一種消除雷射焊制薄管管線跳動、錯邊並保證間隙的裝置及其方法與流程
2023-05-03 20:52:21 2
本發明涉及金屬加工領域，具體涉及一種消除雷射焊制薄管管線跳動、錯邊並保證間隙的裝置及其方法。
背景技術：
：雷射焊接技術是生產薄壁鋼管的最佳方法，不僅可以提高焊管生產效率2～3倍(與TIG相比)，還可以改善焊接質量，並且能獲得用其他生產方法難以達到的鋼管性能。近年來，由於雷射焊接技術和裝置的發展，採用雷射焊接法生產薄壁焊管焊縫質量明顯提高，使冷成形的廢品率降低到0.5％以下。鑑於雷射焊接焊管的良好加工工藝特性，對高檔轎車和複雜加工的管件而言，越來越多的零部件公司傾向於採用雷射焊接方法用於生產不鏽鋼薄壁焊管。雷射焊接薄壁鋼管是先將鋼帶製成管坯，再將管坯邊部卷制出比雷射束焦點直徑還小的間隙值，雷射束的焦點均勻地落在所焊管坯的邊部上。由於雷射束的單位密度很高，因而在保護氣氛中無論是否採用焊絲，都能以較高的速度完成焊接過程，一般經過管坯卷制、焊接、焊管定徑等生產環節。與傳統的氬弧焊接相比，採用雷射焊接技術生產鋼管必須對管坯的邊部及其焊邊接合部進行精心處理。如在焊接壁厚為0.5～1.5mm的薄壁鋼管時，要求焊邊接合部符合以下條件：①焊接處的邊部間隙值應不大於0.04～0.08mm；②管坯邊部的偏移量不大於額定壁厚值的5％～10％；③被焊接管坯邊部相鄰端面的不平行度應保持在允許的間隙值範圍內；④被焊接管坯邊部表面的水平穩定度為±1mm。因此，雷射焊制生產線上待焊管線的跳動、間隙變化及錯邊是制約生產線改造必須解決的問題。技術實現要素：本發明的目的在於提供一種消除雷射焊制薄管管線跳動、錯邊並保證間隙的裝置，能有效消除雷射焊制薄管時管線跳動、錯邊並保證間隙，提高產品合格率。本發明還有一個目的在於提供一種消除雷射焊制薄管管線跳動、錯邊並保證間隙的方法，能有效消除雷射焊制薄管時管線跳動、錯邊並保證間隙，提高產品合格率。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案，一種消除雷射焊制薄管管線跳動、錯邊並保證間隙的裝置，包括：依次順序排列的第一卷管機構、第二卷管機構、第三卷管機構和焊接夾持機構；鋼板依次通過第一卷管機構、第二卷管機構、第三卷管機構和焊接夾持機構；第一卷管機構包括：平臺和固定在平臺上橫梁；多對第一外部成形傳送軋輥，其可旋轉地豎直設置在平臺上，每對第一外部成形傳送軋輥間設有間距；第一內部成形傳送軋輥，其可旋轉地設置在所述橫梁上，並位於每對第一外部成形傳送軋輥之間，所述第一外部成形傳送軋輥和第一內部成形傳送軋輥之間具有擠壓鋼板形成弧形的間隙；其中，在所述第一外部成形傳送軋輥的外輪廓由第一弧面結構與所述第一弧面結構相切的平面結構組成；第一內部成形傳送軋輥的外輪廓和所述第一外部成形傳送軋輥的外輪廓相匹配。優選的是，所述第二卷管機構包括：多對第二外部成形傳送軋輥，其可旋轉地豎直設置在平臺上，每對第二外部成形傳送軋輥間相互接近；第二外部成形傳送軋輥的外輪廓設有第二弧面結構；第二內部成形傳送軋輥，其其可旋轉地設置在所述橫梁上，並且位於每對第二外部成形傳送軋輥之間；每對第二外部成形傳送軋輥之間至少設置五個所述第二內部成形傳送軋輥。優選的是，所述第三卷管機構包括：多對第三外部成形傳送軋輥，其可旋轉地豎直設置在平臺上，每對第三外部成形傳送軋輥之間設有間距；剛性託杆，其通過託杆支撐杆設置在多對第三外部成形傳送軋輥之間；其中，在所述第三外部成形傳送軋輥的外輪廓設有第三弧面結構；所述剛性託杆為半圓柱體，在所述剛性託杆上設有多對沿軸向分布地託杆輪輥，所述剛性託杆與所述第三弧面結構相匹配。優選的是，所述焊接夾持機構包括固定管孔塊，其架設在平臺上，在所述固定管孔塊內部設有腔體；一對第四傳送輥，其可旋轉地設置在所述腔體內，在所述第四傳送輥相互配合用於固定和傳輸鋼管；其中，所述第四傳送輥的外輪廓設有第四弧面結構。一種消除雷射焊制薄管管線跳動、錯邊並保證間隙的方法，包括：a、將鋼帶輸送至平臺上，先通過多對第一外部成形傳送軋輥和第一內部成形傳送軋輥將的鋼帶邊緣的高度卷至需製備焊管半徑的0.9～1.0倍；b、通過多對第二外部成形傳送軋輥和第二成形傳送軋輥將經過步驟a處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.0～1.6倍；c、通過多對第三外部成形傳送軋輥和剛性託杆將經過步驟b處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.6～2.0倍，獲得管坯；d、通過固定管孔塊將經過步驟c處理後獲得的管坯固定，在保護氣體下對管坯進行雷射焊接。優選的是，還包括：在步驟a之前對鋼管進行預處理，所述預處理包括對鋼帶進行表面酸洗、冷軋和退火處理。優選的是，所述退火溫度為為875～885℃，退火時間為5.5～6.5小時。優選的是，其特徵在於：在所述步驟a中，所述多對第一外部成形傳送軋輥和第一內部成形傳送軋輥的套數為5～100套，間距10～200mm，轉速為10～1000mm/min；在所述步驟b中，所述多對第二外部成形傳送軋輥和第二內部成形傳送軋輥的套數為5～100套，間距10～200mm，轉速為10～1000mm/min；在所述步驟c中，多對第三成形傳送軋輥套數為5～100套，間距10～200mm，轉速為10～1000mm/min。優選的是，所述雷射功率為900～1100W，焊接速度為12～14m/min；所述保護氣體的方向與雷射束的方向同軸。優選的是，冷軋後所述鋼帶的厚度為0.5～1.5mm。本發明的有益效果是：1、能有效消除雷射焊制薄管時管線跳動、錯邊並保證間隙，提高產品合格率；2、通過該方法生產的管徑直接符合生產要求，取消了焊管定徑的生產環節，提高了生產率。附圖說明圖1是本發明中制管成型機的示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是圖1的B-B剖視圖；圖4是圖1的C-C剖視圖；圖5是圖1的D-D剖視圖；圖6是圖1的E-E剖視圖。具體實施方式下面結合附圖對發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。如圖1-6所示，所述消除雷射焊制薄管管線跳動、錯邊並保證間隙的裝置1包括：依次順序排列的第一卷管機構110、第二卷管機構120、第三卷管機構130和焊接夾持機構140；鋼板2依次通過第一卷管機構110、第二卷管機構120、第三卷管機構130和焊接夾持機構140。第一卷管機構110包括：平臺150和固定在平臺上橫梁116；多對第一外部成形傳送軋輥112可旋轉地豎直設置在平臺150上，每對第一外部成形傳送軋輥112間設有間距；第一內部成形傳送軋輥117可旋轉地設置在所述橫梁116上，並位於每對第一外部成形傳送軋輥112之間，所述第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117之間具有擠壓鋼板形成弧形的間隙；其中，在所述第一外部成形傳送軋輥112的外輪廓由第一弧面結構與所述第一弧面結構相切的平面結構組成；第一內部成形傳送軋輥112的外輪廓和所述第一外部成形傳送軋輥117的外輪廓相匹配。作為一種優選，第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117分別通過外部固定軸114和內部固定軸118並列安裝在所述平臺150和橫梁116上，在所述外部固定軸114和內部固定軸118的兩端分別設有外部軸承113和內部軸承119。在另一個實施例中，第二卷管機構120包括：多對第二外部成形傳送軋輥122可旋轉地豎直設置在平臺150上，每對第二外部成形傳送軋輥122間相互接近；第二外部成形傳送軋輥122的外輪廓設有第二弧面結構；第二內部成形傳送軋輥126可旋轉地設置在所述橫梁125上，並且位於每對第二外部成形傳送軋輥122之間；每對第二外部成形傳送軋輥122之間至少設置五個所述第二內部成形傳送軋輥126。作為一種優選，所述第二外部成形傳送軋輥122和第二內部成形傳送軋輥126分別通過外部固定軸124和內部固定軸127安裝在所述平臺150和橫梁125上，在所述外部固定軸124和內部固定軸127的兩端分別設有外部軸承123和內部軸承128。在另一個實施例中，所述第三卷管機構130包括：多對第三外部成形傳送軋輥132可旋轉地豎直設置在平臺150上，每對第三外部成形傳送軋輥132之間設有間距；剛性託杆137通過託杆支撐杆136設置在多對第三外部成形傳送軋輥132之間；其中，在所述第三外部成形傳送軋輥132的外輪廓設有第三弧面結構；所述剛性託杆137為半圓柱體，在所述剛性託杆137上設有多對沿軸向分布地託杆輪輥137d，所述剛性託杆與所述第三弧面結構相匹配。作為一種優選，第三外部成形傳送軋輥132通過外部固定軸134安裝在所述平臺150上，在所述外部固定軸134的兩端設有外部軸承133，在所述外部固定軸134之間設有連接梁135，在所述連接梁135的中部與所述託杆支撐杆136連接。作為進一步優選，在所述剛性託杆137包括：託杆本體137a、在所述託杆本體137a上可旋轉地設有多對託杆輪輥137d，所述託杆輪輥137d中通過固定軸137c設置在所述託杆本體137a上，在所述固定軸137c的兩端設有軸承137b。作為進一步優選，在所述託杆本體137a上設有軸向的凹槽。在另一個實施例中，所述焊接夾持機構140包括：固定管孔塊142架設在平臺150上，在所述固定管孔塊142內部設有腔體；一對第四傳送輥141可旋轉地設置在所述腔體內，在所述第四傳送輥141相互配合用於固定和傳輸鋼管；在所述第四傳送輥141的外輪廓設有第四弧面結構。作為一種優選，所述第四傳送輥141通過固定軸144設置在腔體內，在所述固定軸144的兩端設有分別軸承143。所述一對第四傳送輥141間的空間與鋼管外周相匹配。實施例1a、對鋼帶2進行表面酸洗、冷軋和退火處理；所述退火溫度為為880℃，退火時間為6小時，冷軋後的鋼帶厚度為厚度為0.8mm鋼帶；b、將經過預處理的鋼帶輸送至平臺上，先通過多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117將的鋼帶邊緣的高度卷至需製備焊管半徑的0.95倍；其中，所述多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117的套數為50套，間距100mm，轉速為500mm/min。c、再通過多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126將經過步驟b處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.3倍；其中，所述多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126的套數為50套，間距100mm，轉速500mm/min。d、再通過多對第三外部成形傳送軋輥132和剛性託杆173將經過步驟c處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.8倍，獲得管坯；多對第三成形傳送軋輥套數為50套，間距100mm，轉速為500mm/min。e、再通過固定管孔塊將經過步驟d處理後獲得的鋼帶固定，在保護氣體下對管坯進行雷射焊接。所述雷射功率為1000W，焊接速度為13m/min。其中，所述保護氣體的方向與雷射束的方向同軸。保護氣體為氬氣。實施例2a、對鋼帶2進行表面酸洗、冷軋和退火處理；所述退火溫度為為885℃，退火時間為5.5小時，冷軋後的鋼帶厚度為0.5mm鋼帶；b、將經過預處理的鋼帶輸送至平臺上，先通過多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117將的鋼帶邊緣的高度卷至需製備焊管半徑的1.0倍；其中，所述多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117的套數為5套，間距200mm，轉速為10mm/min。c、再通過多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126將經過步驟b處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.6倍，；其中，所述多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126的套數為5套，間距200mm，轉速為10mm/min。d、再通過多對第三外部成形傳送軋輥132和剛性託杆173將經過步驟c處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的2.0倍，獲得管坯；多對第三成形傳送軋輥套數為5套，間距200mm，轉速為10mm/min。e、再通過固定管孔塊將經過步驟d處理後獲得的鋼帶固定，在保護氣體下對管坯進行雷射焊接。所述雷射功率為900W，焊接速度為12m/min。其中，所述保護氣體的方向與雷射束的方向垂直。保護氣體為氬氣。實施例3a、對鋼帶2進行表面酸洗、冷軋和退火處理；所述退火溫度為為875℃，退火時間為6.5小時，冷軋後的鋼帶厚度為厚度為1.5mm鋼帶；b、將經過預處理的鋼帶輸送至平臺上，先通過多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117將的鋼帶邊緣的高度卷至需製備焊管半徑的0.9倍；其中，所述多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117的套數為100套，間距10mm，轉速為1000mm/min。c、再通過多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126將經過步驟b處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.0倍；其中，所述多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126的套數為100套，間距10mm，轉速為1000mm/min。d、再通過多對第三外部成形傳送軋輥132和剛性託杆173將經過步驟c處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.6倍，獲得管坯；多對第三成形傳送軋輥套數為100套，間距10mm，轉速為1000mm/min。e、再通過固定管孔塊將經過步驟d處理後獲得的鋼帶固定，在保護氣體下對管坯進行雷射焊接。所述雷射功率為1100W，焊接速度為14m/min。其中，所述保護氣體的方向與雷射束的方向呈30°夾角。保護氣體為氬氣。實施例4a、對鋼帶2進行表面酸洗、冷軋和退火處理；所述退火溫度為為878℃，退火時間為6.3小時，冷軋後的鋼帶厚度為厚度為1.2mm鋼帶；b、將經過預處理的鋼帶輸送至平臺上，先通過多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117將的鋼帶邊緣的高度卷至需製備焊管半徑的0.92倍；其中，所述多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117的套數為80套，間距50mm，轉速為200mm/min。c、再通過多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126將經過步驟b處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.4倍；其中，所述多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126的套數為80套，間距50mm，轉速為200mm/min。d、再通過多對第三外部成形傳送軋輥132和剛性託杆173將經過步驟c處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.9倍，獲得管坯；多對第三成形傳送軋輥套數為80套，間距50mm，轉速為200mm/min。e、再通過固定管孔塊將經過步驟d處理後獲得的鋼帶固定，在保護氣體下對管坯進行雷射焊接。所述雷射功率為950W，焊接速度為13.5m/min。其中，所述保護氣體的方向與雷射束的方向呈60°夾角。保護氣體為氬氣。實施例5a、對鋼帶2進行表面酸洗、冷軋和退火處理；所述退火溫度為為881℃，退火時間為5.7小時，冷軋後的鋼帶厚度為厚度為0.8mm鋼帶；b、將經過預處理的鋼帶輸送至平臺上，先通過多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117將的鋼帶邊緣的高度卷至需製備焊管半徑的0.97倍；其中，所述多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117的套數為40套，間距120mm，轉速為800mm/min。c、再通過多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126將經過步驟b處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.5倍；其中，所述多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126的套數為40套，間距120mm，轉速為800mm/min。d、再通過多對第三外部成形傳送軋輥132和剛性託杆173將經過步驟c處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.8倍，獲得管坯；多對第三成形傳送軋輥套數為40套，間距120mm，轉速為800mm/min。e、再通過固定管孔塊將經過步驟d處理後獲得的鋼帶固定，在保護氣體下對管坯進行雷射焊接。所述雷射功率為1050W，焊接速度為12.5m/min。其中，所述保護氣體的方向與雷射束的方向呈45°夾角。保護氣體為氬氣。實施例6a、對鋼帶2進行表面酸洗、冷軋和退火處理；所述退火溫度為為882℃，退火時間為5.9小時，冷軋後的鋼帶厚度為厚度為0.9mm鋼帶；b、將經過預處理的鋼帶輸送至平臺上，先通過多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117將的鋼帶邊緣的高度卷至需製備焊管半徑的0.98倍；其中，所述多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117的套數為55套，間距110mm，轉速為520mm/min。c、再通過多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126將經過步驟b處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.35倍；其中，所述多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126的套數為55套，間距110mm，轉速為520mm/min。d、再通過多對第三外部成形傳送軋輥132和剛性託杆173將經過步驟c處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.8倍，獲得管坯；多對第三成形傳送軋輥套數為55套，間距110mm，轉速為520mm/min。e、再通過固定管孔塊將經過步驟d處理後獲得的鋼帶固定，在保護氣體下對管坯進行雷射焊接。所述雷射功率為1050W，焊接速度為13.2m/min。其中，所述保護氣體的方向與雷射束的方向同軸。保護氣體為氬氣。實施例7a、對鋼帶2進行表面酸洗、冷軋和退火處理；所述退火溫度為為878℃，退火時間為5.8小時，冷軋後的鋼帶厚度為厚度為0.75mm鋼帶；b、將經過預處理的鋼帶輸送至平臺上，先通過多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117將的鋼帶邊緣的高度卷至需製備焊管半徑的0.93倍；其中，所述多對第一外部成形傳送軋輥112和第一內部成形傳送軋輥117的套數為45套，間距85mm，轉速為450mm/min。c、再通過多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126將經過步驟b處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.25倍；其中，所述多對第二外部成形傳送軋輥122和第二成形傳送軋輥126的套數為45套，間距85mm，轉速為450mm/min。d、再通過多對第三外部成形傳送軋輥132和剛性託杆173將經過步驟c處理後的鋼帶邊緣高度卷至需製備焊管半徑的1.95倍，獲得管坯；多對第三成形傳送軋輥套數為45套，間距85mm，轉速為450mm/min。e、再通過固定管孔塊將經過步驟d處理後獲得的鋼帶固定，在保護氣體下對管坯進行雷射焊接。所述雷射功率為995W，焊接速度為13.3m/min。其中，所述保護氣體的方向與雷射束的方向同軸。保護氣體為氬氣。數據分析一、外觀檢測對實施例1-7所得的焊接鋼管和通過氬弧焊方法焊接的普通鋼管進行外觀檢測，所得數據見表一。表一外觀實施例1焊縫成型良好實施例2焊縫成型良好實施例3焊縫成型良好實施例4焊縫成型良好實施例5焊縫成型良好實施例6焊縫成型良好實施例7焊縫成型良好普通鋼管焊縫成型良好由表一可知，由實施例1-7焊接的鋼管和普通鋼管的焊縫成型均良好。二、外觀檢測對實施例1-7所得的焊接鋼管和通過氬弧焊方法焊接的普通鋼管進行拉伸試驗，試驗依據的標準為GB/T228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》。表二斷裂位置實施例1母材處斷裂實施例2母材處斷裂實施例3母材處斷裂實施例4母材處斷裂實施例5母材處斷裂實施例6母材處斷裂實施例7母材處斷裂普通鋼管焊縫處斷裂由表二可知，由實施例1-7製備的鋼管具有良好的拉伸性能。三、金相組織檢測實施例1-7所得的焊接鋼管和通過氬弧焊方法焊接的普通鋼管的金相組織。表二外觀實施例1條狀變形奧氏體，並與母材相接近，不存在薄弱區實施例2條狀變形奧氏體，並與母材相接近，不存在薄弱區實施例3條狀變形奧氏體，並與母材相接近，不存在薄弱區實施例4條狀變形奧氏體，並與母材相接近，不存在薄弱區實施例5條狀變形奧氏體，並與母材相接近，不存在薄弱區實施例6條狀變形奧氏體，並與母材相接近，不存在薄弱區實施例7條狀變形奧氏體，並與母材相接近，不存在薄弱區普通鋼管熱影響區寬度較大，存在薄弱區由表三可知，由實施例1-7製備的鋼管具有良好的金相組織。如上所述本發明一種消除雷射焊制薄管管線跳動、錯邊並保證間隙的方法，能有效消除雷射焊制薄管時管線跳動、錯邊並保證間隙，提高產品合格率；通過該方法生產的管徑直接符合生產要求，取消了焊管定徑的生產環節，提高了生產率。儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖例。當前第1頁1 2 3