鋼桶專用焊機的發展在我國陷入了一個近乎停滯的局面。

隨著工業技術的不斷發展，制桶工藝的不斷改進，對焊機質量要求越來越高，英美等發達國家自60年代就對制桶設備進行了系統的技術改造，在通用焊機的基礎上不斷完善、創新、逐步形成了專門用於鋼桶縱縫焊接的自動焊機；70年代初，美國的牛拷公司和英國聯邦焊機公司相繼研製出鋼桶全自動縫焊機；70年代初，美國卡蘭多公司試製了次級整流供電方式的高速全自動縫焊機，生產率為900~1200隻/小時。日本作為新興的工業國，從70年代起，通過仿製國外產品和與國外聯合生產，開始在自動縫焊機的生產技術方面有所建樹，美日合作生產松下鋼桶全自動焊機已達到國際先進水平。我國1989年研究出第一台全部國產化的FN-250型鋼桶自動焊機，終於結束了鋼桶自動焊機全部「洋貨」的歷史。

二、鋼桶全自動縫焊機的種類與工作過程

自動縫焊機的種類繁多，其性能特點各有千秋，但作為專用的電阻焊機，從其技術狀部分和發展過程來研究，通常以阻焊變壓器的供電方式將各類焊機劃分為工頻交流和次級整流兩種主要方式。

1、單相交流供電方式（工頻交流）

該類焊機為目前較為廣泛使用的類型，製造、應用技術成熟，造價低，維修方便。目前國際上絕大多數產品屬於此類焊機，但其無功損耗大，無功功率約佔輸入功率的60%，裝機容量大，一般為200~250KVA。由於單相負荷大，惡化了其他設備的用電環境。為了保證焊縫質量，此類焊機都備有專門的熱量控制器，對「上坡、阻抗修正，下坡、網壓補償」能在一定範圍內進行閉環控制。焊接速度較高，可達600隻/小時左右。

2、次級整流供電方式

該類焊機為近年來開發的新產品。其無功損耗少，焊接迴路的功率因數高達95%，電網負載均衡，改善了其他設備的用電環境。焊接效率高，可達900~1200隻/小時，將機容量小，一般為單相交流供電方式的65%左右，焊接過程中無需考慮桶身對阻抗的影響造成的電流變化，使焊機獲得更加穩定的電流和熱量場。但該類焊機價格昂貴。目前，國際上只有少數產品採用此類供電方式，如美國卡蘭多公司的Model-1424-3型，

除上述供電方式的區別外，目前世界上幾個主要生產鋼桶全自動縫焊機的廠家其產品在機械結構、控制方式和工作狀況上幾乎雷同，其工作過程一般都包括「卷圓-輸送-焊接-焊縫修正」四道工序，有關這四道工序及相應的工作部件簡述如下：

（1）卷圓成型：

自動焊機都配有與整機一體化的卷圓機，將剪裁好的鋼板卷製成桶狀。

（2）輸送：

通過伺服電機或雙速電機、鏈條傳動裝置，將桶身輸運到位，再由推進呂（氣缸或曲柄裝置）將桶身推進至焊輪入口。

（3）定位焊接：

焊接工位由「Z」棒、定位輥（三輥或多輥式）或定位夾持氣缸，上下焊輪組成，並備有專門的熱量控制板，對「上坡、阻抗變化，下坡、網壓變化」進行自動調整，確保焊接質量，搭邊寬度僅有2~3mm，焊輪可自動橫向移位，大大延長了焊輪的使用壽命。

（4）焊縫修正：

工作過程中，桶身在離開焊輪後，即進入與焊輪同步運轉的軋輥中，此時，桶身的焊縫仍處於紅熱狀態，在一定壓力的碾壓下，其內部結構變得更加緊密，消除了焊縫搭邊的台階，減少了搭邊處的重疊厚度，形成平整、光滑的平面焊縫。

各類自動焊機除早期的產品外，工作過程的程序控制系統均採用了微電腦——可編程序控制器（PC）。

三、引進鋼桶自動縫焊機的應用

我國制桶業起步晚，發展慢，設備簡單，絕大部分制桶廠都在使用上海電焊機廠60年代研製的FE150-5型縫焊機。該機結構簡單，無「熱量自動控制」部分，焊接質量不穩定，焊縫搭邊寬度達到10~12mm，手工操作，勞動強度大，需與卷圓機、點焊機配套使用，與國外自動焊機相比，生產能力相差4~6倍，加工精度相差5倍以上，廢品率高，直接影響鋼桶質量的提高。近十年來，國外製桶業採用了「鋼桶圓弧卷邊」的新技術，因而達到了《國際海上危險貨物運輸規則》（IMDG）中所規定的鋼桶抗撞抗跌落的技術要求。分析「圓弧卷邊」的構成，首先應該是焊縫質量的提高，因此儘管這種新技術的浪潮在我國跚跚來遲，但一經出現，就把我國目前普遍使用的焊機不足之處暴露無遺。

隨著我國社會主義商品經濟的迅速發展，「開放、搞活」政策的不斷深化，引進國外先進技術和設備，提高鋼桶質量，擴大鋼桶產量已成當務之急。1981年上海染化十三廠率先從英國聯邦焊機公司引進一台DW250/6型鋼桶全自動縫焊機，隨後一些有條件的制桶廠也紛紛效法，根據中國全自動焊機14台。

我國14家制桶廠引進的各類鋼桶全自動縫焊機絕大部分順利推廣，並取得了較好的技術與經濟效果，但同時都存在開工率不足的通病。現分述如下：

1、取得的經濟、技術效果分析

（1）提高焊接質量，使用引進焊機的各廠家其鋼桶的不合格率均由原來的4%下降到2%以下，大大提高了焊縫質量，解決了焊縫滲漏問題，這些廠的產品大都獲得優質產品稱號。

（2）使用引進自動焊機節約能源

若以REWCOR-500型焊機為例，生產能力達到500隻/小時，用國產焊機代替需FN150-5型焊機3台，75KVA點焊機2台，5KVA卷圓機一台，總容量為605KVA。而NEWCOR-500型只有250KVA+8.82（輸送電機等），節約裝機容量為57.2%。用5台國產設備完成的工作量僅用一台自動縫焊機即可完成。

（3）採用新工藝提高生產水平，減輕了勞動強度，自動焊機集卷圓、點焊定位、縱縫三道工序於一機完成，縮短了工藝流程，自動化程度高，減輕了勞動強度，減少了操作人員。

2、存在問題

（1）引進焊機開機率不足

由於受供銷的約束，這些引進焊機的廠家年產量一般為20~60萬隻，而引進焊機的年產能力一般為90萬隻（按250個工作日，每日6小時單班計算）。同時，由於後道工序不配套，引進焊機每小時產量為600隻以上，而國內與之配套的生產線一般為每小時300隻，引進焊機的高產性能無法得到發揮。

（2）引進焊機一般只能適應冷軋板，對國產熱軋板焊接效果差，而我國目前有90%以上的制桶廠使用的熱軋板佔有材料消耗總額的30%以上。

（3）隨著人民幣匯率調整，引進焊機的離岸價為25萬美元以上，加上運輸費、關稅及其它費用總計人民幣150萬元以上。這樣昂貴的費用已使絕大多數制桶廠望而卻步。

四、引進焊機的國產化研究

1981年中國石化銷售總公司華東分公司的科技人員，參考國外有關技術資料，為本廠制桶生產裝備了一台自製的鋼桶全自縫焊機並用於生產；隨後又參照英國聯邦焊機公司的焊機，重新設計製造了2台。儘管至今未投入正常生產，但在探索研製我國自己的自動焊機方面積累了許多有益的經驗。其後，國內許多科研單位和專業工廠對國外焊機作了大量的研究考察工作，為研製國產焊機的可行性提供了重要依據。正是在此基礎上，1986年10月，南京礦山機械廠經過全面分析論證，總結了國內研製工作的經驗和教訓，與上海電焊機廠合作，提出了消化、吸收、仿製DW250/6型焊機的技術方案，立即得到中國包裝總公司、中國化工進出口總公司、中國包裝技術協會的關心和大力支持，報經國家經委批准列入1985~1988年50項重大科技開發項目，經過兩年多的努力，1988年10月樣機出廠，交付上海石化30萬噸乙烯工程配套的上海吳涇制桶廠使用；1989年6月國產FD-250鋼桶全自動縫焊機通過中國包裝總公司的鑒定，同時開始小批量生產。我國自動縫焊機的研製和國產化邁出了可喜的一步。

FD-250鋼桶全自動縫焊機裝機容量250KVA，供電方式採用單相交流，生產能力600隻/小時，各項技術指標均達到英國聯邦焊機公司DW250/6型焊機水平。同時，根據制桶廠大量使用熱軋板的實情，電控部分作了改進設計，彌補了英國焊機只能焊接冷軋板，及國產熱軋板焊接效果差的缺陷。

為此，我國要加強歸口統一管理，限制重複引進，要多買技術，少買設備；搞中外合資聯合生產；對引進設備進行配套工作；迅速研製、開發適合我國國情的鋼桶全自動縫焊機，縮短我國與發達國家的差距，打開國際市場，使我國制桶設備走在世界前列。

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