CN110788571B - 一种超薄壁h65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法 - Google Patents
一种超薄壁h65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种超薄壁H65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法，该方法为：一、开卷；二、速度匹配；三、椭圆管成型；四、V形角成型；五、高频感应焊接；六、冷却刮疤；七、精整管型；八、涡流探伤；九、剪切落料；十、剔除废料；十一、输送成品及卷曲。本发明采用高频感应焊制造出的成品铜锌合金椭圆管，具有良好的焊缝组织与性能。
Description
技术领域
本发明属于铜锌合金管制造技术领域，具体说是涉及一种超薄壁H65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法。
背景技术
H65合金是一种含锌的铜基合金，该合金具有较高的强度和塑性，且抗冷、热压力加工性能好，拥有良好的力学性能，热态下塑性好，切削性好，易焊接，价格便宜等优良性能，广泛的使用在导管、散热器、销钉、筛网等各种深拉伸和弯折制造的受力零件中。
铜锌管材导热性和塑性好及高的耐腐蚀，广泛应用于电力、化工等行业。对于铜锌合金管代替紫铜管生产出的卫生洁具及装饰用管，具有良好的切削性能和弯曲性能，并且产品尺寸精度高、机械性能严格(满足后续弯管及涨管，适用性苛刻)、表面质量高等特点。
薄壁管材在加工过程中存在的主要难点是易开裂，有压坑，不易矫直。目前国内超薄壁铜锌合金使用氩弧焊、埋弧焊等焊接方法下，生产出的成品焊缝组织致密性不高，热影响区宽、易出现变形、硬度低等焊接缺陷，再者上诉焊接工艺焊接速度慢，生产效率低等特点，难以满足超薄壁管材的生产需求。
高频感应焊以其焊接速度快、生产效率高、热影响区小、细密的锻焊缝组织等优点，将成为了铜锌合金焊管生产的重要焊接方法，可生产出具有高质量表面成型和高强度焊缝的超薄壁铜锌合金焊管产品。
发明内容
本发明针对背景技术所述问题，提出了一种超薄壁H65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下方案：一种超薄壁H65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)开卷：将铜锌合金带卷在上料工位吊装在双工位高速开卷机的一个涨缩头上涨紧，并将其旋转到工作工位；再将旋转到上料工位的另一个涨缩头上吊装一卷带料备用。在工作工位的带卷，通过气动离合器连接到工位的涨紧头上高速开卷，其开卷速度大于等于300m/min；
(2)速度匹配：以模具孔型成型平台速度为基准，通过一个无张力速度匹配调节装置将双工位高速开卷机的开卷速度与带料模具成型平台的成型速度差异匹配调节到一定的范围内；
(3)椭圆管成型：带料在模具成型平台通过带料精密导向装置使带料平行对中第一架平辊模具孔型、然后经过六至八组的平辊模具动力成型和五至七组与平辊模具交替布置的无动力立辊模具成型，以100-200m/min的成型速度使带料成椭圆为焊接做好孔型规划；
(4)V形角成型：做好孔型规划的带料在导向挤压焊接单元使带料通过导向装置上的陶瓷导向条或陶瓷导向辊的调节达到焊接所需要的5-11°的焊接V形角、再通过焊接挤压装置为带料焊接边提供平行的焊接边缘以及合适的焊接挤压力和挤压量；
(5)高频感应焊接：使用变频高频感应焊接电源来实现高频电流与电压的输入，达到在顶锻压力下实现焊接边缘的固态焊接，同时沿着焊接边缘的内外两侧将焊缝中的渣质挤出使焊缝获得良好的焊缝组织。H65黄铜主要是由铜和锌组成的为铜锌合金，其中锌的熔点为420℃、沸点为906℃，而铜的熔点是1083℃、沸点为2567℃，所以在焊接过程中在铜还没有熔化时锌就已经蒸发了，即焊接的过程必须提高电源的焊接频率，减少熔化深度和热影响区，提高挤压力和挤压量，使熔化的铜合金深度更浅，利用大的挤压力和挤压量将产生气化空洞锌的那部分铜挤压出去，使固态的铜焊接在一起，有效的提高焊接质量，防止锌极蒸发现象；
(6)冷却刮疤：将焊接好的高温管子迅速冷却下来，并将焊管外焊缝处的焊渣通过外刮疤刀剔除，根据需要也可以同时通过内刮疤刀剔除焊管内焊缝处的焊渣；
(7)精整管型：将焊接好的管子通过4-6个动力平辊机架模具和与平辊机架模具交替布置的3-5个无动力立辊机架模具的孔型规划使其达到产品要求的外型公差尺寸；
(8)涡流探伤：对焊管的焊缝进行不间断无差别的探伤处理，并将有问题的焊缝部分进行打标处理，同时产生一个问题信号指令控制后续的不良品剔除装置剔除不良品；
(9)剪切落料：输入需要切断的管长数据后，焊管在经过气动悬浮测长装置时，将由测长光电编码器记录焊管的运行长度，当所测长度达到给定值时光电编码器输出信号给切断执行机构，切断执行机构动作加速跟随到焊管的运行速度，达到同步速度时切断焊管，然后再减速回到原点等待下一次动作的指令；
(10)剔除废料：用于在接收到涡流探伤系统发出的指令信号后，通过一个气缸翻板使正品焊管在翻板的一侧，不良品被翻板动作到另一侧来剔除不良品焊管；
(11)输送成品及卷曲：送成品卷曲机单元用于两个料框机构单元交替收集焊接好的五千米左右及以上的超长焊管；其工艺过程是：在飞速剪切落料工位预设卷曲料框需要收集的焊管长度，如目前一号料框工位工作，料框通过滚道将在卸料工位的料框输送到工作工位，由举升机构举起料框到达接料位置，旋转机构带动料框旋转使其接料处的圆周线速度等同于焊管的夹送速度，焊管通过卷取机上的一号夹送机构和弯曲调节机构，将焊管弯曲成与料框接料半径相当的曲率输送到同步线速度的料框中；当一号料框收集的焊管达到飞剪落料设定的长度时，飞剪落料切断，待切断处的断口将要到达一号夹送机构时，弯曲调节机构退出，二号接管套管伸出到一号夹送机构旁(此时的一号料框已经收集完成，旋转机构停止运行，举升机构将料框降到输送滚道上，由输送滚道将料框输送到卸料工位卸料)，将一号夹送机构输送的焊管接应到二号夹送机构，通过二号夹送机构及二号弯曲调节机构将焊管引导到二号同步线速度料框中由二号料框继续收集焊管。当二号料框收集的焊管达到飞剪落料设定的长度时，飞剪落料切断，待切断处的断口将要到达一号夹送机构时，二号接管套管收回，一号弯曲调节机构伸出(此时二号夹送机构将尾管输送到二号料框中，二号夹送机构停止工作，二号旋转机构停止工作，举升机构将二号料框落到输送滚道上，由输送滚道将料框输送到卸料工位卸料)将焊管再次引导到已经在工作工位等待的一号料框中收集焊管，此时输送成品卷取机单元完成了一个循环过程。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：超薄壁铜锌合金带料的壁厚为0.1-0.2mm；
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：椭圆管以100-200m/min速度成型，管型规格为13.6*2.2mm；
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：制成高频感应焊圆形管的V形角为5-11°，挤压量为0.1-0.5mm；
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：根据不同的管型特征，焊接频率为200-600KHz，焊接功率为50-150KW；
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：高频焊感应焊接的速度为60-150m/min；
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：其特征在于：卷曲机单元收集成品的速度为100-200m/min，收集长度为5000m。
本发明的有益效果是：本发明具有以下优点：
一、工艺方法简单有效，生产效率高，可以实现自动化生产，且生产成本低、连续效率高，可靠性强。
二、无需焊缝填充料，无焊接飞溅，焊接热影响区窄，焊接成型美观，焊接机械性能良好。
三、本发明适用于薄壁及超薄壁的焊接，生产的管材成品率高、性能好。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明的椭圆管成型示意图。
图3是本发明制成的超薄壁铜锌合金管的成品图。
图4是本发明制成的超薄壁铜锌合金管焊缝的金相照片。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施实例对本发明进行进一步说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内，本技术方案中未详细述及的，均为公知技术。
按照下述步骤制造本发明所述的H65铜锌合金椭圆焊管：
开卷：铜锌合金带料卷，通过气动离合器连接到工位的涨紧头上高速开卷，其开卷速度为300m/min，超薄壁铜锌合金带材厚度为0.13mm；
速度匹配：以模具孔型成型平台速度为基准，通过一个无张力速度匹配调节装置将双工位高速开卷机的开卷速度与带料模具成型平台的成型速度差异匹配调节到一定的范围内；
椭圆管成型；选择直接成型，避免带料边缘特别是焊接边缘成型不充分、成型有缺陷和不稳定的问题，以150m/min的成型速度使带料直接成为椭圆为焊接做好孔型规划，管型规格为13.6*2.2mm；
V形角成型；导向挤压焊接单元使焊接V形角为8°，挤压量为0.2mm；
高频感应焊接：调整焊机功率为100KW，焊接频率为550KHZ；
冷却刮疤：冷却焊接好的高温焊管并剔除焊缝处的多余焊渣；
精整管型：通过精密整形模具的孔型规划进行精密的外径整形，达到产品的尺寸公差要求；
涡流探伤系统：对焊缝进行不间断无差别的探伤处理，并将有问题的部分进行打标并产生问题信号指令控制后续的不良品剔除装置剔除不良品；
剪切落料：在收集焊好的5000超长卷曲管材后，以焊管运行的同步速度150m/min切断焊管；
精整管型：通过精密整形模具的孔型规划进行精密的外径整形，达到产品的尺寸公差要求；
剔除废料：在接收到涡流探伤系统发出的指令信号后剔除不良品焊管，
输送成品及卷曲：两个卷曲机构以150m/min的圆周线速度，交替卷曲并收集5000米长的焊管，然后直接进行入箱包装。
上述工艺方法生产的超薄壁铜锌合金椭圆管，工艺流程图如图1所示；
上述工艺方法生产的超薄壁铜锌合金椭圆管，椭圆管成型示意图如图2所示。
上述工艺方法生产的超薄壁铜锌合金椭圆管，成品如图3所示，焊缝表面成型美观，没有任何宏观缺陷。
上述工艺方法生产的超薄壁铜锌合金椭圆管，焊缝横截面的金相照片如图4所示，熔合线宽度合理，无错边、氧化夹杂等缺陷。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种超薄壁H65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)开卷：将铜锌合金带卷在上料工位吊装在双工位高速开卷机的一个涨缩头上涨紧，并将其旋转到工作工位；再将旋转到上料工位的另一个涨缩头上吊装一卷带料备用，在工作工位的带卷，通过气动离合器连接到工位的涨紧头上高速开卷，其开卷速度大于等于300m/min；
(2)速度匹配：以模具孔型成型平台速度为基准，通过一个无张力速度匹配调节装置将双工位高速开卷机的开卷速度与带料模具孔型成型平台的成型速度差异匹配调节到一定的范围内；
(3)椭圆管成型：带料在模具孔型成型平台通过带料精密导向装置使带料平行对中第一架平辊模具孔型、然后经过六至八组的平辊模具动力成型和五至七组与平辊模具交替布置的无动力立辊模具成型，以100-200m/min的成型速度使带料成椭圆为焊接做好孔型规划；
(4)V形角成型：做好孔型规划的带料在导向挤压焊接单元使带料通过导向装置上的陶瓷导向条或陶瓷导向辊的调节达到焊接所需要的5-11°的焊接V形角、再通过焊接挤压装置为带料焊接边提供平行的焊接边缘以及合适的焊接挤压力和挤压量；
(5)高频感应焊接：使用变频高频感应焊接电源来实现高频电流与电压的输入，达到在顶锻压力下实现焊接边缘的固态焊接，同时沿着焊接边缘的内外两侧将焊缝中的渣质挤出使焊缝获得良好的焊缝组织，H65黄铜主要是由铜和锌组成的铜锌合金，其中锌的熔点为420℃、沸点为906℃，而铜的熔点是1083℃、沸点为2567℃，所以在焊接过程中在铜还没有熔化时锌就已经蒸发了，焊接的过程必须提高电源的焊接频率，减少熔化深度和热影响区，提高挤压力和挤压量，使熔化的铜合金深度更浅，利用大的挤压力和挤压量将产生气化空洞锌的那部分铜挤压出去，使固态的铜焊接在一起，有效的提高焊接质量，防止锌极蒸发现象；
(6)冷却刮疤：将焊接好的高温管子迅速冷却下来，并将焊管外焊缝处的焊渣通过外刮疤刀剔除，根据需要也可以同时通过内刮疤刀剔除焊管内焊缝处的焊渣；
(7)精整管型：将焊接好的管子通过4-6个动力平辊机架模具和与平辊机架模具交替布置的3-5个无动力立辊机架模具的孔型规划使其达到产品要求的外型公差尺寸；
(8)涡流探伤：对焊管的焊缝进行不间断无差别的探伤处理，并将有问题的焊缝部分进行打标处理，同时产生一个问题信号指令控制后续的不良品剔除装置剔除不良品；
(9)剪切落料：输入需要切断的管长数据后，焊管在经过气动悬浮测长装置时，将由测长光电编码器记录焊管的运行长度，当所测长度达到给定值时光电编码器输出信号给切断执行机构，切断执行机构动作加速跟随到焊管的运行速度，达到同步速度时切断焊管，然后再减速回到原点等待下一次动作的指令；
(10)剔除废料：用于在接收到涡流探伤系统发出的指令信号后，通过一个气缸翻板使正品焊管在翻板的一侧，不良品被翻板动作到另一侧来剔除不良品焊管；
(11)输送成品及卷曲：输送成品卷曲机单元用于两个料框机构单元交替收集焊接好的五千米以上的超长焊管；其工艺过程是：在飞速剪切落料工位预设卷曲料框需要收集的焊管长度，如目前一号料框工位工作，通过滚道将在卸料工位的料框输送到工作工位，由举升机构举起料框到达接料位置，旋转机构带动料框旋转使其接料处的圆周线速度等同于焊管的夹送速度，焊管通过卷取机上的一号夹送机构和弯曲调节机构，将焊管弯曲成与料框接料半径相当的曲率输送到同步线速度的料框中；当一号料框收集的焊管达到飞剪落料设定的长度时，飞剪落料切断，待切断处的断口将要到达一号夹送机构时，弯曲调节机构退出，二号接管套管伸出到一号夹送机构旁，此时的一号料框已经收集完成，旋转机构停止运行，举升机构将料框降到输送滚道上，由输送滚道将料框输送到卸料工位卸料，将一号夹送机构输送的焊管接应到二号夹送机构，通过二号夹送机构及二号弯曲调节机构将焊管引导到二号同步线速度料框中由二号料框继续收集焊管；当二号料框收集的焊管达到飞剪落料设定的长度时，飞剪落料切断，待切断处的断口将要到达一号夹送机构时，二号接管套管收回，一号弯曲调节机构伸出，此时二号夹送机构将尾管输送到二号料框中，二号夹送机构停止工作，二号旋转机构停止工作，举升机构将二号料框落到输送滚道上，由输送滚道将料框输送到卸料工位卸料，将焊管再次引导到已经在工作工位等待的一号料框中收集焊管，此时输送成品卷取机单元完成了一个循环过程。
2.根据权利要求1所述的一种超薄壁H65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法，其特征在于：超薄壁铜锌合金带料的壁厚为0.1-0.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种超薄壁H65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法，其特征在于：椭圆管以100-200m/min速度成型，管型规格为13.6*2.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种超薄壁H65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法，其特征在于：制成高频感应焊圆形管的V形角为5-11°，挤压量为0.1-0.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种超薄壁H65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法，其特征在于：根据不同的管型特征，焊接频率为200-600KHz，焊接功率为50-150KW。
6.根据权利要求1所述的一种超薄壁H65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法，其特征在于：高频焊感应焊接的速度为60-150m/min。
7.根据权利要求1所述的一种超薄壁H65铜锌合金椭圆管高频感应焊的制造方法，其特征在于：卷曲机单元收集成品的速度为100-200m/min，收集长度为5000m。
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