CN104792634B - 热轧带钢的焊缝质量检验装置及其检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种热轧带钢的焊缝质量检验装置及其检验方法，检验装置包括：焊缝样板夹紧部件、冲模升降部件、冲头调整部件、液压系统速度调节控制部件、冲顶高度控制部件、观察窥视镜部件；支撑板固定于下支架上，焊缝样板夹紧部件和冲模升降部件固定在底部支撑板上；冲头调整部件和冲顶高度控制部件直接安装在下机架上，冲头的数目为至少二个，可90度转动调节；液压系统速度调节控制部件，用于控制入、出口压紧板动作、冲模升降动作、冲头冲顶速度控制；焊缝质量检验观察窥视镜部件，用于观察焊缝检验过程。本发明可以根据焊接带钢的性能对冲顶直径、冲顶速度、变形程度进行有效控制，以提高高强钢焊缝和冲边焊缝的质量检验效果和安全性。

Description

热轧带钢的焊缝质量检验装置及其检验方法

技术领域

本发明涉及一种带钢焊缝质量检验装置及其检验方法，具体说涉及一种热轧带钢焊接的焊缝质量检验装置其检验方法。

背景技术

冷轧酸轧激光焊机，主要用于焊接厚度2mm-5mm、硬度HR30Te在42－95的热轧带钢，在焊接试验或重焊后采用液压冲顶方式对焊缝质量进行检验。现有的液压冲顶焊缝质量检验装置1如图1所示：在金属台2上面，安装有该质量检验装置的下支架5，支架上有一个液压千斤顶6，千斤顶的头部安装一个半圆球的冲头7（球面直径20mm），千斤顶的动力由旁边的手动液压泵3提供，冲头的上方是一个焊缝样板的放置平台8，其上是该装置的上支架9及冲模10（直径35mm）。原液压冲顶焊缝质量检验装置的检验速度慢，冲裂无规则，不能针对不同宽度焊缝进行针对性的检验，而且效果不理想，同时无法对冲边焊缝进行质量检验；对冲边焊缝质量检验则必须采用弯折装置，但弯折装置只能检查焊缝的弯折性能，无法对焊缝内部质量情况进行检验，焊缝质量检验存在很大欠缺，特别是对于高强钢焊缝质量的检验不足，直接影响到焊接调整的有效性，给高强钢焊缝质量的调整优化带来很大影响，而且焊缝检验存在较多危险因素如取样伤手、金属碎屑伤眼等，检验的安全性比较低。

总之，原液压冲顶焊缝质量检验装置和弯折冲边焊缝质量检验装置及其检验方法在检验焊缝质量中存在着冲裂无规则、弯折不透彻、检验速度慢的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种热轧带钢的焊缝质量检验装置及其检验方法，可以根据焊接带钢的性能对冲顶直径、冲顶速度、变形程度进行有效控制，特别是可有效提高高强钢焊缝的质量检验效果，也可以对冲边焊缝进行有效的质量检验，同时保证焊缝质量检验的安全性。

根据本发明一方面提供一种热轧带钢的焊缝质量检验装置，置于一个金属台上，包括：上机架、下机架、支撑板、冲头和冲模、焊缝样板夹紧部件、冲模升降部件、冲头调整部件、液压系统速度调节控制部件、冲顶高度控制部件、观察窥视镜部件；其中焊缝样板夹紧部件、冲模升降部件、冲头调整部件由相应的液压缸驱动控制；支撑板位于上机架之下并固定于下支架上以在上、下机架之间形成一个第一空间和第二空间，焊缝样板夹紧部件和冲模升降部件固定在底部支撑板上并位于第一空间内；冲头调整部件和冲顶高度控制部件直接安装在下机架上，并位于第二空间内，冲头的数目为至少二个，可90度转动调节；液压系统速度调节控制部件，通过液压分支管路分别连接各液压缸，用于控制入、出口压紧板动作、冲模升降动作、冲头冲顶速度控制；焊缝质量检验观察窥视镜部件由上机架的冲模孔伸入第一空间，用于观察焊缝检验过程。

所述焊缝样板夹紧部件包括入口压紧板、出口压紧板和所述底部支撑板，所述底部支撑板固定在下机架上用于放置检验的带钢焊缝，入口压紧板由第一液压缸驱动用于压紧入口侧带钢焊缝，出口压紧板由第二液压缸驱动用于压紧出口侧带钢焊缝。

冲模升降部件包括冲模外模具、可调冲模头、冲模移动方形导向杆、冲模动作油缸，冲模的升降由液压系统驱动控制。

冲头调整部件包括冲头安装调节机构、冲头驱动活塞杆、冲头冲顶液压缸，冲头的冲顶释放由液压系统驱动控制。

液压系统速度调节控制部件包括油箱、液压泵、由流量控制阀和电磁换向阀组成的液压速度控制阀台，由液压主管路连接，通过液压分支管路分别连接各所述液压缸，用于控制入、出口压紧板动作、冲模升降动作、冲头冲顶速度控制。

冲顶高度控制部件包括安装在冲头驱动活塞杆上端位置的指示杆、安装在下机架上靠近冲头活塞杆位置的检测头及支架、信号控制机构，信号控制机构包括控制箱、检测信号电缆。

焊缝质量检验观察窥视镜部件包括由安装在冲模孔上方端面的反射镜、正对反射镜的放大镜、安装在冲模孔内的二极管环绕照明部件、反射镜位置调节支架、观察镜安装支架。

至少二个冲头的数量为二个。

所述冲模头为高强钢冲模头或普碳钢冲模头，所述带钢的钢焊缝样板包括高强度钢焊缝样板和普碳钢焊缝样板。

根据本发明另一方面提供一种热轧带钢的焊缝质量检验方法，采用上述检验装置实施，所述检验方法包括以下步骤：

将钢焊缝整体样板或焊缝冲边样板放置到底部支撑板上，并通过观察窥视镜部件调整焊缝样板到冲顶中心位置；

将入口压紧板、出口压紧板压下夹紧焊缝带钢样板；

将冲模部件根据检验目标选用合适的高强钢冲模头或普碳钢冲模头，然后压下；

将冲头部件调整到检验目标选用合适的高强钢焊缝冲头或普碳钢焊缝冲头；

选择高强钢冲顶速度设定按钮让冲头部件按照设定的速度和位置冲顶焊缝；

冲顶过程中通过观察窥视镜部件来仔细观察冲顶变形及裂变过程，从而准确判断焊缝质量情况；

冲顶完成冲头部件下降，冲模上升归位；

入出口压紧板打开，取下完成检验的钢焊缝样板。

所述钢焊缝样板包括高强度钢焊缝样板和普碳钢焊缝样板。

本发明克服了原液压冲顶焊缝质量检验和弯折冲边焊缝质量检验在检验焊缝质量中存在的冲裂无规则、弯折不透彻的缺陷，可以根据焊接带钢的性能对冲顶直径、冲顶速度、变形程度进行有效控制，特别是对于高强钢焊缝的质量检验效果非常好，也可以对冲边焊缝进行有效的质量检验，提高了焊机焊缝质量检验的有效性和安全性，提高了焊机焊缝质量检验的有效性，同时样板夹紧及冲头冲模升降功能和观察窥视镜部件保证了焊缝质量检验的安全性。

附图说明

图1是现有的液压冲顶焊缝质量检验装置的示意图；

图2是本发明一个实施例的热轧高强带钢的焊缝质量检验装置的布置示意图；

图3是图2所示的实施例中的焊缝样板夹紧部件的示意图；

图4是图2所示的实施例中的冲模升降部件和焊缝质量检验观察窥视镜部件的示意图；

图5是图2所示的实施例中的冲头调整部件的示意图；

图6是图2所示的实施例中的冲顶高度控制部件及液压系统速度调节控制部件的示意图；

图7是图6中的冲顶高度控制部件的放大示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。

如图2至图7示出本发明一个实施例的一种热轧带钢的焊缝质量检验装置（以下简称检验装置）。如图所示，该检验装置100置于一个金属台2上，包括：上机架15、下机架16、支撑板21、冲头和冲模、焊缝样板夹紧部件（以下简称夹紧部件）20、冲模升降部件40、冲头调整部件50、液压系统速度调节控制部件60、冲顶高度控制部件70和观察窥视镜部件80；其中焊缝样板夹紧部件20、冲模升降部件40、冲头调整部件50由相应的液压缸即第一液压缸27a、27b、46、57驱动控制；支撑板21位于上机架15之下并固定于下支架16上以在上、下机架15、16之间形成一个第一空间I和第二空间II，夹紧部件20和冲模升降部件40固定在底部的支撑板21上；冲头调整部件50和冲顶高度控制部件70直接安装在下机架16上，并位于第二空间II内，冲头调整部件50包括可90度转动调节的至少二个冲头51、52；液压系统速度调节控制部件60，通过液压分支管路67分别连接各液压缸，用于控制入、出口压紧板24、25动作、冲模41升降动作、冲头51或52冲顶速度控制；焊缝质量检验观察窥视镜部件80由上机架15的冲模孔15a伸入第一空间I，用于观察焊缝检验过程。

以下具体说明上述各组成部分的具体结构特点及其作用。

夹紧部件20包括入口压紧板24、出口压紧板25和底部支撑板21，底部支撑板21固定在下机架16上用于放置检验的带钢焊缝，入口压紧板24由第一液压缸27a驱动用于压紧入口侧即左侧带钢焊缝，出口压紧板25由第二液压缸27b驱动用于压紧出口侧即右侧带钢焊缝，以有效固定带钢焊缝，防止其在检验过程中因受力而发生偏斜，以及防止冲头冲模打开时带钢检验变形部位卡住冲头。

冲模升降部件40,冲模采用两模或多模可调式结构，包括冲模外模具（简称冲模）41、可调冲模头43、冲模移动方形导向杆45、冲模动作油缸即第三液压缸46，冲模的升降由液压系统驱动控制。合适的冲模41的直径是根据需要检验焊缝的实际宽度及钢种选择，普通碳钢焊缝仅选用冲模直径为35mm，高强钢焊缝采用两种冲模配合使用，第二种冲模直径为40mm。

冲头调整部件50，安装在下机架16上，冲头采用可90度转动调节的双冲头51、52或多冲头结构，包括冲头安装调节机构53、冲头驱动活塞杆55、冲头冲顶液压缸即第四液压缸57，冲头的冲顶释放由液压系统驱动控制。冲头采用可调节的双冲头或多冲头结构，在本实施例中，采用双冲头可90度转动调节结构，普通碳钢焊缝仅选用冲头直径为20mm，高强钢焊缝选用两种冲头配合使用，第二种冲头直径为25mm。

液压系统速度调节控制部件60，包括油箱61、液压泵62、由流量控制阀和电磁换向阀组成的液压速度控制阀台65，由液压主管路63连接，通过液压分支管路67分别连接第一液压缸27a、第二液压缸27b、第三液压缸46、第四液压缸57，用于控制入、出口压紧板24、25动作、冲模41升降动作、冲头51或52冲顶速度控制。

冲顶高度控制部件70，包括安装在冲头活塞杆55上端位置的指示杆72、安装在下机架16上靠近冲头活塞杆位置的检测头71及支架73，以及信号控制机构，包括控制箱77、检测信号电缆75。

焊缝质量检验观察窥视镜部件80，包括由安装在冲模孔上方端面的反射镜84、正对反射镜的放大镜87、安装在冲模孔内的二极管环绕照明部件82、反射镜位置调节支架85、观察镜安装支架88，在保证观察效果的同时，防止焊缝检验变形破裂瞬间金属屑飞出对眼镜的伤害。

上述的所述冲模头43为高强钢冲模头或普碳钢冲模头，所述带钢的钢焊缝样板包括高强度钢焊缝样板和普碳钢焊缝样板。

本发明的一种热轧带钢的焊缝质量检验方法，采用上述检验装置实施。以下以高强钢焊缝样板为例，该焊缝质量检验方法包括以下步骤：

将高强钢焊缝整体样板或焊缝冲边样板放置到底部支撑板21上，通过观察窥视镜部件80来调整焊缝样板到冲顶中心位置；

将入口压紧板24、出口压紧板25压下夹紧焊缝带钢样板；将冲模部件40根据检验目标选用合适的高强钢冲模头，然后压下；

将冲头部件50调整到检验目标选用合适的高强钢焊缝冲头；

选择高强钢冲顶速度设定按钮让冲头部件按照设定的速度和位置冲顶焊缝；

冲顶过程中通过观察窥视镜部件来仔细观察冲顶变形及裂变过程，从而准确判断焊缝质量情况；

冲顶完成冲头部件下降，冲模上升归位，以有效克服焊缝冲顶塑性变形卡住冲头问题；

入出口压紧板打开，取下完成检验的高强钢焊缝样板。

普碳钢焊缝质量检验：冲模部件40更换上普通普碳钢冲模头，冲头部件50调整到普通普碳钢焊缝冲头，检验过程同高强钢焊缝样板。

对于高强钢焊缝质量检验，根据高强钢焊缝相比普碳钢焊缝要宽、强度更高也更脆的特点，针对高强钢焊缝另外再配合选用第二种冲模直径为37mm-43mm，优先40mm；选用第二种冲头直径为23mm-27mm，优选25mm；高强钢焊缝采用两种冲头冲模组合、三种冲顶速度配合三种冲顶高度，其检验特点如下表所列：

综上所述，本发明克服了原液压冲顶焊缝质量检验和弯折冲边焊缝质量检验在检验焊缝质量中存在的冲裂无规则、弯折不透彻的缺陷，提供了一种高强钢焊缝质量检验装置及检验方法，针对高强钢采用高预热退火、低功率低速度焊接的方式，高强钢焊缝宽度相比普碳钢焊缝要宽，硬度大，在小变形量时就容易开裂的特点进行设计，其包括焊缝两侧端面夹紧部件、冲模及升降部件、冲头及调整部件、液压系统速度调节控制部件，冲顶高度控制部件，可以根据焊接带钢的性能对冲顶直径、冲顶速度、变形程度进行有效控制，特别是对于高强钢焊缝的质量检验效果非常好，也可以对冲边焊缝进行有效的质量检验，提高了焊机焊缝质量检验的有效性，同时样板夹紧及冲头冲模升降功能和观察窥视镜部件保证了焊缝质量检验的安全性。

本发明可应用于冷轧HSL13型、HSL19型激光焊机2mm-5mm热轧高强带钢焊缝的质量检验，以实现方便、安全、高效，准确的焊缝质量检验；解决原液压冲顶焊缝质量检验和弯折冲边焊缝质量检验在检验高强钢焊缝质量中存在的冲裂无规则、弯折不透彻导致的不能准确反映高强钢焊缝质量情况的不足及焊缝样板取出时难度大容易伤人、碎屑飞出伤眼的缺陷，保证焊机高强钢焊缝质量检验的准确性和安全性。

应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种热轧带钢的焊缝质量检验装置，置于一个金属台上，包括：上机架、下机架、支撑板、冲头和冲模；其特征在于，还包括焊缝样板夹紧部件、冲模升降部件、冲头调整部件、液压系统速度调节控制部件、冲顶高度控制部件、观察窥视镜部件；其中焊缝样板夹紧部件、冲模升降部件、冲头调整部件由相应的液压缸驱动控制；支撑板位于上机架之下并固定于下支架上以在上、下机架之间形成一个第一空间和第二空间，焊缝样板夹紧部件和冲模升降部件固定在底部支撑板上并位于所述第一空间内；冲头调整部件和冲顶高度控制部件直接安装在下机架上，并位于第二空间内，冲头的数目为至少二个，可90度转动调节；液压系统速度调节控制部件，通过液压分支管路分别连接各液压缸，用于控制入、出口压紧板动作、冲模升降动作、冲头冲顶速度控制；焊缝质量检验观察窥视镜部件由上机架的冲模孔伸入第一空间，用于观察焊缝检验过程。

2.根据权利要求1所述的热轧带钢的焊缝质量检验装置，其特征在于，所述焊缝样板夹紧部件包括入口压紧板、出口压紧板和所述底部支撑板，所述底部支撑板固定在下机架上用于放置检验的带钢焊缝，入口压紧板由第一液压缸驱动用于压紧入口侧带钢焊缝，出口压紧板由第二液压缸驱动用于压紧出口侧带钢焊缝。

3.根据权利要求1所述的热轧带钢的焊缝质量检验装置，其特征在于，冲模升降部件包括冲模外模具、可调冲模头、冲模移动方形导向杆、冲模动作油缸，冲模的升降由液压系统驱动控制。

4.根据权利要求1所述的热轧带钢的焊缝质量检验装置，其特征在于，所述冲头调整部件包括冲头安装调节机构、冲头驱动活塞杆、冲头冲顶液压缸，冲头的冲顶释放由液压系统驱动控制。

5.根据权利要求1所述的热轧带钢的焊缝质量检验装置，其特征在于，所述液压系统速度调节控制部件包括油箱、液压泵、由流量控制阀和电磁换向阀组成的液压速度控制阀台，由液压主管路连接，通过液压分支管路分别连接各所述液压缸，用于控制入、出口压紧板动作、冲模升降动作、冲头冲顶速度控制。

6.根据权利要求1所述的热轧带钢的焊缝质量检验装置，其特征在于，所述冲顶高度控制部件包括安装在冲头驱动活塞杆上端位置的指示杆、安装在下机架上靠近冲头活塞杆位置的检测头及支架、信号控制机构，所述信号控制机构包括控制箱、检测信号电缆。

7.根据权利要求1所述的热轧带钢的焊缝质量检验装置，其特征在于，所述焊缝质量检验观察窥视镜部件包括由安装在冲模孔上方端面的反射镜、正对反射镜的放大镜、安装在冲模孔内的二极管环绕照明部件、反射镜位置调节支架、观察镜安装支架。

8.根据权利要求1至7之任一项所述的热轧带钢的焊缝质量检验装置，其特征在于，冲模头包括高强钢冲模头和普碳钢冲模头，所述带钢的钢焊缝样板包括高强度钢焊缝样板和普碳钢焊缝样板。

9.一种热轧带钢的焊缝质量检验方法，其特征在于，采用权利要求1至8之任一项所述的检验装置实施，所述检验方法包括以下步骤：

将钢焊缝整体样板或焊缝冲边样板放置到底部支撑板上，并通过观察窥视镜部件调整焊缝样板到冲顶中心位置；

将入口压紧板、出口压紧板压下夹紧焊缝带钢样板；

将冲模部件根据检验目标选用合适的高强钢冲模头或普碳钢冲模头，然后压下；

将冲头部件调整到检验目标选用合适的高强钢焊缝冲头或普碳钢焊缝冲头；

选择高强钢冲顶速度设定按钮让冲头部件按照设定的速度和位置冲顶焊缝；

冲顶过程中通过观察窥视镜部件来仔细观察冲顶变形及裂变过程，从而准确判断焊缝质量情况；

冲顶完成冲头部件下降，冲模上升归位；

入出口压紧板打开，取下完成检验的钢焊缝样板。