CN111438405B - 一种焊管精加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊管精加工方法，包括以下步骤：S1：准备阶段，利用实验室试生产的焊管采集平均内毛刺高度D、内毛刺热膨胀尺寸E和平均刮削力F；S2：粗刮阶段，设置恒定刮削力进行粗刮，对H＞80％D位置处内毛刺进行补刮至内毛刺余高H≤80％D；S3：预精刮阶段，以恒定的刮削深度，对焊管内毛刺进行预精刮削，直至内毛刺高度为e＝E±0.5mm；S‑4：精刮阶段，以恒定的刮削深度，对焊管内毛刺进行精刮削。本发明的技术方案解决了采用内毛刺刮削装置解决焊管无缝化问题时存在刀具磨损严重且刮削质量低、效率低的技术问题。

Description

一种焊管精加工方法

技术领域

本发明涉及焊管生产技术领域，具体而言，尤其涉及一种焊管精加工方法。

背景技术

焊管具有壁厚均匀、几何尺寸规整、生产工艺简单、生产效率高等优点，被应用在各行各业当中。但是由于焊管精加工工艺难度较大，无法替代在航天、汽车、石油运输等精度要求较高领域中使用的生产成本较高的无缝管。近几年，焊管的精加工工艺技术得到了飞速的发展，部分规格的焊管虽然达到了在高精端领域使用的要求，但是由于在精加工工艺中，无缝化过程难度较大、残次品多、生产效率低等原因，导致焊管生产成本较低等优点完全丧失。所以，要想使焊管取代生产成本高的无缝管，就必须解决焊管无缝化问题。

目前，众多企业多采用利用内毛刺刮削装置，在一定的温度下，对内毛刺进行一次性刮除的传统方法，虽然这种工艺方法操作简单方便，刮削效率高，但是具有以下不可避免的缺点和不足：内毛刺是焊缝金属在熔融状态下受到挤压形成的，形状不规则且有不均匀硬质点，对内毛刺进行清除时，刮刀会受到一个非周期变化的刮削力，刀具磨损严重，甚至在工作时发生损坏；通过一次刮削对内毛刺进行清除时，很难找到合适的刮削温度，若只在高温下对内毛刺进行清除，则很难克服热胀冷缩带来的尺寸误差，内毛刺余高较难控制；若只在低温下进行清除，内毛刺硬度又会增加，刮削力较大，刮削难度增大。

发明内容

根据上述提出采用内毛刺刮削装置解决焊管无缝化问题时存在刀具磨损严重且刮削质量低、效率低的技术问题，而提供一种焊管精加工方法。本发明主要利用异步刮削原理，将内毛刺刮削分为准备、粗刮、预精刮、精刮四个阶段，以实现对焊管内毛刺的精准刮除，提高焊管精加工的质量。

本发明采用的技术手段如下：

一种焊管精加工方法，包括以下步骤：

S1：准备阶段，利用实验室试生产的焊管进行数据采集；

S1-1：设定预精刮温度和精刮温度，并分别在设定的预精刮温度和精刮温度下，对试生产的焊管内毛刺高度进行取样，获取在预精刮温度下样本点内毛刺高度观测值d_1i以及在精刮温度下样本点内毛刺高度观测值d_2i，进而估算出平均内毛刺高度

和内毛刺热膨胀尺寸

其中，安全系数0≤α≤1，β≥1；

根据d_1i和d_2i计算

当A的值在0～1.50，则α＝0.95；当A的值在1.50～4.50，则α＝0.90；当A的值在4.50～6.00，则α＝0.80；当A的值大于6.00，则表明数据有误；

根据d_1i和d_2i计算

当B的值在0～1.00，则β＝1.30；当B的值在1.00～4.00，则β＝1.40；当B的值在4.00～5.00，则β＝1.50；当B的值大于5.00，则表明数据有误；

S1-2：模拟完全清除试生产的焊管内毛刺的刮削过程，对刮削过程中刮刀所受刮削力进行采样，并根据样本点刮削力观测值f_i计算清除内毛刺时刮刀所受平均刮削力

其中，安全系数0≤λ≤1；

根据f_i计算

当C的值在0～2.00，则λ＝0.95；当C的值在2.00～6.00，则λ＝0.90；当C的值在6.00～10.00，则λ＝0.80；当C的值大于10.00，则表明数据有误；

S2：粗刮阶段

S2-1：待加工的焊管完成焊接后，冷却焊缝并监测焊缝内毛刺温度T₁；

S2-2：判断T₁是否降至设定粗刮温度，若未达到设定粗刮温度，则继续冷却焊缝，否则转入S2-3；

S2-3：设置刮刀所受刮削力恒定为P＝90％F；

S2-4：粗刮内毛刺；

S2-5：监测经恒定刮削力刮削后内毛刺的余高H；

S2-6：若H≤80％D，则转入S3-1，否则转入S2-7；

S2-7：以恒定刮削深度对H＞80％D位置处内毛刺进行补刮，使得内毛刺余高H≤80％D；

S2-8：监测补刮过程中刮刀所受刮削力P₂的大小；

S2-9：若P₂≤150％F，则转入S3-1，否则转入S2-10；

S2-10：停车并报警，检查数据异常原因，并对出现异常的位置进行人工补刮，完成人工补刮后转入S3-1；

S3：预精刮阶段

S3-1：粗刮完成后，冷却焊缝并监测经粗刮后焊缝内毛刺温度T₂；

S3-2：判断T₂是否降至设定预精刮温度，若未达到设定预精刮温度，则继续冷却焊缝，否则转入S3-3；

S3-3：以恒定的刮削深度，对焊管内毛刺进行预精刮削，直至内毛刺高度为e，e满足e＝E±0.5mm；

S-4：精刮阶段

S4-1：预精刮完成后，冷却焊缝并监测经预精刮后焊缝温度T₃；

S4-2：判断T₃是否降至设定精刮温度，若未达到设定预精刮温度，则继续冷却焊缝，否则转入S4-3；

S4-3：以恒定的刮削深度，对焊管内毛刺进行精刮削。

进一步地，800℃≤T₁≤900℃；650℃≤T₂≤750℃；e＝E±0.5mm；50℃≤T₃≤100℃。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的焊管精加工方法，利用异步刮削原理，在不同温度下对焊管内毛刺进行粗刮削、预精刮削、精刮削，克服了传统刮削只在高温下进行时无法弥补由热胀冷缩而带来的刮削误差或只在低温下进行时无法避免内毛刺变硬而导致切削力增大、刀具磨损严重的缺点，提高了内毛刺的刮削精度，进而提高了焊管精加工的质量。

2、本发明提供的焊管精加工方法，在粗刮阶段，始终维持粗刮刀以恒定的刮削力进行内毛刺粗刮，然后再对未达到所设刮削量的部位进行补刮，即克服了传统内毛刺清除过程中，刮刀会由于受到一个非周期变化的刮削力而导致刀具磨损严重、甚至损坏的缺点，又保证了在粗刮阶段刮除大部分内毛刺的目的。

综上，本发明的技术方案利用异步刮削原理，将内毛刺刮削分为准备、粗刮、预精刮、精刮四个阶段，以实现在不同温度下对焊管内毛刺进行不同作用的精准刮除，提高焊管精加工的质量，并且在粗刮阶段，始终维持刮刀所受刮削力恒定，保护刮削装置。因此，本发明的技术方案解决了采用内毛刺刮削装置解决焊管无缝化问题时存在刀具磨损严重且刮削质量低、效率低的问题。

基于上述理由本发明可在焊管生产领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述焊管精加工方法流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种焊管精加工方法，为了实现在精加工过程中对焊管内毛刺的精准刮除，提高焊管内毛刺清除的精度质量，将内毛刺刮削分为准备、粗刮、预精刮、精刮四个阶段，具体包括以下步骤：

S1：准备阶段，利用实验室试生产的焊管进行数据采集；

S1-1：设定预精刮温度和精刮温度，并分别在设定的预精刮温度和精刮温度下，对试生产的焊管内毛刺高度进行取样，获取在预精刮温度下样本点内毛刺高度观测值d_1i以及在精刮温度下样本点内毛刺高度观测值d_2i，进而估算出平均内毛刺高度

和内毛刺热膨胀尺寸

其中，安全系数0≤α≤1，β≥1；

根据d_1i和d_2i计算

当A的值在0～1.50，则α＝0.95；当A的值在1.50～4.50，则α＝0.90；当A的值在4.50～6.00，则α＝0.80；当A的值大于6.00，则表明数据有误；

根据d_1i和d_2i计算

当B的值在0～1.00，则β＝1.30；当B的值在1.00～4.00，则β＝1.40；当B的值在4.00～5.00，则β＝1.50；当B的值大于5.00，则表明数据有误；

S1-2：模拟完全清除试生产的焊管内毛刺的刮削过程，对刮削过程中刮刀所受刮削力进行采样，并根据样本点刮削力观测值f_i计算清除内毛刺时刮刀所受平均刮削力

其中，安全系数0≤λ≤1；

根据f_i计算

当C的值在0～2.00，则λ＝0.95；当C的值在2.00～6.00，则λ＝0.90；当C的值在6.00～10.00，则λ＝0.80；当C的值大于10.00，则表明数据有误；

关于S1中样本点的确定，用户可以结合具体生产，利用计算机每隔一定时间进行采集数据；

在模拟完全清除试生产的焊管内毛刺的刮削过程时，实验环境尽量与实际生产环境一致，一致性主要体现在粗刮温度及粗刮时刀具、刮削速度等条件；

S2：粗刮阶段

S2-1：待加工的焊管完成焊接后，冷却焊缝并监测焊缝内毛刺温度T₁；粗刮阶段中刮刀所受刮削力较大，为了减小刮刀的受力，结合现场工作经验，当内毛刺温度在800℃-900℃范围时，内毛刺表皮开始凝固，且芯部较软，适宜进行内毛刺粗刮，因此800℃≤T₁≤900℃；

S2-2：判断T₁是否降至设定粗刮温度，若未达到设定粗刮温度，则继续冷却焊缝，否则转入S2-3；

S2-3：焊缝内毛刺是焊缝金属在熔融状态下受到挤压形成的，内毛刺高度不均匀，若采用恒定的刮削深度进行刮削，则刮刀会因为受到一个非周期变化的刮削力而磨损严重，甚至在刮削过程中出现刮刀损坏而导致生产事故，为了克服这个缺点，在粗刮阶段采用刮刀所受刮削力恒定的方式，结合生产经验，当取恒定刮削力为P＝90％F时，对内毛刺进行粗刮效果最好，因此设置刮刀所受刮削力恒定为P＝90％F；

S2-4：粗刮内毛刺；

S2-5：监测经恒定刮削力刮削后内毛刺的余高H；

S2-6：由于内毛刺中会有硬质点存在，当只以恒力进行内毛刺粗刮时，假如刮削过程中恰好碰到硬度较大的硬质点，则粗刮刀会在控制系统的控制下，大幅度减小刮削深度，从而不能实现粗刮阶段刮掉绝大部分内毛刺的目的，所以当H≤80％D时，粗刮目的达到，则转入S3-1，否则转入S2-7；

S2-7：以恒定刮削深度对H＞80％D位置处内毛刺进行补刮，使得内毛刺余高H≤80％D；

S2-8：监测补刮过程中刮刀所受刮削力P₂的大小；

S2-9：由生产经验可知，如果刮削力P₂≥150％F，刮刀极易在刮削过程中造成打刀现象，因此若P₂≤150％F，则转入S3-1，否则转入S2-10；

S2-10：停车并报警，检查数据异常原因，并对出现异常的位置进行人工补刮，完成人工补刮后转入S3-1；

S3：预精刮阶段

S3-1：粗刮完成后，冷却焊缝并监测经粗刮后焊缝内毛刺温度T₂；在内毛刺粗刮过程中，由于刮刀所受刮削力恒定，经粗刮后的内毛刺余高呈现高低不平的情况，所以在粗刮阶段与与精刮阶段应该添加具有找平作用的预精刮削阶段，以提高刮削精度，所以在粗刮后应监测焊缝内毛刺温度T₂，以在合适温度对内毛刺进行预精刮削；

S3-2：虽然预精刮阶段，刮刀所受刮削力远远小于粗刮阶段，但是由于经粗刮后的内毛刺余高呈现高低不平的情况，必定会使刮刀承受一个非周期的刮削力，为了尽可能的减小这个刮削力，内毛刺预精刮也应该在内毛刺硬度较低的高温下进行，650℃≤T₂≤750℃时，进行内毛刺预精刮削，切屑连续且刮削力较小，刮削效果最好，因此判断T₂是否降至设定预精刮温度，若未达到设定预精刮温度，则继续冷却焊缝，否则转入S3-3；

S3-3：以恒定的刮削深度，对焊管内毛刺进行预精刮削，直至内毛刺高度为e，e满足e＝E±0.5mm；预精刮阶段是在高温下进行的，由于热胀冷缩现象，若在此阶段就将内毛刺余高控制在生产要求范围内，则很难保证在冷却后内毛刺余高符合刮削要求，所以在预精刮阶段，应预留一定大小的内毛刺余高，以补偿冷却后焊缝处的回缩；但是若预留内毛刺余高过大，又会增大精刮阶段的刮削难度，结合内毛刺热膨胀尺寸E，在保证预留内毛刺余高e＝E±0.5mm的情况下进行预精刮削；

S-4：精刮阶段

S4-1：预精刮完成后，冷却焊缝并监测经预精刮后焊缝温度T₃；在实际生产中，高温下很难精确计算出焊缝处的热膨胀尺寸，所以预精刮后所留有的内毛刺余高都会偏大，以防止过刮削，为了提高焊管内毛刺刮削精度，所以应监测经预精刮后焊缝温度T₃，以在适宜的内毛刺温度下，对焊管内毛刺进行精刮削；

S4-2：当焊缝温度在50℃-100℃范围时，热胀冷缩带来的误差已经可以忽略不记，所以使用红外测温装置，监测经预精刮后焊缝温度T₃，当50℃≤T₃≤100℃时，则转入S4-3，否则冷却焊缝；

S4-3：以恒定的刮削深度，对焊管内毛刺进行精刮削。

下面以具体实例说明本发明所述的焊管精加工方法中的准备阶段：

在准备阶段，通过生产实验的方式，试生产1m—2m左右的焊管，对所需数据进行采集，采集的在预精刮温度下样本点内毛刺高度观测值d_1i以及在精刮温度下样本点内毛刺高度观测值d_2i，具体数据如表1所示；

表1 在预精刮温度下样本点内毛刺高度观测值d_1i以及在精刮温度下样本点内毛刺高度观测值d_2i

根据表1中的d_1i和d_2i值，可计算：

结合表2确定安全系数α的取值为0.90；

表2 α的取值

A	0～1.50	1.50～4.50	4.50～6.00	>6.00
					α	0.95	0.90	0.80	数据有误

根据表1中的d_1i和d_2i值，可计算：

结合表3确定安全系数β的取值为1.30；

表3 β的取值

B	0～1.00	1.00～4.00	4.00～5.00	>5.00
					β	1.30	1.40	1.50	数据有误

计算平均内毛刺高度D为：

计算内毛刺热膨胀尺寸为：

根据表1中的数据，模拟完全清除试生产的焊管内毛刺的刮削过程，监测刮刀所受刮削力大小f_i，并计算：

结合表4确定安全系数λ的取值为0.90；

表4 λ的取值

C	0～2.00	2.00～6.00	6.00～10.00	>10.00
					λ	0.95	0.90	0.80	数据有误

则可计算一次性完全清除内毛刺时刮刀所受平均刮削力大小为：

最后应说明的是：以上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实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种焊管精加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：准备阶段，利用实验室试生产的焊管进行数据采集；

S1-1：设定预精刮温度和精刮温度，并分别在设定的预精刮温度和精刮温度下，对试生产的焊管内毛刺高度进行取样，获取在预精刮温度下样本点内毛刺高度观测值d_1i以及在精刮温度下样本点内毛刺高度观测值d_2i，进而估算出平均内毛刺高度

和内毛刺热膨胀尺寸

其中，安全系数0≤α≤1，β≥1；

根据d_1i和d_2i计算

当A的值在0～1.50，则α＝0.95；当A的值在1.50～4.50，则α＝0.90；当A的值在4.50～6.00，则α＝0.80；当A的值大于6.00，则表明数据有误；

根据d_1i和d_2i计算

当B的值在0～1.00，则β＝1.30；当B的值在1.00～4.00，则β＝1.40；当B的值在4.00～5.00，则β＝1.50；当B的值大于5.00，则表明数据有误；

S1-2：模拟完全清除试生产的焊管内毛刺的刮削过程，对刮削过程中刮刀所受刮削力进行采样，并根据样本点刮削力观测值f_i计算清除内毛刺时刮刀所受平均刮削力

其中，安全系数0≤λ≤1；

根据f_i计算

当C的值在0～2.00，则λ＝0.95；当C的值在2.00～6.00，则λ＝0.90；当C的值在6.00～10.00，则λ＝0.80；当C的值大于10.00，则表明数据有误；

S2：粗刮阶段

S2-1：待加工的焊管完成焊接后，冷却焊缝并监测焊缝内毛刺温度T₁；

S2-2：判断T₁是否降至设定粗刮温度，若未达到设定粗刮温度，则继续冷却焊缝，否则转入S2-3；

S2-3：设置刮刀所受刮削力恒定为P＝90％F；

S2-4：粗刮内毛刺；

S2-5：监测经恒定刮削力刮削后内毛刺的余高H；

S2-6：若H≤80％D，则转入S3-1，否则转入S2-7；

S2-7：以恒定刮削深度对H＞80％D位置处内毛刺进行补刮，使得内毛刺余高H≤80％D；

S2-8：监测补刮过程中刮刀所受刮削力P₂的大小；

S2-9：若P₂≤150％F，则转入S3-1，否则转入S2-10；

S2-10：停车并报警，检查数据异常原因，并对出现异常的位置进行人工补刮，完成人工补刮后转入S3-1；

S3：预精刮阶段

S3-1：粗刮完成后，冷却焊缝并监测经粗刮后焊缝内毛刺温度T₂；

S3-2：判断T₂是否降至设定预精刮温度，若未达到设定预精刮温度，则继续冷却焊缝，否则转入S3-3；

S3-3：以恒定的刮削深度，对焊管内毛刺进行预精刮削，直至内毛刺高度为e，e满足e＝E±0.5mm；

S-4：精刮阶段

S4-1：预精刮完成后，冷却焊缝并监测经预精刮后焊缝温度T₃；

S4-2：判断T₃是否降至设定精刮温度，若未达到设定预精刮温度，则继续冷却焊缝，否则转入S4-3；

S4-3：以恒定的刮削深度，对焊管内毛刺进行精刮削。

2.根据权利要求1所述的焊管精加工方法，其特征在于，800℃≤T₁≤900℃；650℃≤T₂≤750℃；e＝E±0.5mm；50℃≤T₃≤100℃。

Images