CN112222184B - 一种冷轧带钢焊缝质量在线检测装置 - Google Patents

Abstract

一种冷轧带钢焊缝质量在线检测装置，属于冷轧带钢检测仪器技术领域，用于对冷轧带钢的钢卷焊缝质量进行在线检测。其技术方案是：液压缸安装在焊接小车上，液压缸缸杆的下端与冲头座的上端相连接，冲头座的下端安装冲头，压力传感器安装在液压缸的无杆腔管路上，液压缸的一侧固定有测距传感器安装板，测距传感器安装在测距传感器安装板上，冲头中心轴线上有导光孔，导光孔上方安装有发射传感器，支撑架位于液压缸下方，支撑架与焊接小车相连接，支撑块固定在支撑架上，接收传感器安装在支撑块上，接收传感器与发射传感器相对。本发明结构简单、操作方便、测量准确，在焊接完成后，对焊缝进行在线冲压，可以准确检验焊缝强度是否符合要求。

Description

一种冷轧带钢焊缝质量在线检测装置

技术领域

本发明涉及一种冷轧带钢的钢卷焊缝质量在线检测装置，属于冷轧带钢检测仪器技术领域。

背景技术

在冷轧生产机组中，为保证生产线的连续运行，需采用焊机对带钢进行焊接，把上一卷带钢的带尾和下一卷带钢的带头连接到一起，使其形成一个整体，保证带钢生产的连续性。带钢焊接完成后，需对焊缝质量进行检验，防止不合格焊缝进入生产线中，避免在机组运行中焊缝断开，影响机组连续运行。

现有技术产品状况及其缺点：现有在线检测是利用图像传感器对焊缝进行外观分析，结合焊接过程中的焊接参数综合判别焊缝质量，但没有进行机械式冲压试验，因此对于外观良好，但内部并未完好连接的虚焊缺陷难以辨析出来，存在误判情况。现有离线检测办法是焊接完成后对焊缝取样做杯凸试验，人工观察焊缝开裂情况，判定焊缝质量。这种方法需要对焊缝取样、试验、观察等步骤，操作时间长，一旦试验发现焊缝不合格，需要把焊缝退回到焊接位置，容易造成生产机组降速或停车，影响产品质量，且在冲压过程中，没有相关的数据记录。

可见，现有技术中，缺乏在线冲压方法检查焊缝质量的检测装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种冷轧带钢焊缝质量在线检测装置，这种检测装置可以在焊接位置对焊缝任何部位进行冲压试验，检验焊缝强度是否符合要求，避免误判和缩短检测时间，以保证焊缝判别结果的实时性和可靠性。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种冷轧带钢焊缝质量在线检测装置，它包括液压缸、冲头座、冲头、压力传感器、测距传感器安装板、测距传感器、发射传感器、接收传感器、支撑架、支撑块，液压缸安装在焊接小车上，液压缸缸杆的下端与冲头座的上端相连接，冲头座的下端安装冲头，压力传感器安装在液压缸的无杆腔管路上，液压缸的一侧固定有测距传感器安装板，测距传感器安装在测距传感器安装板上，冲头中心轴线上有导光孔，导光孔上方安装有发射传感器，支撑架位于液压缸下方，支撑架与焊接小车相连接，支撑块固定在支撑架上，接收传感器安装在支撑块上，接收传感器与发射传感器相对。

上述冷轧带钢焊缝质量在线检测装置，所述液压缸缸杆的下端有螺纹，冲头座的上端面有缸杆连接螺孔，液压缸缸杆下端与冲头座上端通过螺纹相连接，冲头座的缸杆连接螺孔下部连接有发射传感器安装螺孔，发射传感器安装在发射传感器安装螺孔中，发射传感器安装螺孔的侧面连接有水平方向的发射传感器导线孔，发射器传感器的导线通过发射传感器导线孔连接到冲头座外部。

上述冷轧带钢焊缝质量在线检测装置，所述冲头座的下端面上有垂直的冲头连接螺孔，冲头上端有螺纹与冲头座的冲头连接螺孔相连接，冲头的中心轴线上有导光孔，导光孔与冲头座中的发射传感器安装螺孔的下端相连通。

上述冷轧带钢焊缝质量在线检测装置，所述测距传感器通过螺栓固定在测距传感器安装板上，测距传感器与液压缸平行，测距传感器的测距传感器拉杆通过螺栓与测距传感器连接杆固定在一起，测距传感器连接杆通过连接杆固定螺钉与冲头座连接在一起。

上述冷轧带钢焊缝质量在线检测装置，所述支撑架为L形钢板框架，支撑架的L形钢板框架的垂直板面上有地脚螺孔，地脚螺栓将通过地脚螺孔将支撑架固定连接在冲头下方的焊接小车上，支撑架的L形钢板框架的水平板面上平行焊接两块支撑块，两块支撑块之间的距离大于冲头的直径，两块支撑块之间焊接有水平的接收传感器支架，接收传感器支架的中间有接收传感器安装孔，接收传感器安装孔为长孔，接收传感器通过螺栓固定在接收传感器安装孔上。

本发明的有益效果是：

本发明的液压缸带动冲头座和冲头对焊缝进行冲压；液压缸管路上安装有压力传感器，间接测量冲头的压力；液压缸的侧面安装有测距传感器，测距传感器测量冲头向下移动的距离；冲头内安装有发射传感器，冲头位于钢板的上方，钢板下方安装有支撑架和支撑块，两块支撑块之间安装有接收传感器，发射传感器和接收传感器分别位于钢板焊缝的上下两侧，接收传感器用于接收发射传感器发射的信号；各个传感器将测量数据输送到控制机构中，操作人员通过以上数据对焊缝质量进行判别。

本发明是冷轧钢板焊缝在线冲压质量检测的首创，结构简单、操作方便、测量准确，在焊接完成后，对焊缝进行在线冲压，可以准确检验焊缝强度是否符合要求，避免出现误判及长时间等待判别结果导致的停车事故，保证了焊缝判别结果的实时性和可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是本发明的液压原理图；

图5为本发明的安装示意图。

图中标记如下：液压缸1、液压缸缸杆2、冲头座3、缸杆连接螺孔4、发射传感器5、发射传感器安装螺孔6、冲头连接螺孔7、冲头8、导光孔9、发射传感器导线孔10、测距传感器连接杆11、连接杆固定螺钉12、测距传感器拉杆13、测距传感器14、测距传感器安装板15、支撑块16、支撑架17、地脚螺孔18、接收传感器支架19、接收传感器20、接收传感器安装孔21、液压源22、比例阀23、压力传感器24、焊接小车25、钢板26。

具体实施方式

本发明由冲压部分、支撑部分和液压部分组成。

冲压部分包括液压缸1、液压缸缸杆2、冲头座3、冲头8、测距传感器连接杆11、连接杆固定螺钉12、测距传感器拉杆13、测距传感器14、测距传感器安装板15；

支撑部分包括支撑块16、支撑架17、地脚螺孔18、接收传感器支架19、接收传感器20；

液压部分包括液压源22、比例阀23、压力传感器24。

图5显示，本发明的冲压部分和支撑部分分别位于钢板26的上下两侧，冲压部分的液压缸1安装在焊接小车25上，冲压部分的冲头8与钢板26的上表面相对，支撑部分的支撑架17与焊接小车25通过地脚螺栓相连接，支撑部分的支撑块16顶在钢板26的下表面。

图1、2显示，液压缸缸杆2的下端有螺纹，冲头座3的上端面有缸杆连接螺孔4，液压缸缸杆2下端与冲头座3上端通过螺纹相连接。

图1、2显示，冲头座3的缸杆连接螺孔4下部连接有发射传感器安装螺孔6，发射传感器5安装在发射传感器安装螺孔6中，发射传感器安装螺孔6的侧面连接有水平方向的发射传感器导线孔10，发射传感器5的导线通过发射传感器导线孔10连接到冲头座3外部，发射传感器5测到的数据通过导线输送到控制装置中。

图1、2显示，冲头座3的下端面上有垂直的冲头连接螺孔7，冲头8上端有螺纹与冲头座3的冲头连接螺孔7相连接，冲头8末端制作成半球形状，直径约20mm。冲头8的中心轴线上有导光孔9，导光孔9与冲头座3中的发射传感器安装螺孔6的下端相连通。安装在发射传感器安装螺孔6中的发射传感器5可以通过冲头8的导光孔9向冲头8下方发射检测信号。

图1、2显示，液压缸1的一侧固定有测距传感器安装板15，测距传感器安装板15的固定孔与液压缸1安装在焊接小车上的安装孔重合，测距传感器安装板15利用固定螺栓连接到液压缸1的安装孔上。测距传感器14通过螺栓固定在测距传感器安装板15上，测距传感器14与液压缸1平行，测距传感器14的测距传感器拉杆13通过螺栓与测距传感器连接杆11固定在一起，测距传感器连接杆11通过连接杆固定螺钉12与冲头座3连接在一起。测距传感器连接杆11与冲头座3一块移动，带动测距传感器拉杆13移动，测量冲头8的移动距离。

图1、3显示，支撑架17位于液压缸1下方，支撑架17与焊接小车25相连接。支撑架17为L形钢板框架，L形钢板框架由垂直板面、水平板面和三角形的垂直筋板组成，三角形垂直筋板的两个直角边分别与垂直板面和水平板面的底面垂直焊接连接。支撑架17的L形钢板框架的垂直板面上有地脚螺孔18，地脚螺栓将通过地脚螺孔18将支撑架17固定连接在冲头8下方的焊接小车15上。

图1、3显示，支撑架17的L形钢板框架的水平板面上平行焊接两块支撑块16，两块支撑块16之间的距离大于冲头8的直径，支撑块16相对的面有约45°倒角，支撑块16相对距离约40mm。两块支撑块16之间焊接有水平的接收传感器支架19，接收传感器支架19的中间有接收传感器安装孔21，接收传感器20通过螺栓固定在接收传感器安装孔21上，接收传感器安装孔21为长孔，可以调整接收传感器20的位置，使接收传感器20能接收到安装在冲头8中的发射传感器5发出的检测信号。

图4显示，液压部分的液压源22来自焊机设备液压系统，液压源22通过管路连接到比例阀23，再连接到液压缸1上，在液压缸1的无杆腔管路上设置压力传感器24。压力传感器24信号传入控制装置，操作人员根据信号对比例阀23进行调节。

本发明的工作过程如下：

焊机设备焊接完成后，在焊接出口、入口的夹钳没有打开前，即焊缝处于被焊机出口、入口夹钳夹紧状态，移动焊接小车25到焊缝需要进行冲压试验的位置，操作比例阀23，进行冲压检测。压力传感器24对冲压时的压力进行检测；测距传感器14对冲压时冲头8从焊缝表面下压的位移量进行检测；发射传感器5和接收传感器20组合使用，对冲压过程中，焊缝是否开裂进行检测，当焊缝没有开裂时，发射传感器5的发射信号被焊缝阻挡，接收传感器20不能接收到发射信号，当焊缝开裂后，存在间隙，发射传感器5的发射信号从间隙穿过，接收传感器20接收到发射信号，可判定焊缝开裂，此时，需人工观察焊缝开裂方向来决定焊缝强度是否合格。检测可以分为三种模式。

第一种模式，压力模式，按照带钢母材承受压力情况设定焊缝的承受压力进行冲压测试，焊缝不开裂，认为合格。

第二种模式，延伸量模式，按照带钢母材承受延伸量大小设定焊缝的延伸量，即冲头8从接触焊缝上表面开始，下压一定的量，焊缝不开裂，认为合格。

第三种模式，开裂模式，冲头8直接把焊缝冲压开裂，人工观察焊缝开裂方向，以及观察开裂时的压力及下压量等数据综合判定焊缝强度是否合格

本发明的一个实施例如下：

液压缸1的型号为80*40*200-16MPa，侧面凸耳安装方式，安装孔间距300mm；

冲头座3的直径为60mm，高度为80mm；

缸杆连接螺孔4为M40丝孔；

发射传感器5的型号为T310对射光纤传感器发射端；

发射传感器安装螺孔6为M3丝孔；

冲头连接螺孔7为M20丝孔；

冲头8的直径为20mm，长度为70mm；

导光孔9的直径为2mm；

发射传感器导线孔10的直径为4mm；

测距传感器连接杆11的直径为5mm，长度为60mm；

测距传感器14的型号为直线位移传感器KTC-200mm；

测距传感器安装板15的长度为280mm，宽度为80mm；

支撑架17的长度为120mm，宽度为400mm，高度为200m；

支撑块16的长度为40mm，宽度为30mm，高度为100mm；

地脚螺孔18的直径为10mm；

接收传感器支架19的长度为40mm，宽度为20mm；

接收传感器20的型号为T310对射光纤传感器接收端；

比例阀23的型号为4WRZE10E1-25-7X/6EG24N9K4/D3M；

压力传感器24的型号为PX409-2.5KGI。

Claims (3)

1.一种冷轧带钢焊缝质量在线检测装置，其特征在于：它包括液压缸（1）、冲头座（3）、冲头（8）、压力传感器（24）、测距传感器安装板（15）、测距传感器（14）、发射传感器（5）、接收传感器（20）、支撑架（17）、支撑块（16），液压缸（1）安装在焊接小车（25）上，液压缸缸杆（2）的下端与冲头座（3）的上端相连接，冲头座（3）的下端安装冲头（8），压力传感器（24）安装在液压缸（1）的无杆腔管路上，液压缸（1）的一侧固定有测距传感器安装板（15），测距传感器（14）安装在测距传感器安装板（15）上，冲头（8）的中心轴线上有导光孔（9），导光孔（9）上方安装有发射传感器（5），支撑架（17）位于液压缸（1）下方，支撑架（17）与焊接小车（25）相连接，支撑块（16）固定在支撑架（17）上，接收传感器（20）安装在支撑块（16）上，接收传感器（20）与发射传感器（5）相对；所述液压缸缸杆（2）的下端有螺纹，冲头座（3）的上端面有缸杆连接螺孔（4），液压缸缸杆（2）下端与冲头座（3）上端通过螺纹相连接，冲头座（3）的缸杆连接螺孔（4）下部连接有发射传感器安装螺孔（6），发射传感器（5）安装在发射传感器安装螺孔（6）中，发射传感器安装螺孔（6）的侧面连接有水平方向的发射传感器导线孔（10），发射传感器（5）的导线通过发射传感器导线孔（10）连接到冲头座（3）外部；检测分为三种模式：

第一种模式，压力模式，按照带钢母材承受压力情况设定焊缝的承受压力进行冲压测试，焊缝不开裂，认为合格；

第二种模式，延伸量模式，按照带钢母材承受延伸量大小设定焊缝的延伸量，即冲头从接触焊缝上表面开始，下压一定的量，焊缝不开裂，认为合格；

第三种模式，开裂模式，冲头直接把焊缝冲压开裂，人工观察焊缝开裂方向，以及观察开裂时的压力及下压量综合判定焊缝强度是否合格；

所述冲头座（3）的下端面上有垂直的冲头连接螺孔（7），冲头（8）上端有螺纹与冲头座（3）的冲头连接螺孔（7）相连接，冲头（8）的中心轴线上的导光孔（9）与冲头座（3）中的发射传感器安装螺孔（6）的下端相连通。

2.根据权利要求1所述的冷轧带钢焊缝质量在线检测装置，其特征在于：所述测距传感器（14）通过螺栓固定在测距传感器安装板（15）上，测距传感器（14）与液压缸（1）平行，测距传感器（14）的测距传感器拉杆（13）通过螺栓与测距传感器连接杆（11）固定在一起，测距传感器连接杆（11）通过连接杆固定螺钉（12）与冲头座（3）连接在一起。

3.根据权利要求1所述的冷轧带钢焊缝质量在线检测装置，其特征在于：所述支撑架（17）为L形钢板框架，支撑架（17）的L形钢板框架的垂直板面上有地脚螺孔（18），地脚螺栓将通过地脚螺孔（18）将支撑架（17）固定连接在冲头（8）下方的焊接小车（25）上，支撑架（17）的L形钢板框架的水平板面上平行焊接两块支撑块（16），两块支撑块（16）之间的距离大于冲头（8）的直径，两块支撑块（16）之间焊接有水平的接收传感器支架（19），接收传感器支架（19）的中间有接收传感器安装孔（21），接收传感器安装孔（21）为长孔，接收传感器（20）通过螺栓固定在接收传感器安装孔（21）上。

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