CN103252650B - 一种大口径薄壁有色金属管材加工装置及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
一种涉及有色金属加工领域的大口径薄壁有色金属管材加工装置及其应用方法，所述的装置包含机体以及安装在机体内部用于加工管材外形的旋压系统和用于焊接管材接缝的焊接系统；应用所述的装置能够有效提高加工出的管材质量，同时还能够相应的降低生产成本。
Description
【技术领域】
本发明涉及有色金属加工领域，尤其是涉及一种用于针对大口径薄壁铜及铜基合金管材进行旋压或焊接的加工装置及其应用方法。
【背景技术】
公知的，由于大口径薄壁铜及铜基合金管材耐海水腐蚀冲击性能强、抗海生物污损特性突出和焊接性能好，因此其广泛应用于舰船制造业的海水管系、发电设备的冷凝器、海水淡化管系和制盐行业中；然而，由于现有的加工装置在加工大口径薄壁铜及铜基合金管材的外形时，因铜及铜基合金韧性较大，需加工出的铜管直径和周长也较大, 且加工装置中用于旋压加工的铜管旋压轮的轴是固定的，即在铜管旋压过程中旋压轮的径向进给量无法调整，从而造成在铜管的表面厚度变化时，不能调整铜管表面的加载力，进而在加工过程中使铜管表面受力大小不稳定，这直接导致了大口径薄壁铜及铜基合金管材的管壁因为容易开裂而形成管壁裂纹；另外，由于通常都是采用整体拉拔的方法来进行铜及铜基合金管材的加工，而该加工方法存在有成本较高，质量较差的缺点，同时又由于管壁裂纹极大的影响了大口径薄壁铜及铜基合金管材的外圆光洁度及尺寸精度，因此，目前的大口径薄壁铜及铜基合金管材存在有产品质量较差，成本较高的缺陷。
【发明内容】
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种大口径薄壁有色金属管材加工装置及其应用方法，应用所述的装置能够有效提高加工出的管材质量，同时还能够相应的降低生产成本。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种大口径薄壁有色金属管材加工装置及其应用方法，所述的装置包含机体以及安装在机体内部用于加工管材外形的旋压系统和用于焊接管材接缝的焊接系统；所述的旋压系统和焊接系统均能够通过相应的工业控制计算机系统实现自动控制与监测；
所述的旋压系统包含驱动电机以及位于同一垂面的驱动轮、加载轮、浮动旋压轮和定位轮；所述驱动轮固定于机体支撑台的中部，且水平对应驱动轮轮缘上部的两侧分别设有一加载轮，垂直对应驱动轮的上部设有一定位轮；所述的驱动轮由固定安装在机体下部的驱动电机带动转动；所述的加载轮底部通过一加载轮导轨座与机体支撑台的上台面对应滑动连接，且加载轮通过固定于机体侧壁的加载轮液压油缸带动左右水平移动；所述的定位轮通过固定于机体顶壁的定位轮液压油缸带动上下垂直移动；两加载轮与对应的驱动轮的轮缘之间分别夹持放置一浮动旋压轮，即所述的旋压系统采用两个浮动旋压轮和一个定位轮与管材相切，并通过驱动轮与浮动旋压轮的二级传动使管材进行与驱动轮同步同向的回转动作，同时使浮动旋压轮和定位轮形成对管材的向心旋压力；
所述的焊接系统包含焊接座以及能够同步进行垂直升降动作的加热喷管、搅拌磨擦杆和焊缝加压滚轮；所述的焊接座设于机体的顶壁，焊接座底部面有间隔的依次设有加热喷管、搅拌磨擦杆和焊缝加压滚轮；所述的加热喷管、搅拌磨擦杆和焊缝加压滚轮位于同一垂直平面内，且加热喷管喷出的火焰外焰与搅拌磨擦杆底端的球头面以及焊缝加压滚轮的下轮缘位于同一水平面；所述的加热喷管通过焊接座与外部气源连通；所述的搅拌磨擦杆由设于焊接座顶部的搅拌电机带动转动；
应用所述的装置加工管材外形时，先将管材套于相应的支撑模具外壁，使管材的内壁得到稳定支撑，再使管材处于水平状态，并将管材的一端放置在两浮动旋压轮和定位轮之间加以固定，然后，通过驱动轮带动浮动旋压轮转动，并同时带动管材转动，从而达到利用两浮动旋压轮和一定位轮对管材的同一圆截面进行加工的目的；在旋压加工的同时，通过相应的输送系统使管材慢慢通过所述装置，从而利用所述装置完成对管材整体的旋压加工；当利用相应的有色金属板材制造大口径薄壁管材，需要焊接板材弯圆后对接在一起形成的接缝时，只需在利用相应输送系统使弯成圆筒状的板材平稳通过所述装置的同时，将所述的焊接系统准确对应需要焊接的接缝，并对接缝进行焊接操作即能够将弯圆的板材制成相应的管材。
所述的大口径薄壁有色金属管材加工装置，所述的加载轮两端轴头与对应的浮动旋压轮的两端轴头对应铰接。
所述的大口径薄壁有色金属管材加工装置，所述的浮动旋压轮外轮面设有便于浮动旋压轮对应管材进行轴向移动的凸起弧面。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明所述的大口径薄壁有色金属管材加工装置及其应用方法能够准确的将相应板材弯圆后对接在一起形成的接缝可靠有效的焊接在一起，从而达到以低成本制造出较高质量大口径薄壁铜及铜基合金管材的目的；此外，所述装置还能够用于加工管材外形，且能够在加工过程中有效的避免铜管表面出现裂纹，从而确保了铜管外圆的光洁度及尺寸精度，进而有效的提高了加工出的大口径薄壁铜及铜基合金管材的整体质量，同时也相应的降低了生产成本。
【附图说明】
图1是本发明的示意图；
图2是本发明的侧面示意图。
图中：1、机体；2、驱动电机；3、驱动轮；4、加载轮；5、浮动旋压轮；6、定位轮；7、支撑台；8、加载轮导轨座；9、加载轮液压油缸；10、定位轮液压油缸； 11、管材；12、焊接座；13、加热喷管；14、搅拌磨擦杆；15、焊缝加压滚轮；16、搅拌电机；
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例：
结合附图1～2所述的大口径薄壁有色金属管材加工装置及其应用方法，所述的装置包含机体1以及安装在机体1内部用于加工管材11外形的旋压系统和用于焊接管材23接缝的焊接系统；所述的旋压系统包含驱动电机2以及位于同一垂直平面的驱动轮3、加载轮4、浮动旋压轮5和定位轮6；所述驱动轮3固定于机体1支撑台7的中部，且驱动轮3由固定安装在机体1下部的驱动电机2带动转动；水平对应驱动轮3轮缘上部的两侧分别设有一加载轮4，垂直对应驱动轮3的上部设有一定位轮6；所述的加载轮4底部通过一加载轮导轨座8与机体1支撑台7的上台面对应滑动连接，且加载轮4能够通过固定于机体1侧壁的加载轮液压油缸9的带动进行左右水平移动，即加载轮液压油缸9能够带动加载轮4利用加载轮导轨座8在支撑台7上进行水平的左右移动，从而达到通过两加载轮4支撑夹持管材11的目的；
所述的定位轮6能够通过固定于机体1顶壁的定位轮液压油缸10的带动进行上下垂直的升降动作，即位于管材11下部的两浮动旋压轮5和位于管材11上部的定位轮6一起在加工过程中起到了使管材11得以准确定位的作用；为更利于对管材11的旋压加工，能够于加工前分别在两加载轮4与对应的驱动轮3轮缘之间夹持放置一浮动旋压轮5，即所述的旋压系统采用两个浮动旋压轮5和一个定位轮6与管材11相切，并通过驱动轮3与浮动旋压轮5的二级传动使管材11能够进行与驱动轮3同步同向的回转动作，从而使浮动旋压轮5和定位轮6形成对管材11的向心旋压力，同时也通过两浮动旋压轮5在加工过程中满足了稳定管材11表面受力大小的要求；
为便于放置浮动旋压轮5，能够将加载轮4两端的轴头和与该加载轮4对应的浮动旋压轮5两端的轴头对应铰接在一起，从而在加工管材11前只需将浮动旋压轮5沿加载轮4的外壁转动至相应位置，然后再放置管材11即能够很方便的达到由两浮动旋压轮5共同夹持支撑管材11的目的；此外，为更利于管材11产生塑性延伸变形，达到利用浮动旋压轮5连续对管材11微小面积进行体积变形壁厚减薄的目的，所述的浮动旋压轮5外轮面设有便于浮动旋压轮5对应管材11进行轴向移动的凸起弧面；
所述的焊接系统采用在扩散摩擦焊的工艺基础前进行前期预热，从而利用前期预热使管材11的残余应力小，不易变形；该焊接系统包含焊接座12以及能够同步进行垂直升降动作的加热喷管13、搅拌磨擦杆14和焊缝加压滚轮15，即所述的加热喷管13、搅拌磨擦杆14和焊缝加压滚轮15能够通过同步进行垂直升降动作来达到在焊接操作中加工不同管径管材11的目的；所述的焊接座12设于机体1的顶壁，焊接座12底部面有间隔的依次设有加热喷管13、搅拌磨擦杆14和焊缝加压滚轮15；所述的加热喷管13、搅拌磨擦杆14和焊缝加压滚轮15位于同一垂直平面内，且加热喷管13喷出的火焰外焰与搅拌磨擦杆14底端的球头面以及焊缝加压滚轮15的下轮缘位于同一水平面，从而有效的达到了使所述的焊接发系统能够准确对应管材11接缝的目的；
所述的加热喷管13通过焊接座12与外部的相应气源连通，从而只需在加工时点燃加热喷管13喷头处喷出的气体即能够达到对管材11的接缝处喷火加热的目的；所述的搅拌磨擦杆14由设于焊接座12顶部的搅拌电机16带动转动，即搅拌电机16带动搅拌磨擦杆14转动时，搅拌磨擦杆14底端的球头面同时对已经被加热喷管13喷出的火焰加热并产生塑性流变的管材11接缝处进行磨擦搅拌，从而使管材11接缝处的接合面达到分子扩散并熔合的目的；随后，再通过焊缝加压滚轮15对已经熔合的管材11接缝进行旋压，确保了管材11的表面光洁无突包，从而满足了加工出的管材11外径尺寸精度准确的要求。
实施本发明所述的大口径薄壁有色金属管材加工装置，当需要加工管材外形时，先将管材11套于相应的支撑模具外壁，使管材11的内壁得到稳定支撑，再使管材11处于水平状态，并将管材11的一端放置在两浮动旋压轮5和定位轮6之间加以固定，然后，通过驱动轮3带动浮动旋压轮5转动，并同时带动管材11转动，从而达到利用两浮动旋压轮5和一定位轮6对管材11的同一圆截面进行加工的目的；在旋压加工的同时，通过相应的输送系统使管材11慢慢通过所述装置，从而利用所述装置完成对管材11整体的旋压加工；当利用相应的有色金属板材制造大口径薄壁管材，需要焊接板材弯圆后对接在一起形成的接缝时，只需在利用相应输送系统使弯成圆筒状的板材平稳通过所述装置的同时，将所述的焊接系统准确对应需要焊接的接缝，并对接缝进行焊接操作即可；为便于自动化控制所述装置的动作，所述的旋压系统和焊接系统均能够通过相应的工业控制计算机系统实现自动控制与监测。
本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。
Claims (3)
1.一种大口径薄壁有色金属管材加工装置，其特征是：所述的装置包含机体(1)和安装在机体(1)内部用于加工管材(11)外形的旋压系统和用于焊接管材(11)接缝的焊接系统，所述的旋压系统和焊接系统均能够通过相应的工业控制计算机系统实现自动控制与监测；
所述的旋压系统包含驱动电机(2)以及位于同一垂面的驱动轮(3)、加载轮(4)、浮动旋压轮(5)和定位轮(6)；所述驱动轮(3)固定于机体(1)支撑台(7)的中部，且水平对应驱动轮(3)轮缘上部的两侧分别设有一加载轮(4)，垂直对应驱动轮(3)的上部设有一定位轮(6)；所述的驱动轮(3)由固定安装在机体(1)下部的驱动电机(2)带动转动；所述的加载轮(4)底部通过一加载轮导轨座(8)与机体(1)支撑台(7)的上台面对应滑动连接，且加载轮(4)通过固定于机体(1)侧壁的加载轮液压油缸(9)带动左右水平移动；所述的定位轮(6)通过固定于机体(1)顶壁的定位轮液压油缸(10)带动上下垂直移动；两加载轮(4)与驱动轮(3)的轮缘之间分别夹置一浮动旋压轮(5)，即所述的旋压系统采用两个浮动旋压轮(5)和一个定位轮(6)与管材(11)相切，并通过驱动轮(3)与浮动旋压轮(5)的二级传动使管材(11)进行与驱动轮(3)同步同向的回转动作，同时使浮动旋压轮(5)和定位轮(6)形成对管材(11)的向心旋压力；
所述的焊接系统包含焊接座(12)以及能够同步进行垂直升降动作的加热喷管(13)、搅拌磨擦杆(14)和焊缝加压滚轮(15)；所述的焊接座(12)设于机体(1)的顶壁，焊接座(12)底部面有间隔的依次设有加热喷管(13)、搅拌磨擦杆(14)和焊缝加压滚轮(15)；所述的加热喷管(13)、搅拌磨擦杆(14)和焊缝加压滚轮(15)位于同一垂直平面内，且加热喷管(13)喷出的火焰外焰与搅拌磨擦杆(14)底端的球头面以及焊缝加压滚轮(15)的下轮缘位于同一水平面；所述的加热喷管(13)通过焊接座(12)与外部气源连通；所述的搅拌磨擦杆(14)由设于焊接座(12)顶部的搅拌电机(16)带动转动；
应用所述的装置加工管材外形时，先将管材(11)套于相应的支撑模具外壁，使管材(11)的内壁得到稳定支撑，再使管材(11)处于水平状态，并将管材(11)的一端放置在两浮动旋压轮(5)和定位轮(6)之间加以固定，然后，通过驱动轮(3)带动浮动旋压轮(5)转动，并同时带动管材(11)转动，从而达到利用两浮动旋压轮(5)和一定位轮(6)对管材(11)的同一圆截面进行加工的目的；在旋压加工的同时，通过相应的输送系统使管材(11)慢慢通过所述装置，从而利用所述装置完成对管材(11)整体的旋压加工；当利用相应的有色金属板材制造大口径薄壁管材，需要焊接板材弯圆后对接在一起形成的接缝时，只需在利用相应输送系统使弯成圆筒状的板材平稳通过所述装置的同时，将所述的焊接系统准确对应需要焊接的接缝，并对接缝进行焊接操作即能够将弯圆的板材制成相应的管材。
2.根据权利要求1所述的大口径薄壁有色金属管材加工装置，其特征是：所述的加载轮(4)两端轴头与对应的浮动旋压轮(5)的两端轴头对应铰接。
3.根据权利要求1所述的大口径薄壁有色金属管材加工装置，其特征是：所述的浮动旋压轮(5)外轮面设有便于浮动旋压轮(5)对应管材(11)进行轴向移动的凸起弧面。
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