一種大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置及其應用方法

2023-05-06 18:28:01 3

專利名稱：一種大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置及其應用方法
一種大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置及其應用方法技術領域：
本發明涉及有色金屬加工領域，尤其是涉及一種用於針對大口徑薄壁銅及銅基合金管材進行旋壓或焊接的加工裝置及其應用方法。背景技術：
公知的，由於大口徑薄壁銅及銅基合金管材耐海水腐蝕衝擊性能強、抗海生物汙損特性突出和焊接性能好，因此其廣泛應用於艦船製造業的海水管系、發電設備的冷凝器、海水淡化管系和製鹽行業中；然而，由於現有的加工裝置在加工大口徑薄壁銅及銅基合金管材的外形時，因銅及銅基合金韌性較大，需加工出的銅管直徑和周長也較大，且加工裝置中用於旋壓加工的銅管旋壓輪的軸是固定的，即在銅管旋壓過程中旋壓輪的徑向進給量無法調整，從而造成在銅管的表面厚度變化時，不能調整銅管表面的加載力，進而在加工過程中使銅管表面受力大小不穩定，這直接導致了大口徑薄壁銅及銅基合金管材的管壁因為容易開裂而形成管壁裂紋；另外，由於通常都是採用整體拉拔的方法來進行銅及銅基合金管材的加工，而該加工方法存在有成本較高，質量較差的缺點，同時又由於管壁裂紋極大的影響了大口徑薄壁銅及銅基合金管材的外圓光潔度及尺寸精度，因此，目前的大口徑薄壁銅及銅基合金管材存在有產品質量較差，成本較高的缺陷。
發明內容
為了克服背景技術中的不足，本發明公開了一種大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置及其應用方法，應用所述的裝置能夠有效提高加工出的管材質量，同時還能夠相應的降低生產成本。為實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案:
一種大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置及其應用方法，所述的裝置包含機體以及安裝在機體內部用於加工管 材外形的旋壓系統和用於焊接管材接縫的焊接系統；所述的旋壓系統和焊接系統均能夠通過相應的工業控制計算機系統實現自動控制與監測；
所述的旋壓系統包含驅動電機以及位於同一垂面的驅動輪、加載輪、浮動旋壓輪和定位輪；所述驅動輪固定於機體支撐臺的中部，且水平對應驅動輪輪緣上部的兩側分別設有一加載輪，垂直對應驅動輪的上部設有一定位輪；所述的驅動輪由固定安裝在機體下部的驅動電機帶動轉動；所述的加載輪底部通過一加載輪導軌座與機體支撐臺的上檯面對應滑動連接，且加載輪通過固定於機體側壁的加載輪液壓油缸帶動左右水平移動；所述的定位輪通過固定於機體頂壁的定位輪液壓油缸帶動上下垂直移動；兩加載輪與對應的驅動輪的輪緣之間分別夾持放置一浮動旋壓輪，即所述的旋壓系統採用兩個浮動旋壓輪和一個定位輪與管材相切，並通過驅動輪與浮動旋壓輪的二級傳動使管材進行與驅動輪同步同向的迴轉動作，同時使浮動旋壓輪和定位輪形成對管材的向心旋壓力；
所述的焊接系統包含焊接座以及能夠同步進行垂直升降動作的加熱噴管、攪拌磨擦杆和焊縫加壓滾輪；所述的焊接座設於機體的頂壁，焊接座底部面有間隔的依次設有加熱噴管、攪拌磨擦杆和焊縫加壓滾輪；所述的加熱噴管、攪拌磨擦杆和焊縫加壓滾輪位於同一垂直平面內，且加熱噴管噴出的火焰外焰與攪拌磨擦杆底端的球頭面以及焊縫加壓滾輪的下輪緣位於同一水平面；所述的加熱噴管通過焊接座與外部氣源連通；所述的攪拌磨擦杆由設於焊接座頂部的攪拌電機帶動轉動；
應用所述的裝置加工管材外形時，先將管材套於相應的支撐模具外壁，使管材的內壁得到穩定支撐，再使管材處於水平狀態，並將管材的一端放置在兩浮動旋壓輪和定位輪之間加以固定，然後，通過驅動輪帶動浮動旋壓輪轉動，並同時帶動管材轉動，從而達到利用兩浮動旋壓輪和一定位輪對管材的同一圓截面進行加工的目的；在旋壓加工的同時，通過相應的輸送系統使管材慢慢通過所述裝置，從而利用所述裝置完成對管材整體的旋壓加工；當利用相應的有色金屬板材製造大口徑薄壁管材，需要焊接板材彎圓後對接在一起形成的接縫時，只需在利用相應輸送系統使彎成圓筒狀的板材平穩通過所述裝置的同時，將所述的焊接系統準確對應需要焊接的接縫，並對接縫進行焊接操作即能夠將彎圓的板材製成相應的管材。所述的大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置，所述的加載輪兩端軸頭與對應的浮動旋壓輪的兩端軸頭對應鉸接。所述的大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置，所述的浮動旋壓輪外輪面設有便於浮動旋壓輪對應管材進行軸向移動的凸起弧面。由於採用如上所述的技術方案，本發明具有如下有益效果:
本發明所述的大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置及其應用方法能夠準確的將相應板材彎圓後對接在一起形成的接縫可靠有效的焊接在一起，從而達到以低成本製造出較高質量大口徑薄壁銅及銅基合金管材的目的；此外，所述裝置還能夠用於加工管材外形，且能夠在加工過程中有效的避免銅管表面出現裂紋，從而確保了銅管外圓的光潔度及尺寸精度，進而有效的提高了加工出 的大口徑薄壁銅及銅基合金管材的整體質量，同時也相應的降低了生產成本。

圖1是本發明的示意 圖2是本發明的側面示意圖。圖中:1、機體；2、驅動電機；3、驅動輪；4、加載輪；5、浮動旋壓輪；6、定位輪；7、支撐臺；8、加載輪導軌座；9、加載輪液壓油缸；10、定位輪液壓油缸；11、管材；12、焊接座；13、加熱噴管；14、攪拌磨擦杆；15、焊縫加壓滾輪；16、攪拌電機；
具體實施方式

通過下面的實施例可以更詳細的解釋本發明，公開本發明的目的旨在保護本發明範圍內的一切變化和改進，本發明並不局限於下面的實施例:
結合附圖1 2所述的大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置及其應用方法，所述的裝置包含機體I以及安裝在機體I內部用於加工管材11外形的旋壓系統和用於焊接管材23接縫的焊接系統；所述的旋壓系統包含驅動電機2以及位於同一垂直平面的驅動輪3、加載輪
4、浮動旋壓輪5和定位輪6 ;所述驅動輪3固定於機體I支撐臺7的中部，且驅動輪3由固定安裝在機體I下部的驅動電機2帶動轉動；水平對應驅動輪3輪緣上部的兩側分別設有一加載輪4，垂直對應驅動輪3的上部設有一定位輪6 ;所述的加載輪4底部通過一加載輪導軌座8與機體I支撐臺7的上檯面對應滑動連接，且加載輪4能夠通過固定於機體I側壁的加載輪液壓油缸9的帶動進行左右水平移動，即加載輪液壓油缸9能夠帶動加載輪4利用加載輪導軌座8在支撐臺7上進行水平的左右移動，從而達到通過兩加載輪4支撐夾持管材11的目的；
所述的定位輪6能夠通過固定於機體I頂壁的定位輪液壓油缸10的帶動進行上下垂直的升降動作，即位於管材11下部的兩浮動旋壓輪5和位於管材11上部的定位輪6 —起在加工過程中起到了使管材11得以準確定位的作用；為更利於對管材11的旋壓加工，能夠於加工前分別在兩加載輪4與對應的驅動輪3輪緣之間夾持放置一浮動旋壓輪5，即所述的旋壓系統採用兩個浮動旋壓輪5和一個定位輪6與管材11相切，並通過驅動輪3與浮動旋壓輪5的二級傳動使管材11能夠進行與驅動輪3同步同向的迴轉動作，從而使浮動旋壓輪5和定位輪6形成對管材11的向心旋壓力，同時也通過兩浮動旋壓輪5在加工過程中滿足了穩定管材11表面受力大小的要求；
為便於放置浮動旋壓輪5，能夠將加載輪4兩端的軸頭和與該加載輪4對應的浮動旋壓輪5兩端的軸頭對應鉸接在一起，從而在加工管材11前只需將浮動旋壓輪5沿加載輪4的外壁轉動至相應位置，然後再放置管材11即能夠很方便的達到由兩浮動旋壓輪5共同夾持支撐管材11的目的；此外，為更利於管材11產生塑性延伸變形，達到利用浮動旋壓輪5連續對管材11微小面積進行體積變形壁厚減薄的目的，所述的浮動旋壓輪5外輪面設有便於浮動旋壓輪5對應管材11進行軸向移動的凸起弧面；
所述的焊接系統採用在擴散摩擦焊的工藝基礎前進行前期預熱，從而利用前期預熱使管材11的殘餘應力小，不易變形；該焊接系統包含焊接座12以及能夠同步進行垂直升降動作的加熱噴管13、攪拌磨擦杆14和焊縫加壓滾輪15，即所述的加熱噴管13、攪拌磨擦杆14和焊縫加壓滾輪15能夠通過同步進行垂直升降動作來達到在焊接操作中加工不同管徑管材11的目的；所述的焊接座12設於機體I的頂壁，焊接座12底部面有間隔的依次設有加熱噴管13、攪拌磨擦杆14和焊縫加壓滾輪15 ;所述的加熱噴管13、攪拌磨擦杆14和焊縫加壓滾輪15位於同一垂直平面內，且加熱噴管13噴出的火焰外焰與攪拌磨擦杆14底端的球頭面以及焊縫加壓滾輪15的下輪緣位於同一水平面，從而有效的達到了使所述的焊接發系統能夠準確對應管材11接縫的目的；
所述的加熱噴管13通過焊接座12與外部的相應氣源連通，從而只需在加工時點燃加熱噴管13噴頭處噴出的氣體即能夠達到對管材11的接縫處噴火加熱的目的；所述的攪拌磨擦杆14由設於焊接座12頂部的攪拌電機16帶動轉動，即攪拌電機16帶動攪拌磨擦杆14轉動時，攪拌磨擦杆14底端的球頭面同時對已經被加熱噴管13噴出的火焰加熱並產生塑性流變的管材11接縫處進行磨擦攪拌，從而使管材11接縫處的接合面達到分子擴散並熔合的目的；隨後，再通過焊縫加壓滾輪15對已經熔合的管材11接縫進行旋壓，確保了管材11的表面光潔無突包，從而滿足了加工出的管材11外徑尺寸精度準確的要求。實施本發明所述的大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置，當需要加工管材外形時，先將管材11套於相應的支撐模具外壁，使管材11的內壁得到穩定支撐，再使管材11處於水平狀態，並將管材11的一端放置在兩浮動旋壓輪5和定位輪6之間加以固定，然後，通過驅動輪3帶動浮動旋壓輪5轉動，並同時帶動管材11轉動，從而達到利用兩浮動旋壓輪5和一定位輪6對管材11的同一圓截面進行加工的目的；在旋壓加工的同時，通過相應的輸送系統使管材11慢慢 通過所述裝置，從而利用所述裝置完成對管材11整體的旋壓加工；當利用相應的有色金屬板材製造大口徑薄壁管材，需要焊接板材彎圓後對接在一起形成的接縫時，只需在利用相應輸送系統使彎成圓筒狀的板材平穩通過所述裝置的同時，將所述的焊接系統準確對應需要焊接的接縫，並對接縫進行焊接操作即可；為便於自動化控制所述裝置的動作，所述的旋壓系統和焊接系統均能夠通過相應的工業控制計算機系統實現自動控制與監測。本發明未詳述部分為現有·技術，故本發明未對其進行詳述。
權利要求
1.一種大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置及其應用方法，其特徵是所述的裝置包含機體⑴和安裝在機體⑴內部用於加工管材(11)外形的旋壓系統和用於焊接管材(11)接縫的焊接系統，所述的旋壓系統和焊接系統均能夠通過相應的工業控制計算機系統實現自動控制與監測； 所述的旋壓系統包含驅動電機(2)以及位於同一垂面的驅動輪(3)、加載輪(4)、浮動旋壓輪(5)和定位輪￠);所述驅動輪(3)固定於機體(I)支撐臺(7)的中部，且水平對應驅動輪(3)輪緣上部的兩側分別設有一加載輪(4)，垂直對應驅動輪(3)的上部設有一定位輪￠);所述的驅動輪(3)由固定安裝在機體(I)下部的驅動電機(2)帶動轉動；所述的加載輪(4)底部通過一加載輪導軌座(8)與機體(I)支撐臺(7)的上檯面對應滑動連接，且加載輪(4)通過固定於機體(I)側壁的加載輪液壓油缸(9)帶動左右水平移動；所述的定位輪(6)通過固定於機體(I)頂壁的定位輪液壓油缸(10)帶動上下垂直移動；兩加載輪(4)與驅動輪(3)的輪緣之間分別夾置一浮動旋壓輪(5)，即所述的旋壓系統採用兩個浮動旋壓輪(5)和一個定位輪(6)與管材(11)相切，並通過驅動輪(3)與浮動旋壓輪(5)的二級傳動使管材(11)進行與驅動輪(3)同步同向的迴轉動作，同時使浮動旋壓輪(5)和定位輪(6)形成對管材(11)的向心旋壓力； 所述的焊接系統包含焊接座(12)以及能夠同步進行垂直升降動作的加熱噴管(13)、攪拌磨擦杆(14)和焊縫加壓滾輪(15);所述的焊接座(12)設於機體(I)的頂壁，焊接座(12)底部面有間隔的依次設有加熱噴管(13)、攪拌磨擦杆(14)和焊縫加壓滾輪(15);所述的加熱噴管(13)、攪拌磨擦杆(14)和焊縫加壓滾輪(15)位於同一垂直平面內，且加熱噴管(13)噴出的火焰外焰與攪拌磨擦杆(14)底端的球頭面以及焊縫加壓滾輪(15)的下輪緣位於同一水平面；所述的加熱噴管(13)通過焊接座(12)與外部氣源連通；所述的攪拌磨擦杆(14)由設於焊接座(12)頂部的攪拌電機(16)帶動轉動； 應用所述的裝置加工管材外形時，先將管材(11)套於相應的支撐模具外壁，使管材(11)的內壁得到穩定支撐，再使管材(11)處於水平狀態，並將管材(11)的一端放置在兩浮動旋壓輪(5)和定位輪(6)之間加以固定，然後，通過驅動輪(3)帶動浮動旋壓輪(5)轉動，並同時帶動管材(11)轉動，從而達到利用兩浮動旋壓輪(5)和一定位輪(6)對管材(11)的同一圓截面進行加工的目的；在旋壓加工的同時，通過相應的輸送系統使管材(11)慢慢通過所述裝置，從而利用所述裝置完成對管材(11)整體的旋壓加工；當利用相應的有色金屬板材製造大口徑薄壁管材，需要焊接板材彎圓後對接在一起形成的接縫時，只需在利用相應輸送系統使彎成圓筒狀的板材平穩通過所述裝置的同時，將所述的焊接系統準確對應需要焊接的接縫，並對接縫進行焊接操作即能夠將彎圓的板材製成相應的管材。
2.根據權利要求I所述的大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置，其特徵是所述的加載輪(4)兩端軸頭與對應的浮動旋壓輪(5)的兩端軸頭對應鉸接。
3.根據權利要求I所述的大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置，其特徵是所述的浮動旋壓輪(5)外輪面設有便於浮動旋壓輪(5)對應管材(11)進行軸向移動的凸起弧面。
全文摘要
一種涉及有色金屬加工領域的大口徑薄壁有色金屬管材加工裝置及其應用方法，所述的裝置包含機體以及安裝在機體內部用於加工管材外形的旋壓系統和用於焊接管材接縫的焊接系統；應用所述的裝置能夠有效提高加工出的管材質量，同時還能夠相應的降低生產成本。
文檔編號B23P23/04GK103252650SQ201310199168
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月27日 優先權日2013年5月27日
發明者王愛群, 呂根衛 申請人:洛陽大智實業有限公司