CN101121228B - 双金属复合线材高效生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双金属复合线材高效生产线，有依次设置的铝杆对焊机(1)、铝杆放料架(2)、铝杆拉拔机(3)；依次设置的铜带放料架(4)、铜带对接机(5)、铜带清洗槽(6)、铜带吹干机(7)、铜带打磨机(9)以及依次设置的包覆成型机(10)、焊接装置(11)、复合线坯拉拔机(12)、收线机(13)；在所述铝杆拉拔机(3)与包覆成型机(10)之间设有铝杆扒皮装置(14)，在所述铜带对接机(5)与铜带清洗槽(6)之间设有铜带库(15)，可降低工人劳动强度、保证生产连续进行以及提高产成品率。
Description
技术领域：
本发明涉及一种铜包铝、铜包钢等双金属复合线材的生产设备，尤其是一种可降低工人劳动强度、保证生产连续进行以及提高产成品率的双金属复合线材高效生产线。
背景技术：
目前，铜包铝、铜包钢等双金属复合导线线坯的生产方法主要是包覆焊接-拉制法。具体生产方法是将铝杆(钢杆)经过铝杆拉拔机拉拔，之后经过人工对拉拔后的铝杆进行碱水侵泡式去油脂，最后再将铝杆缠绕在铝杆放料架上；同时将铜带放料架上的铜带经过清洗槽、铜带吹干机、铜带切边机、铜带打磨机进行预处理；最后将铝杆、铜带经过由包覆成型机和焊接装置构成的焊接装置、复合线坯拉拔机及收线机等，即用包覆成型机将不断向前运行(由传送装置传送)的铜带围绕铝芯线或钢芯线滚轧成圆管状，然后在氩气保护状态下，用焊接装置(氩弧焊)将铜管的纵缝焊接起来，再通过复合线坯拉拔机进行多道次的拉拔，形成冶金结合的双金属复合线材。现有的生产设备存在以下问题：
1.由于铜带是成盘装在料架上，一盘仅几百米长，每焊完一盘铜带或铝杆后，必需停机另换一盘铜带或铝杆，使包覆焊接生产过程不能连续不断地进行，停机时间较长，降低了线坯的生产效率，同时也无法生产大盘重的双金属复合导线线坯；
2.铝杆的碱水侵泡式表面预处理方式落后，工人劳动强度高且质量受人为因素影响较大，如未彻底祛除铝杆上的氧化物，则会严重影响铜与铝的冶金结合，导致产品的产成品率低，而且碱水废液和残渣必需经过处理才能达到环保要求，使生产成本提高；
3.氩弧焊机的焊接电流与包覆成型机驱动速度相互独立、互不关联，焊接电流不能随包覆成型机驱动速度的变化而适时调整，导致包覆成型机停车再启动时，在焊缝处出现因驱动速度相对过慢、氩弧焊机电流相对过大而使铜带打孔的现象，致使连续化生产中断；
4.无法实时监测钨极烧损的状况，使氩弧焊机不能选用较大的焊接电流，线坯的焊接速度低(每分种仅能焊接5～7m)，进一步降低了产品的生产效率。
发明内容：
本发明是为了解决现有技术所存在的上述问题，提供一种可降低工人劳动强度、保证生产连续进行以及提高产成品率的双金属复合线材高效生产线。
本发明的技术解决方案是：一种双金属复合线材高效生产线，其特征在于：有依次设置的铝杆对焊机1、铝杆放料架2、铝杆拉拔机3；依次设置的铜带放料架4、铜带对接机5、铜带清洗槽6、铜带吹干机7、铜带打磨机9以及依次设置的包覆成型机10、焊接装置11、复合线坯拉拔机12、收线机13；在所述铝杆拉拔机3与包覆成型机10之间设有铝杆扒皮装置14，在所述铜带对接机5与铜带清洗槽6之间设有铜带库15。
所述的铜带吹干机7与铜带打磨机9之间设有铜带切边机8。
所述的铝杆扒皮装置14是固定在包覆成型机10上的铝杆脱皮模孔。
所述铜带库15是设有上面开口的盒状库体16，在开口处的相对两端分别设有相对滚动的传动轮17、18及相对滚动的传动轮19、20，传动轮17、18中至少一个与铜带库电机M2相接。
在盒状库体1中设置有竖向隔板21，竖向隔板21与盒状库体16的底板22之间有导向开口23，在导向开口23处设有导向轮24。
设有单片机IC1，单片机IC1的输出分别通过变频器25、变频器26、变频器28、变频器29、变频器30、变频器31、变频器32与铝杆拉拔机电机M1、铜带库电机M2、铜带吹干机电机M3、铜带打磨机M5、包覆成型机驱动电机M6、复合线坯拉拔机电机M7、收线机M8相接；所述单片机IC1的输出与焊接装置11相接，焊接装置11的输出通过电流互感器与焊枪相接，电流互感器的输出端与单片机IC1的输入端相接。
设有单片机IC1，单片机IC1的输出分别通过变频器25、变频器26、变频器27、变频器28、变频器29、变频器30、变频器31、变频器24与铝杆拉拔机电机M1、铜带库电机M2、铜带吹干机电机M3、铜带切边机M4、铜带打磨机M5、包覆成型机驱动电机M6、复合线坯拉拔机电机M7、收线机M8相接；所述单片机IC1的输出与焊接装置11相接，焊接装置11的输出通过电流互感器与焊枪相接，电流互感器的输出端与单片机IC1的输入端相接。
与单片机IC1的输入端还相接有设置在焊枪旁的摄像装置。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
1.生产过程中可在所设置的铜带库内储存部分铜带，以便在焊接装置不停机的状态下通过铜带对接机将前一盘铜带的末端与下一盘铜带的始端对接起来，从而使铜带连续不断地送入焊接装置中，可保证生产线连续生产，明显地提高了线坯的生产效率；
2.依次所设置的铝杆对焊机、铝杆放料架、铝杆拉拔机以及设置在铝杆拉拔机与包覆成型机之间的铝杆扒皮装置，即可完成铝杆的连续送料，保证生产线连续运行，同时还改变了传统的碱水侵泡式铝杆表面预处理方式，可自动、彻底祛除铝杆上的氧化皮并使脱皮的铝杆迅速进入氩气保护状态，保证铜与铝的冶金结合牢固，提高了产品的产成品率，降低了工人的劳动强度，而且还节省了碱水废液处理费用，降低生产成本；
3.采用了单片机为核心的PLC控制单元，变频器为驱动单元，使生产线的各部分速度与包覆焊接速度相互匹配；同时可通过PLC检测实际焊接电流大小，实现焊接电流随包覆成型机驱动速度的变化而适时调整，当包覆成型机停车再启动时，调整焊接电流跟踪包覆成型机的驱动速度，避免因驱动速度过慢、氩弧焊机电流过大而使铜带出现打孔现象；
4.在焊枪附近设置了与单片机相接的摄像装置，可监测焊缝熔池及钨极烧损量的状况，及时调整焊接电流，确保了焊接的连续性。
附图说明：
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2、图3、图4是本发明实施例中铜带库的结构示意图。
图5是本发明实施例铝杆扒皮装置安装示意图。
图6是本发明实施例电路原理框图。
具体实施方式：
实施例1：
如图1所示：有依次设置的与现有技术相同的铝杆对焊机1(电阻对焊机)、铝杆放料架2、铝杆拉拔机3；还有依次设置的同现有技术相同的铜带放料架4、铜带对接机5(TIG氩弧焊机)、铜带清洗槽6、铜带吹干机7、铜带打磨机9以及依次设置的包覆成型机10、焊接装置11、复合线坯拉拔机12、收线机13等，在铝杆拉拔机3与包覆成型机10之间设有铝杆扒皮装置14，在铜带对接机5与铜带清洗槽6之间设有铜带库15。铝杆扒皮装置14如图5所示：可以是单独设置或安装在包覆成型机10机架(或护罩入口处)的内径小于铝杆外径的模孔，模孔内径与铝杆外径之差即所扒皮的厚度，也可以是其他机械扒皮装置。铜带库15如图2所示：设有上面开口的盒状库体16，盒状库体16最好是长方形的盒状，可垂直、水平或倾斜设置，其宽度最好稍大于铜带宽度，在开口处的相对两端分别设有相对滚动的传动轮17、18(主动滚轮)及相对滚动的传动轮19、20(从动滚轮)，传动轮17、18中至少一个与动力装置-铜带库电机M2相接，铜带库电机M2可以是调频电机、直流调速电机或者是普通电机通过机械式无级减速器带动等结构形式，只要是可以调整铜带的传动速度即可。总之，铜带库15应能保证在生产过程中储存部分铜带并能与包覆成型机10同步运行。为使盒状库体1稳定，可以如图5所示：将盒状库体16固定在底座34上，并在底座34上固定有位于盒状库体16两端旁的支柱35，在盒状库体16和支柱35上面固定有支撑板36，传动轮17、18及铜带库电机M2固定在一端的支撑板36上，相对滚动的传动轮19、20固定在另一端的支撑板36上。
实施例2：
如图1所示：其他与实施例1相同，只是在铜带吹干机7与铜带打磨机9之间设有铜带切边机8，以使铜带更加整齐、标准。而铜带库15如图3所示：是在实施例1的基础上，在盒状库体16中设置有竖向隔板21，竖向隔板21与盒状库体16的底板22之间有导向开口23，在导向开口23处设有导向轮24。
实施例3：
如图6所示，是在实施例1的基础上，设置了单片机或计算机等PLC控制单元，即设有单片机IC1，单片机IC1的输出分别通过变频器25、变频器26、变频器28、变频器29、变频器30、变频器31、变频器32与铝杆拉拔机电机M1、铜带库电机M2、铜带吹干机电机M3、铜带打磨机M5、包覆成型机驱动电机M6、复合线坯拉拔机电机M7、收线机M8相接；所述单片机IC1的输出与焊接装置11相接，焊接装置11的输出通过电流互感器与焊枪相接，电流互感器的输出端与单片机IC1的输入端相接。
实施例4：
是在实施例2的基础上，设置了单片机或计算机等PLC控制单元，即设有单片机IC1，单片机IC1的输出分别通过变频器25、变频器26、变频器27、变频器28、变频器29、变频器30、变频器31、变频器32与铝杆拉拔机电机M1、铜带库电机M2、铜带吹干机电机M3、铜带切边机M4、铜带打磨机M5、包覆成型机驱动电机M6、复合线坯拉拔机电机M7、收线机M8相接；所述单片机IC1的输出与焊接装置11相接，焊接装置11的输出通过电流互感器与焊枪相接，电流互感器的输出端与单片机IC1的输入端相接，与单片机IC1的输入端还相接有设置在焊枪旁的摄像装置33。实现人机对话，方便地调整生产线的各项参数，可同现有技术一样，与计算机相接有键盘或触摸屏等。
工作过程：
1.铝杆39成圈地套在铝杆放料架2上，通过铝杆放料架2上部滚轮进入铝杆拉拔机3进行拉拔，使其尺寸满足扒皮装置14的进线要求，经扒皮装置14扒皮后的铝杆已满足铜铝冶金结合的要求，直接用焊接装置中的氩气保护起来。当铝杆放料架2上铝杆即将用完时，使用铝杆对接机1(电阻对焊机)将其尾端与另一铝杆放料架2铝杆的始端焊接起来。
2.铜带40成盘地放在铜带放料架4上，当一盘铜带即将用完时，可将其尾端与另一盘铜带的始端在铜带对接机5上焊接起来。为保证铜带对接时生产线不停机，在铜带对接机5与铜带清洗槽6之间设有铜带库15。
具体步骤如下：
a.铜带40由主动滚动17、18输送到盒状库体16内，再经由从动滚轮19、20输送至铜带清洗槽中……，调节铜带库电机M2的转动速度，使滚轮17、18输送铜带的速度大于铜带的输出速度，多余的铜带则叠复在盒状库体16中。所叠复铜带的长度至少应满足对接铜带所需的时间(min)×包覆焊接速度(m/min)的要求，由此确定主动滚轮输送铜带的速度及铜带库的高度与长度尺寸。
b.当对接铜带时，驱动主动滚轮的铜带库电机M2停机，将前一盘铜带的末端与下一盘铜带的始端对接起来，此时焊接装置并不停机，所用铜带由叠复在盒状库体16内的铜带供给；
c.当铜带接好后，启动铜带库电机M2使滚轮17、18输送铜带的速度大于铜带的输出速度，多余的铜带又叠复在盒状库体16中。
依次循环，使铜带连续不断地送入焊接装置中，可保证生产线连续生产，显著地提高了线坯的生产效率。
整个控制过程，可由人为控制，亦可由PLC控制单元控制。
3.从铜带库15出来的铜带40进入铜带清洗槽6去油脂，后由铜带吹干机7将其吹干，然后进入铜带切边机8切边(亦可不切边)，最后进入铜带打磨机9中进行打磨，打磨后的铜带用氩气保护起来；
4.铝杆39、铜带40进入焊接装置后，被轧制成圆管状，并将铝杆39包覆其中，然后对铜管纵缝进行焊接。在焊接过程中，摄像装置将所拍摄的钨极形状状态输送至与单片机相接的显示器中，如发现钨极形状发生变化，则需要停车修复，修复钨极后，重新启动生产线。由于PLC控制系统通过所设置的电流互感器能对焊接装置(氩弧焊机)的各项参数进行闭环控制，并能使氩弧焊机的焊接电流自动跟踪生产线中包覆成型机的牵引速度，所以能实现焊缝无孔重新启动，满足了生产线的间断性操作，实现了高速、连续化生产。
5.焊好后的线坯，经拉拔机12拉拔后，由收线机13收线，即完成整个生产过程。
Claims (9)
1.一种双金属复合线材高效生产线，其特征在于：有依次设置的铝杆对焊机(1)、铝杆放料架(2)、铝杆拉拔机(3)；依次设置的铜带放料架(4)、铜带对接机(5)、铜带清洗槽(6)、铜带吹干机(7)、铜带打磨机(9)以及依次设置的包覆成型机(10)、焊接装置(11)、复合线坯拉拔机(12)、收线机(13)；在所述铝杆拉拔机(3)与包覆成型机(10)之间设有铝杆扒皮装置(14)，在所述铜带对接机(5)与铜带清洗槽(6)之间设有铜带库(15)。
2.根据权利要求1所述的双金属复合线材高效生产线，其特征在于：所述的铜带吹干机(7)与铜带打磨机(9)之间设有铜带切边机(8)。
3.根据权利要求1或2所述的双金属复合线材高效生产线，其特征在于：所述的铝杆扒皮装置(14)是固定在包覆成型机(10)上的铝杆脱皮模孔。
4.根据权利要求1所述的双金属复合线材高效生产线，其特征在于：所述铜带库(15)是设有上面开口的盒状库体(16)，在开口处的相对两端分别设有相对滚动的第一传动轮(17、18)及相对滚动的第二传动轮(19、20)，第一传动轮(17、18)中至少一个与铜带库电机M2相接。
5.根据权利要求2所述的双金属复合线材高效生产线，其特征在于：所述铜带库(15)是设有上面开口的盒状库体(16)，在开口处的相对两端分别设有相对滚动的第一传动轮(17、18)及相对滚动的第二传动轮(19、20)，第一传动轮(17、18)中至少一个与铜带库电机M2相接。
6.根据权利要求4或5所述的双金属复合线材高效生产线，其特征在于：在盒状库体(16)中设置有竖向隔板(21)，竖向隔板(21)与盒状库体(16)的底板(22)之间有导向开口(23)，在导向开口(23)处设有导向轮(24)。
7.根据权利要求4所述的双金属复合线材高效生产线，其特征在于：设有单片机IC1，单片机IC1的输出分别通过第一变频器(25)、第二变频器(26)、第三变频器(27)、第四变频器(28)、第五变频器(29)、第六变频器(30)、第七变频器(31)、第八变频器(32)与铝杆拉拔机电机M1、铜带库电机M2、铜带吹干机电机M3、铜带切边机电机M4、铜带打磨机电机M5、包覆成型机驱动电机M6、复合线坯拉拔机电机M7、收线机电机M8相接；所述单片机IC1的输出与焊接装置(11)相接，焊接装置(11)的输出通过电流互感器与焊枪相接，电流互感器的输出端与单片机IC1的输入端相接。
8.根据权利要求5所述的双金属复合线材高效生产线，其特征在于：设有单片机IC1，单片机IC1的输出分别通过第一变频器(25)、第二变频器(26)、第三变频器(27)、第四变频器(28)、第五变频器(29)、第六变频器(30)、第七变频器(31)、第八变频器(32)与铝杆拉拔机电机M1、铜带库电机M2、铜带吹干机电机M3、铜带切边机电机M4、铜带打磨机电机M5、包覆成型机驱动电机M6、复合线坯拉拔机电机M7、收线机电机M8相接；所述单片机IC1的输出与焊接装置(11)相接，焊接装置(11)的输出通过电流互感器与焊枪相接，电流互感器的输出端与单片机IC1的输入端相接。
9.根据权利要求7或8所述的双金属复合线材高效生产线，其特征在于：与单片机IC1的输入端还相接有设置在焊枪旁的摄像装置(33)。
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