CN110052785A - 一种铝合金螺旋焊管的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及螺旋焊管生产制造领域，具体涉及一种铝合金螺旋焊管的生产方法。该生产方法包括：步骤一，将经预处理后的带材原料在成型机中卷曲以形成待焊螺旋管筒；步骤二，将待焊螺旋管筒在预焊机上进行定位点焊以将待焊螺旋管筒固定形成待焊管筒；步骤三，采用至少一台搅拌摩擦焊机对待焊管筒中的各焊缝进行焊接以形成铝合金螺旋焊管。本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法能够提高铝合金螺旋焊管的焊接质量和生产效率。

Description

一种铝合金螺旋焊管的生产方法

技术领域

本发明涉及螺旋焊管生产制造领域，具体涉及一种铝合金螺旋焊管的生产方法。

背景技术

螺旋焊管是将钢带或铝合金带材按一定的螺旋线的角度(即成型角)卷成管坯，然后将管缝焊接起来制成。

在目前的螺旋焊管生产制造领域，尤其是在铝合金螺旋焊管的生产制造领域，铝合金螺旋钢管的生产步骤通常为：开卷-矫平-剪切成型-内外焊-内外缝检测-水压试验-管端加工-成品检查。其中在内外焊步骤中常采用MIG(熔化极惰性气体保护电弧焊)、TIG(非熔化极极惰性气体保护电弧焊)焊接技术，虽然这两种焊机技术能够得到良好的焊接接头，但是这两种技术存在熔透能力差、焊接变形大、生产效率低、易产生疏松、缩孔等缺陷。近年来高能密度焊接技术在铝合金螺旋焊管的生产制造领域得到进一步推广和应用，如电子束焊、YAG(钇铝石榴石)激光焊等，这种焊接技术可有效防止传统焊接工艺产生的缺陷、强度系数提高很大，但对铝合金厚板的焊接相对比较困难，在焊接工艺上有一定难度。近年来广泛应用的搅拌摩擦焊可有效提高铝合金螺旋焊管的焊缝质量，但搅拌摩擦焊焊接速度低的特点严重制约了生产效率。

针对现有技术的不足之处，本领域的技术人员希望提出一种提高铝合金螺旋焊管的焊接质量和生产效率的生产方法。

发明内容

为了提高铝合金螺旋焊管的焊接质量和生产效率，本发明提出一种铝合金螺旋焊管的生产方法。

根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法，包括以下步骤：

步骤一，将经预处理后的带材原料在成型机中卷曲以形成待焊螺旋管筒；

步骤二，将待焊螺旋管筒在预焊机上进行定位点焊以将待焊螺旋管筒固定形成待焊管筒；

步骤三，采用至少一台搅拌摩擦焊机对待焊管筒中的各焊缝进行焊接以形成铝合金螺旋焊管。

进一步地，预处理后的带材原料的生产方法包括以下步骤：

对铝合金卷材原料进行开卷并对卷曲的铝合金卷材原料进行平整；

将相邻的铝合金卷材原料首尾剪切焊合以形成连续铝合金带；

对连续铝合金带进行铣削后送入成型机。

进一步地，成型机为后摆式螺旋焊管成型机，后摆式螺旋焊管成型机的成型角的范围为40°至78°，成型送进速度的范围为0.5m/min至3.0m/min，成型管径的范围为φ630mm至φ1020mm。

进一步地，在步骤二中，预焊机为交流非熔化极极惰性气体保护电弧焊焊机。

进一步地，在步骤二中，定位点焊的各焊点的间隔范围为35mm至55mm，各焊点处的焊缝长度的范围为10mm至15mm。

进一步地，在步骤三中，搅拌摩擦焊机的焊接速度的范围为0.2m/min-0.4m/min，搅拌头旋转速度的范围为1200rpm-1800rpm。

进一步地，在步骤二与步骤三之间还包括：将待焊管筒进行定尺寸切割，以形成多个子待焊管筒。

进一步地，在步骤三中，搅拌摩擦焊机的个数为多个，且各搅拌摩擦焊机可同时对相应的子待焊管筒进行焊接。

进一步地，其特征在于，铝合金螺旋焊管的生产方法还包括步骤四，步骤四包括：

对铝合金螺旋焊管的焊缝进行检测，对焊缝进行检测的步骤包括：

采用超声波探伤的方式检测焊缝质量，

采用X射线探伤方式检测焊缝的内部缺陷。

进一步地，步骤四还包括：

对铝合金螺旋焊管的外形进行检测，以得到成品的铝合金螺旋焊管，其中，对外形进行检测的步骤包括：

对铝合金螺旋焊管的管端进行打磨平整；

对铝合金螺旋焊管进行水压试验；

对铝合金螺旋焊管的长度和重量进行测量。

与现有技术相比，本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法具有以下优点：

1)通过将点焊速度与成型机送进速度相匹配以及设置与成型机送进速度匹配相应数量的搅拌摩擦焊机，使得本发明的铝合金螺旋焊管的生产过程紧凑高效，既能保证焊缝质量又能提高生产效率。

2)通过采用搅拌摩擦焊机，使得焊接无熔化过程，避免传统焊接中出现的焊接表面容易氧化变黑、焊接强度不高等现象。

3)通过采用搅拌摩擦焊机焊接这种固相焊接技术，相比于现有的激光焊可减少耗能，搅拌摩擦焊的焊接温度低从而耗能低，搅拌摩擦焊的耗能为激光焊的2.5％且焊接过程中不需保护气体和助焊剂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法的流程图；

图2为根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法的实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1为根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法的流程图。该铝合金螺旋焊管的生产方法包括：步骤一S1，将经预处理后的带材原料在成型机中卷曲以形成待焊螺旋管筒；步骤二S2，将待焊螺旋管筒在预焊机上进行定位点焊以将待焊螺旋管筒固定形成待焊管筒；步骤三S3，采用至少一台搅拌摩擦焊机继续对待焊管筒中的各焊缝进行焊接以形成铝合金螺旋焊管。

根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法，该生产过程为：为使得后续焊接管筒时更加简便、准确，先将经过预处理的带材原料在成型机中卷曲以形成待焊螺旋管筒，初步形成管筒形状的带材原料在预焊机上进行定位点焊以将待焊螺旋管筒固定形成待焊管筒，由于搅拌摩擦焊机可以有效提高铝合金螺旋焊管的焊缝质量，后续焊接过程采用多台搅拌摩擦焊机对待焊管筒中的各焊缝进行焊接以克服搅拌摩擦焊焊接速度慢的缺陷，形成铝合金螺旋焊管。

根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法，在步骤一S1中，预处理后的带材原料的生产方法可包括以下步骤：

步骤S01，对铝合金卷材原料进行开卷并对卷曲的铝合金卷材原料进行平整；

步骤S02，将相邻的铝合金卷材原料首尾剪切焊合以形成连续铝合金带；

步骤S03，对连续铝合金带进行铣削后送入成型机。

通过此步骤可适应带材原料为铝合金卷材原料的焊接，即当带材原料选用铝合金卷材时，以上述步骤处理。

优选地，带材原料厚度为4mm至18mm，铝合金卷材的开卷可使用有芯开卷机，带材原料可采用热轧铝合金带材。热轧铝合金带材的塑性高、变形抗力低、工艺性能好且热轧的耗能低，有助于降低成本以提高经济性。

优选地，在步骤S02中，铝合金卷材原料首尾剪切焊合时可使用TIG焊(非熔化极极惰性气体保护电弧焊)，该种焊接方式不产生焊接飞溅，焊缝外观明显优于其他焊接方式。

根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法，在步骤S03中，对连续铝合金带进行铣削的方式可为双面铣削，使得连续铝合金带达到要求的带宽和平行度。

根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法，在步骤一S1中，成型机可为外控可调式三辊成型机，且为后摆式螺旋焊管成型机，后摆式螺旋焊管成型机的成型角的范围可为40°至78°，成型送进速度的范围可为0.5m/min至3.0m/min，成型管径的范围可为φ630mm至φ1020mm。后摆式螺旋焊管成型机的成型角度的调整是通过可围绕成型回转点转动的后桥调整的，可实现连续不间断生产，提高生产效率；铝合金螺旋焊管的成型角与铝合金卷材的厚度、螺旋焊管的直径、螺旋焊管受压时的径向应力等均有关，为确保螺旋焊管获得良好的综合性能，优选地，可将成型角的范围确定在40°至78°之间。设置成型送进速度、成型管径的范围均可适应现有铝合金带材原料的成型过程。

根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法，在步骤二S2中，预焊机可为交流非熔化极极惰性气体保护电弧焊焊机。非熔化极气体保护焊可以适应厚度为4mm至18mm厚度的带材焊接，同时可很好地控制焊缝成形，不产生焊接飞溅，焊缝外观明显优于其他焊接方式，采用交流焊机可稳定电弧、达到良好的焊接效果。

根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法，在步骤二S2中，步骤S20定位点焊的各焊点的间隔范围可为35mm至55mm，各焊点处的焊缝长度的范围可为10mm至15mm。通过控制各焊点的间隔范围以及各焊点的焊缝长度可初步有效固定螺旋焊管的管筒形状：若各焊点的间隔较短则会产生对于固定螺旋焊管的管筒形状所不必要的焊点；若各焊点处的焊缝长度过长则会产生对于固定螺旋焊管的管筒形状所不必要的焊缝长度，造成焊料的浪费；若各焊点的间隔较长或者各焊点处的焊缝长度过短则会影响螺旋焊管的管筒形状的固定，甚至使管筒形状产生形状误差而将该误差延续到后续焊接过程中。

优选地，焊机使用交流TIG焊机(非熔化极极惰性气体保护电弧焊)，氩气保护。

进一步优选地，焊丝可为与母材成分相同的铝合金焊丝以确保焊接质量良好。

根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法，在步骤三S3中，搅拌摩擦焊机的焊接模式可为离线焊接，即只对焊接过程全程自动跟踪，进行实时监测，焊接速度的范围可为0.2m/min-0.4m/min，搅拌头旋转速度的范围可为1200rpm-1800rpm。通过控制搅拌摩擦焊机的焊接速度范围和搅拌头旋转速度范围这些参数可使得搅拌摩擦焊机适应铝合金卷材的规格，实现更好的焊接效果。

根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法，在步骤二S2与步骤三S3之间还可包括：步骤S21，将待焊管筒进行定尺寸切割，以形成多个子待焊管筒。优选地，铝合金管长度切割范围为6m至18m。该多个子待焊管筒一方面用于同时进入后续对应的多个搅拌摩擦焊机，以提高生产效率，另一方面可适应于形成最终所需的螺旋焊管的长度尺寸规格。

根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法，在步骤三S3中，搅拌摩擦焊机的个数可为多个，且各搅拌摩擦焊机可同时对相应的子待焊管筒进行焊接。通过设置多台搅拌摩擦焊机可弥补搅拌摩擦焊机焊机速度慢的缺陷，提高焊接效率。

优选地，搅拌摩擦焊机的数量可参考成型机的成型送进速度与搅拌摩擦焊机的焊接速度的比值进行设定。

以一个具体的实施例说明：成型机的成型送进速度为1.5m/min，搅拌摩擦焊机的焊接速度为0.3m/min，则将搅拌摩擦焊机的数量设为5台，带材原料以1.5m/min的速度初步成型，5台搅拌摩擦焊机分别以0.3m/min的速度焊接，由此达到成型机与搅拌摩擦焊机准确配合，既能获得良好的焊接质量并且不会被搅拌摩擦焊机的低速焊接限制，提高生产效率。

特别地，若成型机的成型送进速度与搅拌摩擦焊机的焊接速度的比值为非整数，搅拌摩擦焊机的数量可为四舍五入后的整数。

优选地，成型机的送进速度、点焊速度、搅拌摩擦焊的焊接速度以及搅拌摩擦焊机的数量均可相互配合调整。

值得注意的是，这里所说的点焊速度与成型机的送进速度配合是指在满足点焊的焊缝要求的基础上进行的匹配。这里所说的匹配是指点焊后的待焊管筒送出速度与预处理后的带材原料的成型送进速度一致。

以本实施例说明，铝合金带材可为6mm，成型角可为55°，成型送进速度可为1.5m/min，成型管径可为630mm，则可设置每隔40mm定位点焊且定位焊缝长度取12mm，点焊速度可为1点/秒以满足点焊后的待焊管筒送出速度也为1.5m/min。

根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法，铝合金螺旋焊管的生产方法还可包括步骤四S4，步骤四包括：对铝合金螺旋焊管的焊缝进行检测，对焊缝进行检测的步骤可包括：步骤S40，采用超声波探伤的方式检测焊缝质量，步骤S41，采用X射线探伤方式检测焊缝的内部缺陷。

优选地，超声波探测装置的探头数量可设为8个，通道可设为16个，探测速度可设为3m/min至12m/min，探测速度和小车运行速度均可调，且探测速度可连续调整。

根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法，步骤四S4还可包括：对铝合金螺旋焊管的外形进行检测，以得到成品的铝合金螺旋焊管，其中，对外形进行检测的步骤可包括：步骤S42，对铝合金螺旋焊管的管端进行打磨平整；步骤S43，对铝合金螺旋焊管进行水压试验；步骤S44，对铝合金螺旋焊管的长度和重量进行测量。

优选地，水压试验可使用四立柱单管全自动水压试验机且试验压力可为5MPa至25MPa，测长采用红外线测长，称重采用电子秤称重。

优选地，可根据机组产能的要求配置多条生产线，以配合规模性生产的要求。

图2示出了根据本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法的具体实施例的流程图。结合图2所示，该生产过程为：对铝合金卷材原料进行开卷并对卷曲的铝合金卷材原料进行平整，将卷曲的外形矫正平整以便后续螺旋成型，再将相邻的铝合金卷材原料首尾剪切焊合以形成连续铝合金带，此处焊合采用TIG焊，并且为获得良好的焊接质量和焊接的连接强度，采用TIG焊焊合两卷卷材的带头和带尾的焊接质量等级保持与母材一致，之后对连续铝合金带进行铣削后送入成型机以确保连续铝合金带两边缘达到要求的带宽和平行度，成型机采用外控可调式三辊成型机将带材卷曲成螺旋管筒状，采用点焊方式将成型后的管筒固定为成型筒形为后续离线搅拌摩擦焊做准备，之后利用等离子切割机将预焊后的管筒进行定尺切割。切割后的铝合金管筒被多台搅拌摩擦焊机焊接。焊接后的螺旋焊管先进行超声波探伤以及X射线探伤，其中超声波探伤检测焊接后的焊缝质量，X射线探伤检查焊缝内部缺陷及管端，确保螺旋焊管无焊缝缺陷后对螺旋焊管的两管端进行打磨。对管端打磨后的螺旋焊管进行水压试验和测长称重的检查，合格的螺旋焊管成品可入库。

与现有技术相比，本发明的铝合金螺旋焊管的生产方法具有以下优点：

1)通过将点焊速度与成型机送进速度相匹配以及设置与成型机送进速度匹配相应数量的搅拌摩擦焊机，使得本发明的铝合金螺旋焊管的生产过程紧凑高效，既能保证焊缝质量又能提高生产效率。

2)通过采用搅拌摩擦焊机，使得焊接无熔化过程，避免传统焊接中出现的焊接表面容易氧化变黑、焊接强度不高等现象。

3)通过采用搅拌摩擦焊机焊接这种固相焊接技术，相比于现有的激光焊可减少耗能，搅拌摩擦焊的焊接温度低从而耗能低，搅拌摩擦焊的耗能为激光焊的2.5％且焊接过程中不需保护气体和助焊剂。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种铝合金螺旋焊管的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将经预处理后的带材原料在成型机中卷曲以形成待焊螺旋管筒；

步骤二，将所述待焊螺旋管筒在预焊机上进行定位点焊以将所述待焊螺旋管筒固定形成待焊管筒；

步骤三，采用至少一台搅拌摩擦悍机继续对所述待焊管筒中的各焊缝进行焊接以形成铝合金螺旋焊管。

2.根据权利要求1所述的铝合金螺旋焊管的生产方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述预处理后的带材原料的生产方法包括以下步骤：

对铝合金卷材原料进行开卷并对卷曲的铝合金卷材原料进行平整；

将相邻的铝合金卷材原料首尾剪切焊合以形成连续铝合金带；

对所述连续铝合金带进行铣削后送入所述成型机。

3.根据权利要求1所述的铝合金螺旋焊管的生产方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述成型机为后摆式螺旋焊管成型机，所述后摆式螺旋焊管成型机的成型角的范围为40°至78°，成型送进速度的范围为0.5m/min至3.0m/min，成型管径的范围为φ630mm至φ1020mm。

4.根据权利要求1所述的铝合金螺旋焊管的生产方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述预焊机为交流非熔化极极惰性气体保护电弧焊焊机。

5.根据权利要求4所述的铝合金螺旋焊管的生产方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述定位点焊的各焊点的间隔范围为35mm至55mm，各焊点处的焊缝长度的范围为10mm至15mm。

6.根据权利要求1所述的铝合金螺旋焊管的生产方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述搅拌摩擦焊机的焊接速度的范围为0.2m/min-0.4m/min，搅拌头旋转速度的范围为1200rpm-1800rpm。

7.根据权利要求6所述的铝合金螺旋焊管的生产方法，其特征在于，在所述步骤二与所述步骤三之间还包括：将所述待焊管筒进行定尺寸切割，以形成多个子待焊管筒。

8.根据权利要求7所述的铝合金螺旋焊管的生产方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述搅拌摩擦焊机的个数为多个，且各所述搅拌摩擦焊机可同时对相应的所述子待焊管筒进行焊接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的铝合金螺旋焊管的生产方法，其特征在于，所述铝合金螺旋焊管的生产方法还包括步骤四，所述步骤四包括：

对所述铝合金螺旋焊管的焊缝进行检测，对焊缝进行检测的步骤包括：

采用超声波探伤的方式检测焊缝质量，

采用X射线探伤方式检测焊缝的内部缺陷。

10.根据权利要求9所述的铝合金螺旋焊管的生产方法，其特征在于，所述步骤四还包括：

对所述铝合金螺旋焊管的外形进行检测，以得到成品的铝合金螺旋焊管，其中，对外形进行检测的步骤包括：

对所述铝合金螺旋焊管的管端进行打磨平整；

对所述铝合金螺旋焊管进行水压试验；

对所述铝合金螺旋焊管的长度和重量进行测量。