CN103286158B - 利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法及装置 - Google Patents

Abstract

利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法及装置，包括下述步骤：1)不等厚钢板修边处理，不等厚钢板沿长度方向厚度渐变；2)将不等厚钢板放置在U型模具下模即凹模上，上模即凸模断面沿长度方向厚度与不等厚钢板沿长度方向渐变厚度呈相反变化；上、下模配合将不等厚钢板冲压成U型件；3)将U型不等厚钢板放置在O型模具下模即凹模型腔内，上模包括一固定支架及设置于固定支架内侧的圆柱形芯棒；上模向下运动，与下模配合将U型不等厚钢板一次冲压成带2～15mm长间隙的开口O型管；4)将开口O型管输送到激光焊接单元，利用辊轮夹紧装置将间隙缩小并进行激光焊接，获得具有外径相同、内径有变化的不等厚激光焊管。

Description

利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法及装置

技术领域

本发明涉及激光焊管生产方法，尤其是涉及一种利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法及装置。

背景技术

激光焊管技术即利用激光焊接的方法将预成形管直缝焊接而成，使用激光焊管的优势在于其高的焊接品质与其在生产和使用过程中更低的废品率。使用激光焊管可以大大降低管的壁厚与采用高强钢，完全符合轿车轻量化趋势和高的抗碰撞性能要求。作为激光焊管的一种特殊形式，不等厚激光焊管则具有独特优势，即在同一根焊管沿长度方向可有不同壁厚。不等厚激光焊管使用的原材料可以有不等厚轧制板或者不等厚激光拼焊板。

对于焊管生产使用的原材料可以有分条钢卷以及钢板两种，而对于不等厚激光焊管生产来说，由于其沿焊管长度具有不同壁厚特点，只能采用钢板作为原材料来组织生产。从已公开的使用钢板作为原材料生产焊管的技术方案及相关技术专利来看，管成型方式主要有UOE与JCOE两种方式。这两种成型方式主要针对厚板，而汽车用板绝大多数都是属于薄板范围，针对薄板的管成型方式很少有公开文献提及。

中国专利CN101204720公开了“一种X80管线钢JCOE直缝埋弧焊管的制造方法”，该方法对于大口径输送油管的生产比较适用，但对于汽车用小口径不等厚激光焊管的生产则不适用。

中国专利CN101376146公开了“一种拼焊管的胀形方法”，该发明避免了不等厚拼焊管在一步胀形时由于薄管或低强度管优先变形导致的焊缝移动，以及焊缝附近薄管或低强度管的局部减薄。但该发明专利针对不等厚焊管的生产制造并未提及。

汽车轻量化是汽车工业的发展趋势之一，为了实现轻量化，可以采用多种先进制造技术，不等厚激光焊管是其中之一。本发明公开了一种不等厚激光焊管的管成型与焊接制造方法。

发明内容

本发明的的目的在于提供一种利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法及装置，针对将不等厚钢板加工成具有外径相同而内径有变化的不等厚激光焊管，能够有效的将不等厚板加工成不等厚激光焊管，从而实现在汽车结构中轻量化的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案：

本发明采用两套成型模具，通过两步管成型法即U型、O型成型完成不等厚激光焊管的管成型，再通过激光焊接方法完成不等厚激光焊管的生产制造，通过该方法可以生产制造出沿长度方向外径相同、内径不同的不等厚激光焊管。

具体地，本发明的利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法，包括下述步骤：

1)对不等厚钢板待焊边边部进行修边处理，不等厚钢板沿长度方向厚度渐变；

2)将不等厚钢板放置在凹模的U型模具下模上，凸模的U型模具上模断面沿长度方向厚度与不等厚钢板沿长度方向渐变厚度呈相反变化，即不等厚钢板厚侧，则U型模具上模对应为薄侧；U型模具上、下模配合将不等厚钢板冲压成沿长度方向外径相同、内径有变化的U型件；U型模具上模向上运动，将U型不等厚钢板从U型模具中取出；

3)将冲成的U型不等厚钢板放置在凹模的O型模具下模型腔内，O型模具上模包括一固定支架及设置于固定支架内侧的圆柱形芯棒；O型模具上模向下运动，与O型模具下模配合将U型不等厚钢板一次冲压成带2～15mm长间隙的开口O型管；

4)将开口O型管输送到激光焊接单元，利用辊轮夹紧装置将间隙缩小并进行激光焊接，获得具有外径相同、内径有变化的不等厚直缝激光焊管。

进一步，所述的U型模具上模断面沿长度方向厚度由小至大渐变，对应地，不等厚钢板沿长度方向厚度大的一端对应放入U型模具上模断面沿长度方向厚度小的一端。

所述的U型模具下模、O型模具下模的型腔底部中央设可以有效将待焊钢板进行固定的定位装置。

本发明还包括可以有效将待焊的不等厚钢板进行固定的定位装置及连接于定位装置下的弹簧；所述的U型模具下模、O型模具下模的凹模型腔底部中央开设槽孔，所述的定位装置及弹簧设置于槽孔内，定位装置随U型模具上模、O型模具上模向下运动而向下运动。

所述的定位装置为一磁性块。

所述的辊轮夹紧装置为带锥形的辊轮装置。

本发明的用于制备不等厚直缝激光焊管的成型装置，其包括，U型模具，包括上、下模，上模为凸模，下模为凹模，上模即凸模断面沿长度方向厚度与不等厚钢板沿长度方向渐变厚度呈相反变化；O型模具，包括上、下模，上模包括一固定支架及设置于固定支架内侧的圆柱形芯棒；下模为凹模。

又，所述的U型模具下模、O型模具下模的型腔底部中央设可以有效将待焊钢板进行固定的定位装置。

再有，本发明还包括可以有效将待焊钢板进行固定的定位装置及连接于定位装置下的弹簧；所述的U型模具下模、O型模具下模的型腔底部中央开设槽孔，所述的定位装置及弹簧设置于槽孔内，定位装置随U型模具上模、O型模具上模向下运动而向下运动。

所述的定位装置为一磁性块。

本发明的有益效果

本发明方法采用两套成型模具，通过两步管成型法即U型、O型成型完成不等厚激光焊管的管成型，可以有效的针对不等厚轧制板加工制造出不等厚激光焊管，实现汽车结构轻量化的目的。同时通过本发明方法提出的两步成型法来进行不等厚板的管弯曲成型，成型步数少，加工效率高。

附图说明

图1为不等厚待焊钢板长度方向的示意图。

图2～图4为不等厚待焊钢板断面变化过程的示意图。

图5为本发明实施例中U型成型的示意图。

图6为本发明实施例中O型成型的示意图。

图7为本发明实施例中U型模具上模的右视图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

参见图5～图7，本发明的用于制备不等厚直缝激光焊管的成型装置，其包括，U型模具1，包括上模11、下模12，上模11为凸模，下模12为凹模，上模11即凸模断面沿长度方向厚度与不等厚钢板5沿长度方向渐变厚度呈相反变化；O型模具2，包括上模21、下模22，上模21包括一固定支架211及设置于固定支架内侧的圆柱形芯棒212；下模22为凹模。

又，所述的U型模具下模12、O型模具下模22即凹模型腔底部中央设可以有效将待焊钢板进行固定的定位装置3、3’。

再有，本发明还包括可以有效将待焊钢板进行固定的定位装置3、3’及连接于定位装置3、3’下的弹簧4、4’；所述的U型模具下模12、O型模具下模22即凹模型腔底部中央开设槽孔121、221，所述的定位装置3、3’及弹簧4、4’设置于槽孔121、221内，定位装置3、3’随上模向下运动而向下运动。

在本实施例中，所述的定位装置3、3’为一磁性块。

本发明的一种利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法，包括下述步骤：

1)对不等厚钢板5待焊边边部进行修边处理，不等厚钢板沿长度方向厚度渐变，参见图1；

2)将不等厚钢板5放置在U型模具1下模12即凹模上，U型模具1上模11即凸模断面沿长度方向厚度与不等厚钢板5沿长度方向渐变厚度呈相反变化，即不等厚钢板厚侧，则上模11对应为薄侧；上、下模11、12配合将不等厚钢板冲压成沿长度方向外径相同、内径有变化的U型件；U型模具1上模11向上运动，将U型不等厚钢板从U型模具1中取出；

3)将冲成的U型不等厚钢板放置在O型模具2下模22即凹模型腔内，O型模具2上模21包括一固定支架及设置于固定支架内侧的圆柱形芯棒；O型模具2上模21向下运动，与O型模具2下模22配合将U型不等厚钢板一次冲压成带W＝2～15mm宽间隙的开口O型管；

4)将开口O型管输送到激光焊接单元，利用辊轮夹紧装置将间隙缩小并进行激光焊接，获得具有外径相同、内径有变化的不等厚直缝激光焊管。参见图2～图4。

参见图1、图7，本实施例中，所述的U型模具上模11即凸模断面沿长度方向厚度由小至大渐变，对应地，不等厚钢板5沿长度方向厚度大的一端对应放入U型模具上模11断面沿长度方向厚度小的一端。

实施例1

使用不等厚轧制板(厚度分别为1mm与2mm)，加工制造外径为50mm，长度为1000mm，内径有48mm及46mm两种变化的激光焊管。

加工制造过程为：

针对1000mm长的不等厚轧制板，对其宽度两边进行修边处理，然后将不等厚钢板放置在U型模凹模模架上(其中不等厚钢板2mm厚侧与凸模薄侧相对应)，使用U型模的凹模与凸模将不等厚钢板冲压成U型，接着将冲成的U型钢板放置在O型模凹模型腔内，使用O型模上模携带的内芯棒将U型钢板夹持在O型模的上模与下模之间，利用O型模上下模的斜面将U型钢板一次冲压成具有一定8mm间隙的开口O型管，最后将带有开口间隙的O型管输送到激光焊接单元，利用辊轮夹紧装置将间隙缩小并进行激光焊接，最终获得外径具有50mm，内径有48mm及46mm两种变化的不等厚激光焊管。

实施例2

使用不等厚轧制板(厚度分别为0.7mm与1.5mm)，加工制造外径为30mm，长度为600mm，内径有28.6mm及27mm两种变化的激光焊管。

加工制造过程为：

针对600mm长的不等厚轧制板，对其宽度两边进行修边处理，然后将不等厚钢板放置在U型模凹模模架上(其中不等厚钢板1.5mm厚侧与凸模薄侧相对应)，使用U型模的凹模与凸模将不等厚钢板冲压成U型，接着将冲成的U型钢板放置在O型模凹模型腔内，使用O型模上模携带的内芯棒将U型钢板夹持在O型模的上模与下模之间，利用O型模上下模的斜面将U型钢板一次冲压成具有一定6mm间隙的开口O型管，最后将带有开口间隙的O型管输送到激光焊接单元，利用辊轮夹紧装置将间隙缩小并进行激光焊接，最终获得外径具有30mm，内径有28.6mm及27mm两种变化的不等厚激光焊管。

Claims (8)

1.利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法，包括下述步骤：

1)对不等厚钢板待焊边边部进行修边处理，不等厚钢板沿长度方向厚度渐变；

2)将不等厚钢板放置在作为凹模的U型模具下模上，作为凸模的U型模具上模断面沿长度方向厚度与不等厚钢板沿长度方向渐变厚度呈相反变化，即不等厚钢板厚侧，则U型模具上模对应为薄侧；U型模具上、下模配合将不等厚钢板冲压成沿长度方向外径相同、内径有变化的U型件；U型模具上模向上运动，将U型不等厚钢板从U型模具上、下模中取出；

3)将冲成的U型不等厚钢板放置在作为凹模的O型模具下模型腔内，O型模具上模包括一固定支架及设置于固定支架内侧的圆柱形芯棒；O型模具上模向下运动，与O型模具下模配合将U型不等厚钢板一次冲压成带2～15mm宽间隙的开口O型管；

4)将开口O型管输送到激光焊接单元，利用辊轮夹紧装置将间隙缩小并进行激光焊接，获得具有外径相同、内径有变化的不等厚直缝激光焊管。

2.如权利要求1所述的利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法，其特征是，所述的U型模具上模断面沿长度方向厚度由小至大渐变，对应地，不等厚钢板沿长度方向厚度大的一端对应放入U型模具上模断面沿长度方向厚度小的一端。

3.如权利要求1或2所述的利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法，其特征是，所述的U型模具下模、O型模具下模型腔底部中央设可以有效将待焊的不等厚钢板进行固定的定位装置。

4.如权利要求1或2所述的利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法，其特征是，还包括可以有效将待焊的不等厚钢板进行固定的定位装置及连接于定位装置下的弹簧；所述的U型模具下模、O型模具下模的型腔底部中央开设槽孔，所述的定位装置及弹簧设置于槽孔内，定位装置随U型模具上模、O型模具上模向下运动而向下运动。

5.如权利要求3所述的利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法，其特征是，所述的定位装置为一磁性块。

6.如权利要求4所述的利用两步成型法制备不等厚直缝激光焊管的方法，其特征是，所述的定位装置为一磁性块。

7.用于制备不等厚直缝激光焊管的成型装置，其特征在于，包括，

U型模具，包括上、下模，上模为凸模，下模为凹模，上模即凸模断面沿长度方向厚度与不等厚钢板沿长度方向渐变厚度呈相反变化；

O型模具，包括上、下模，上模包括一固定支架及设置于固定支架内侧的圆柱形芯棒；下模为凹模；

可以有效将待焊钢板进行固定的定位装置及连接于定位装置下的弹簧，所述的U型模具下模、O型模具下模型腔底部中央开设槽孔，所述的定位装置及弹簧设置于槽孔内，定位装置随U型模具上模、O型模具上模向下运动而向下运动。

8.如权利要求7所述的用于制备不等厚直缝激光焊管的成型装置，其特征在于，所述的定位装置为一磁性块。