CN104889561A - 一种钢管道连接摩擦焊机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢管道连接摩擦焊机，包括待连接的长钢管道A，长钢管道B，连接短钢管道C，托架支撑装置，固定托架支撑装置，旋转支撑装置，导轨，其中长钢管道A和长钢管道B分别水平放置在动托架支撑装置和固定托架支撑装置上，连接短钢管道C放置在旋转支撑装置上且两端分别与长钢管道A、长钢管道B的端部接触，连接短钢管道C在旋转支撑装置上作绕其轴线的旋转运动，顶锻油缸推动长钢管道A沿导轨方向的运动完成对三段钢管道的焊接。本发明突破了摩擦焊只能单面焊接的常规应用，可以实现钢管道的快速高质量焊接，简化了工艺，大大提高了焊接的质量和可靠性，在钢管道施工中与现今的连接方式比较，具有显著突出的优点。

Description

一种钢管道连接摩擦焊机
技术领域
本发明涉及一种用于连接钢管道的焊接设备及工艺过程。具体涉及一种钢管道连接摩擦焊机。
技术背景
在石油天然气行业，开采和运输用的管道都是将较短的管道通过焊接工艺进行连接加长，对暖气、煤气等生活用管道也需要焊接进行铺设。目前钢管道的焊接工艺均依赖人工进行，质量不能保证，效率低下，操作步骤繁琐。采用摩擦焊接工艺对金属进行焊接，质量稳定可靠，效率高，焊缝强度高。但是由于钢管道连接需要双面同时焊接，因此迄今为止，摩擦焊工艺尚没有应用于钢管道的双面焊接。
本发明的钢管道连接摩擦焊机，利用摩擦焊的方法对钢管道进行快速高效连接，采用内部支撑驱动连接钢管进行高速旋转，外部油缸带动长钢管进行压紧实现锻焊，与现有焊接工艺相比，具有显著突出的优点。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种钢管道连接摩擦焊机，通过对高速旋转的连接短钢管双面加压实现摩擦焊接。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的一种钢管道连接摩擦焊机，包括包括待连接的长钢管道A，连接短钢管道C，长钢管道B，驱动电机，固定托架支撑装置，旋转支撑装置，托架支撑装置，工作平台，顶锻油缸，顶锻油缸固定装置，导轨，其特征是定托架支撑装置，旋转支撑装置，内部支撑旋转装置，其特征是托架支撑装置和旋转支撑装置安装在导轨上并可以沿着导轨运动，固定托架支撑装置、顶锻油缸固定装置和导轨固定安装在工作平台上，长钢管道A、连接短钢管道C和长钢管道B的直径相等、轴线重合，其中长钢管道A和长钢管道B分别放置在定托架支撑装置和固定托架支撑装置上，连接短钢管道C放置在位于固定托架支撑装置和托架支撑装置之间的旋转支撑装置上，连接短钢管道C位于长钢管道A和长钢管道B之间且两端分别与长钢管道A、长钢管道B的端部接触并紧贴在一起，驱动电机与内部支撑旋转装置相连接，内部自动支撑装置通过可调节的压紧块压紧在连接短钢管道C的内壁上，驱动电机连同内部自动支撑装置一起可以带动连接短钢管道C作绕其轴线的高速旋转运动，顶锻油缸安装在顶锻油缸固定装置上，顶锻油缸固定装置固定在工作平台上，顶锻油缸可以推动托架支撑装置连同动长钢管道A沿着导轨运动。
本发明所述的钢管道连接摩擦焊机的的固定托架支撑装置，包括下部V形支撑和上V形压紧装置，其特征是下部V形支撑和上V形压紧装置通过销轴连接在一起，上V形压紧装置可以绕销轴转动，上V形压紧装置和下部V形支撑均具有V形面，长钢管道B放置在上V形压紧装置和下部V形支撑的V形面之间，上V形压紧装置和下部V形支撑连接有夹紧油缸，夹紧油缸可以带动压紧块升降实现对处于V形面内的长钢管道B压紧或松开。
本发明所述的钢管道连接摩擦焊机的托架支撑装置，包括下部V形支撑和上V形压紧装置，其特征是下部V形支撑和上V形压紧装置通过销轴连接在一起，上V形压紧装置可以绕销轴转动，上V形压紧装置和下部V形支撑均具有V形面，长钢管道A放置在上V形压紧装置和下部V形支撑的V形面之间，上V形压紧装置和下部V形支撑连接有夹紧油缸，夹紧油缸可以带动压紧块升降实现对处于V形面内的长钢管道A压紧或松开。
本发明所述的钢管道连接摩擦焊机的旋转支撑装置，包括下部V形支撑和上V形压紧装置，其特征是下部V形支撑和上V形压紧装置通过销轴连接在一起，上V形压紧装置可以绕销轴转动，上V形压紧装置和下部V形支撑均具有V形面，V形面上装有若干轴承，连接短钢管道C放置在上V形压紧装置和下部V形支撑的V形面之间，上V形压紧装置和下部V形支撑连接有夹紧油缸，夹紧油缸可以带动压紧块升降实现对处于V形面内的连接短钢管道C压紧或松开。
本发明所述的钢管道连接摩擦焊机的旋转支撑装置，还包括电机固定装置，管内小车，液压缸，其特征是驱动电机放置在电机固定装置上，电机固定装置安装有若干液压缸，液压缸的活塞运动方向垂直于长钢管道A的轴线并圆周阵列，电机压紧块安装在液压缸的活塞杆上，电机固定装置固定安装在管内小车上，管内小车上安装有小车驱动电机，管内小车设置有至少一组行走脚轮，管内小车在小车驱动电机驱动下可以沿着长钢管道A内壁行走，内部自动支撑装置的旋转轴通过联轴器与驱动电机的输出轴相连，内部自动支撑装置的旋转轴安装有安全离合器，内部自动支撑装置的偏心销固定安装在旋转轴上，偏心销位于压紧块的偏心滑槽中，偏心滑槽的中心线的中心与旋转轴轴线不同心。
本发明所述的钢管道连接摩擦焊机的焊接方法方法，包括以下几个步骤：
1)将待连接的长钢管道A放置于托架支撑装置的下部V形支撑上，将长钢管道B放置在固定托架支撑装置的下部V形支撑上，使得长钢管道A和长钢管道B轴线重合，启动油缸将长钢管道A，长钢管道B夹紧；
2)将连接短钢管道C放置在位于长钢管道A，长钢管道B之间的旋转支撑装置的下部V形支撑上，使得连接短钢管道C和长钢管道B轴线重合，启动油缸将连接短钢管道C夹紧；
3)调整连接短钢管道C与长钢管道A或者长钢管道B的相对位置，使得短钢管道C两端均与管道有接触且有适当压力。
4)将管内小车放置在钢管道内，启动小车驱动电机，调整管内小车的位置，启动液压缸使得液压缸将电机压紧块紧紧压紧在长钢管道A的内壁上从而将驱动电机固定在长钢管道A上；
5)启动驱动电机，动力和运动由驱动电机的传动轴经过联轴器和安全离合器传递内部自动支撑装置的旋转轴，旋转轴带动偏心销在压紧块的偏心滑槽内向外运动从而推动给压紧块，随驱动电机高速旋转而使得压紧块紧紧压紧在连接短钢管道C的内壁上，从而也带动连接钢管道C高速旋转，由于连接短钢管道C与长钢管道A和长钢管道B直接接触摩擦引起发热使得端部金属温度上升；
6)当金属温度达到焊接要求之后，驱动电机刹车停止转动并同时启动安装在顶锻油缸固定装置上的顶锻油缸，顶锻油缸推动长钢管道A和连接短钢管道C向前运动，由于金属在温度和压力双重作用，使得连接短钢管道C两端分别与长钢管道A和长钢管道B焊接在一起。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：采用摩擦焊对钢管道进行焊接，可以避免焊条的消耗，与人工焊接相比，大大提高了焊接的质量。
本发明与现有技术相比，还具有以下有益效果：效率比现有技术高，效果比现有技术好，而且工艺简单，操作方便，大大减轻了劳动强度。
附图说明
图1是本发明实施例所述的一种钢管道连接摩擦焊机主视图；
图2是本发明实施例所述的一种钢管道连接摩擦焊机的A-A截面剖视图；
图3是本发明实施例所述的一种钢管道连接摩擦焊机的B-B剖视图；
图4是本发明实施例所述的一种钢管道连接摩擦焊机的C-C剖视图；
图5是本发明实施例所述的一种钢管道连接摩擦焊机图2中D区域局部放大视图；
图中：
1、长钢管道A；2、连接短钢管道C；3、长钢管道B；4、安全离合器；5、联轴器；6、驱动电机；7、固定托架支撑装置；8、旋转支撑装置；9、管内小车；10、电机固定装置；11、小车驱动电机；14、工作平台；15、顶锻油缸；16、顶锻油缸固定装置；17、液压缸；19、内部自动支撑装置；20、导轨；21、夹紧油缸；22、压紧块；23、上V形压紧装置；24、电机压紧块；25、轴承；26、偏心滑槽；27、偏心销；28、销轴；29、下部V形支撑；30、下部V形支撑；31、下部V形支撑；32、V形面；33V形面、；34、V形面；35、压紧块；36、旋转轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1-5所示，一种钢管道连接摩擦焊机，包括待连接的长钢管道A1，连接短钢管道C2，长钢管道B3，驱动电机6，固定托架支撑装置7，旋转支撑装置8，托架支撑装置12，工作平台14，顶锻油缸15，顶锻油缸固定装置16，导轨20，其特征是定托架支撑装置7，旋转支撑装置8，内部支撑旋转装置19，其特征是托架支撑装置12和旋转支撑装置8安装在导轨20上并可以沿着导轨20运动，固定托架支撑装置7、顶锻油缸固定装置16和导轨20固定安装在工作平台14上，长钢管道A1、连接短钢管道C2和长钢管道B3的直径相等、轴线重合，其中长钢管道A1和长钢管道B3分别放置在定托架支撑装置12和固定托架支撑装置7上，连接短钢管道C3放置在位于固定托架支撑装置7和托架支撑装置12之间的旋转支撑装置6上，连接短钢管道C2位于长钢管道A1和长钢管道B3之间且两端分别与长钢管道A1、长钢管道B3的端部接触并紧贴在一起，驱动电机6与内部支撑旋转装置19相连接，内部自动支撑装置19通过可调节的压紧块35压紧在连接短钢管道C2的内壁上，驱动电机6连同内部自动支撑装置19一起可以带动连接短钢管道C2作绕其轴线的高速旋转运动，顶锻油缸15安装在顶锻油缸固定装置16上，顶锻油缸固定装置16固定在工作平台14上，顶锻油缸15可以推动托架支撑装置12连同动长钢管道A1沿着导轨20运动。
如图4-5所示，本发明的钢管道连接摩擦焊机的固定托架支撑装置7，包括下部V形支撑30和上V形压紧装置23，其特征是下部V形支撑30和上V形压紧装置23通过销轴28连接在一起，上V形压紧装置23可以绕销轴28转动，上V形压紧装置23和下部V形支撑30均具有V形面32，长钢管道B3放置在上V形压紧装置23和下部V形支撑30的V形面32之间，上V形压紧装置23和下部V形支撑30连接有夹紧油缸21，夹紧油缸21可以带动压紧块22升降实现对处于V形面内的长钢管道B3压紧或松开。
本发明的钢管道连接摩擦焊机的托架支撑装置12，包括下部V形支撑31和上V形压紧装置23，其特征是下部V形支撑31和上V形压紧装置23通过销轴28连接在一起，上V形压紧装置23可以绕销轴28转动，上V形压紧装置23和下部V形支撑31均具有V形面32，长钢管道A1放置在上V形压紧装置23和下部V形支撑31的V形面32之间，上V形压紧装置23和下部V形支撑31连接有夹紧油缸21，夹紧油缸21可以带动压紧块22升降实现对处于V形面内的长钢管道A1压紧或松开。
本发明的钢管道连接摩擦焊机的旋转支撑装置8，包括下部V形支撑29和上V形压紧装置33，其特征是下部V形支撑31和上V形压紧装置33通过销轴28连接在一起，上V形压紧装置33可以绕销轴28转动，上V形压紧装置33和下部V形支撑29均具有V形面34，V形面34上装有若干轴承25，连接短钢管道C2放置在上V形压紧装置33和下部V形支撑29的V形面34之间，上V形压紧装置33和下部V形支撑29连接有夹紧油缸21，夹紧油缸21可以带动压紧块22升降实现对处于V形面内的连接短钢管道C2压紧或松开，由于在V形面34上装有轴承25，即使将短钢管道C2压紧的情况下，驱动电机6仍然可以驱动短钢管道C2高速旋转。
本发明的钢管道连接摩擦焊机，还包括电机固定装置10，管内小车9，液压缸17，其特征是驱动电机6放置在电机固定装置10上，电机固定装置10安装有若干液压缸17，液压缸17的活塞运动方向垂直于长钢管道A1的轴线并圆周阵列，电机压紧块24安装在液压缸17的活塞杆上，电机固定装置10固定安装在管内小车9上，管内小车9上安装有小车驱动电机11，管内小车9设置有至少一组行走脚轮，管内小车9在小车驱动电机11驱动下可以沿着长钢管道A1内壁行走，内部自动支撑装置19的旋转轴36通过联轴器5与驱动电机6的输出轴相连，内部自动支撑装置19的旋转轴36安装有安全离合器4，内部自动支撑装置19的偏心销27固定安装在旋转轴36上，偏心销27位于压紧块25的偏心滑槽26中，偏心滑槽26的中心线的中心与旋转轴36轴线不同心，驱动电机6正转，偏心销27沿着偏心滑槽26滑动，由于偏心滑槽26的偏心作用，使得旋转轴36将带有偏心滑槽26的压紧块25紧紧压紧在短钢管道C2内壁上从而带动短钢管道C2一起高速旋转，焊接完成后驱动电机6反转，偏心销27沿着偏心滑槽26相反方向滑动，压紧块25与短钢管道C2的内壁脱离接触。
本发明的钢管道连接摩擦焊机的焊接方法方法，是按照以下几个步骤完成焊接过程的：
1)将待连接的长钢管道A1放置于托架支撑装置7的下部V形支撑31上，长钢管道B3放置在固定托架支撑装置12的下部V形支撑30上，使得长钢管道A1和长钢管道B3轴线重合，启动油缸21将长钢管道A1，长钢管道B3夹紧；
2)将连接短钢管道C2放置在位于长钢管道A1，长钢管道B3之间的旋转支撑装置8的下部V形支撑29上，使得连接短钢管道C2和长钢管道B3轴线重合，启动油缸21将连接短钢管道C2夹紧；
3)调整连接短钢管道C2与长钢管道A1或者长钢管道B3的相对位置，使得短钢管道C2两端均与管道有接触且有适当压力。
4)将管内小车9放置在钢管道内，启动小车驱动电机11，调整管内小车9的位置，启动液压缸17使得液压缸17将电机压紧块24紧紧压紧在长钢管道A1的内壁上从而将驱动电机6固定在长钢管道A1上；
5)启动驱动电机6，动力和运动由驱动电机6的传动轴经过联轴器5和安全离合器4传递内部自动支撑装置19的旋转轴36，旋转轴36带动偏心销27在压紧块35的偏心滑槽27内向外运动从而推动给压紧块35，随驱动电机6高速旋转而使得压紧块35紧紧压紧在连接短钢管道C2的内壁上，从而也带动连接钢管道C2高速旋转，由于连接短钢管道C2与长钢管道A1和长钢管道B3直接接触摩擦引起发热使得端部金属温度上升；
6)当金属温度达到焊接要求之后，驱动电机6刹车停止转动并同时启动安装在顶锻油缸固定装置16上的顶锻油缸15，顶锻油缸15推动长钢管道A1和连接短钢管道C3向前运动，由于金属在温度和压力双重作用，使得连接短钢管道C3两端分别与长钢管道A1和长钢管道B2焊接在一起。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种钢管道连接摩擦焊机，包括待连接的长钢管道A(1)，连接短钢管道C(2)，长钢管道B(3)，驱动电机(6)，固定托架支撑装置(7)，旋转支撑装置(8)，托架支撑装置(12)，工作平台(14)，顶锻油缸(15)，顶锻油缸固定装置(16)，导轨(20)，其特征是定托架支撑装置(7)，旋转支撑装置(8)，内部支撑旋转装置(19)，其特征是托架支撑装置(12)和旋转支撑装置(8)安装在导轨(20)上并可以沿着导轨(20)运动，固定托架支撑装置(7)、顶锻油缸固定装置(16)和导轨(20)固定安装在工作平台(14)上，长钢管道A(1)、连接短钢管道C(2)和长钢管道B(3)的直径相等、轴线重合，其中长钢管道A(1)和长钢管道B(3)分别放置在定托架支撑装置(12)和固定托架支撑装置(7)上，连接短钢管道C(3)放置在位于固定托架支撑装置(7)和托架支撑装置(12)之间的旋转支撑装置(6)上，连接短钢管道C(2)位于长钢管道A(1)和长钢管道B(3)之间且两端分别与长钢管道A(1)、长钢管道B(3)的端部接触并紧贴在一起，驱动电机(6)与内部支撑旋转装置(19)相连接，内部自动支撑装置(19)通过可调节的压紧块(35)压紧在连接短钢管道C(2)的内壁上，驱动电机(6)连同内部自动支撑装置(19)一起可以带动连接短钢管道C(2)作绕其轴线的高速旋转运动，顶锻油缸(15)安装在顶锻油缸固定装置(16)上，顶锻油缸固定装置(16)固定在工作平台(14)上，顶锻油缸(15)可以推动托架支撑装置(12)连同动长钢管道A(1)沿着导轨(20)运动。
2.如权利要求1所述的钢管道连接摩擦焊机的固定托架支撑装置(7)，包括下部V形支撑(30)和上V形压紧装置(23)，其特征是下部V形支撑(30)和上V形压紧装置(23)通过销轴(28)连接在一起，上V形压紧装置(23)可以绕销轴(28)转动，上V形压紧装置(23)和下部V形支撑(30)均具有V形面(32)，长钢管道B(3)放置在上V形压紧装置(23)和下部V形支撑(30)的V形面(32)之间，上V形压紧装置(23)和下部V形支撑(30)连接有夹紧油缸(21)，夹紧油缸(21)可以带动压紧块(22)升降实现对处于V形面内的长钢管道B(3)压紧或松开。
3.如权利要求1所述的钢管道连接摩擦焊机的托架支撑装置(12)，包括下部V形支撑(31)和上V形压紧装置(23)，其特征是下部V形支撑(31)和上V形压紧装置(23)通过销轴(28)连接在一起，上V形压紧装置(23)可以绕销轴(28)转动，上V形压紧装置(23)和下部V形支撑(31)均具有V形面(32)，长钢管道A(1)放置在上V形压紧装置(23)和下部V形支撑(31)的V形面(32)之间，上V形压紧装置(23)和下部V形支撑(31)连接有夹紧油缸(21)，夹紧油缸(21)可以带动压紧块(22)升降实现对处于V形面内的长钢管道A(1)压紧或松开。
4.如权利要求1所述的钢管道连接摩擦焊机的旋转支撑装置(8)，包括下部V形支撑(29)和上V形压紧装置(33)，其特征是下部V形支撑(31)和上V形压紧装置(33)通过销轴(28)连接在一起，上V形压紧装置(33)可以绕销轴(28)转动，上V形压紧装置(33)和下部V形支撑(29)均具有V形面(34)，V形面(34)上装有若干轴承(25)，连接短钢管道C(2)放置在上V形压紧装置(33)和下部V形支撑(29)的V形面(34)之间，上V形压紧装置(33)和下部V形支撑(29)连接有夹紧油缸(21)，夹紧油缸(21)可以带动压紧块(22)升降实现对处于V形面内的连接短钢管道C(2)压紧或松开。
5.如权利要求1所述的钢管道连接摩擦焊机，还包括电机固定装置(10)，管内小车(9)，液压缸(17)，其特征是驱动电机(6)放置在电机固定装置(10)上，电机固定装置(10)安装有若干液压缸(17)，液压缸(17)的活塞运动方向垂直于长钢管道A(1)的轴线并圆周阵列，电机压紧块(24)安装在液压缸(17)的活塞杆上，电机固定装置(10)固定安装在管内小车(9)上，管内小车(9)上安装有小车驱动电机(11)，管内小车(9)设置有至少一组行走脚轮，管内小车(9)在小车驱动电机(11)驱动下可以沿着长钢管道A(1)内壁行走，内部自动支撑装置(19)的旋转轴(36)通过联轴器(5)与驱动电机(6)的输出轴相连，内部自动支撑装置(19)的旋转轴(36)安装有安全离合器(4)，内部自动支撑装置(19)的偏心销(27)固定安装在旋转轴(36)上，偏心销(27)位于压紧块(25)的偏心滑槽(26)中，偏心滑槽(26)的中心线的中心与旋转轴(36)轴线不同心。
6.如权利要求1～5任一顶所述的钢管道连接摩擦焊机的焊接方法方法，其特征是包括以下几个步骤：
1)将待连接的长钢管道A(1)放置于托架支撑装置(7)的下部V形支撑(31)上，长钢管道B(3)放置在固定托架支撑装置(12)的下部V形支撑(30)上，使得长钢管道A(1)和长钢管道B(3)轴线重合，启动油缸(21)将长钢管道A(1)，长钢管道B(3)夹紧；
2)将连接短钢管道C(2)放置在位于长钢管道A(1)，长钢管道B(3)之间的旋转支撑装置(8)的下部V形支撑(29)上，使得连接短钢管道C(2)和长钢管道B(3)轴线重合，启动油缸(21)将连接短钢管道C(2)夹紧；
3)调整连接短钢管道C(2)与长钢管道A(1)或者长钢管道B(3)的相对位置，使得短钢管道C(2)两端均与管道有接触且有适当压力。
4)将管内小车(9)放置在钢管道内，启动小车驱动电机(11)，调整管内小车(9)的位置，启动液压缸(17)使得液压缸(17)将电机压紧块(24)紧紧压紧在长钢管道A(1)的内壁上从而将驱动电机(6)固定在长钢管道A(1)上；
5)启动驱动电机(6)，动力和运动由驱动电机(6)的传动轴经过联轴器(5)和安全离合器(4)传递内部自动支撑装置(19)的旋转轴(36)，旋转轴(36)带动偏心销(27)在压紧块(35)的偏心滑槽(27)内向外运动从而推动给压紧块(35)，随驱动电机(6)高速旋转而使得压紧块(35)紧紧压紧在连接短钢管道C(2)的内壁上，从而也带动连接钢管道C(2)高速旋转，由于连接短钢管道C(2)与长钢管道A(1)和长钢管道B(3)直接接触摩擦引起发热使得端部金属温度上升；
6)当金属温度达到焊接要求之后，驱动电机(6)刹车停止转动并同时启动安装在顶锻油缸固定装置(16)上的顶锻油缸(15)，顶锻油缸(15)推动长钢管道A(1)和连接短钢管道C(3)向前运动，由于金属在温度和压力双重作用，使得连接短钢管道C(3)两端分别与长钢管道A(1)和长钢管道B(2)焊接在一起。
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