CN113399951B

CN113399951B - 一种u型不锈钢管的加工工艺

Info

Publication number: CN113399951B
Application number: CN202110791625.4A
Authority: CN
Inventors: 王贵龙
Original assignee: Wenzhou Guole Stainless Steel Pipe Co ltd
Current assignee: Wenzhou Guole Stainless Steel Pipe Co ltd
Priority date: 2021-07-13
Filing date: 2021-07-13
Publication date: 2022-08-19
Anticipated expiration: 2041-07-13
Also published as: CN113399951A

Abstract

本发明公开了一种U型不锈钢管的加工工艺，本发明由于采用了两个U型瓦板拼合并同时在其上焊接两条焊缝的方式得到U型不锈钢焊缝管，缩短了不锈钢板料至成品规格的加工工序，提高了生产效率，环保节能；U型瓦板由厚度均匀的U型板冲压而成，U型板使用高精度冲压模具冲压加工成U型瓦板，两个U型瓦板拼合焊接加工后的不锈钢管壁厚均匀，不容易形成薄弱区域，结构强度高，不易出现破损和堵管；本发明工艺中可针对两个U型瓦板的焊接边缘进行焊接辅助对接，U型瓦板的焊接边缘预先经过修整，边缘平整，保证了焊接边缘对接的准确度和对接的紧密性，继而保证了焊接成品的焊接质量，保证焊接强度和焊接美观度。

Description

一种U型不锈钢管的加工工艺

技术领域

本发明涉及不锈钢管加工领域，尤其涉及一种U型不锈钢管的加工工艺。

背景技术

随着现代工业发展，U形无缝不锈钢管已广泛应用于火电、石油、化工、核电等行业的换热设备中，目前已有的工艺技术是一般是通过冷拔、冷轧等加工方式从原料管坯加工至成品直管规格，采用氨分解后氮气与氢气的混合气体进行气氛保护热处理，然后利用弯管模具进行U形管弯制，再进行无保护气氛下的弯管部分消应力热处理，最后对弯头部位进行酸洗钝化处理或不处理。该加工工艺过程单一，生产效率低。弯管时，U形部分在椭圆度增大的同时，壁厚减薄量增加，在弯管后，U形管形成薄弱区域，易出现破损和堵管。

发明内容

本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种U型不锈钢管的加工工艺，具有生产效率高的优点，方便得到一种厚度均匀、高精度的U形不锈钢焊缝管。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：一种U型不锈钢管的加工工艺，其加工工艺具体包括以下步骤：

步骤1，钢板下料：将原料钢板进行切割，得到U型板坯料；

步骤2，坯料开粗：U型板坯料的正反两面用磨床进行打磨，得到所需厚度尺寸的U型板；

步骤3，边缘修整：将U型板的内外两边进行修平，使得内外两边作为焊接边缘；

步骤4，板料冲压：利用冲压模具对U型板进行冲压，得到U型瓦板，作为U型不锈钢管的左右对称的一半；

步骤5，板料定位：通过定位夹紧机构对U型瓦板进行定位，使得两个待焊接的U型瓦板相对左右对称设置；

步骤6，驱动对接：通过对接同步驱动机构带动两个定位夹紧机构移动，使得两个U型瓦板的焊接边缘实现准确对接；

步骤7：边缘焊接：对两个U型瓦板的对接焊接边缘通过焊接机进行焊接加工处理，得到U型不锈钢管。

进一步完善，所述定位夹紧机构包括底座和设置在底座上的两个定位翻转夹板，两个定位翻转夹板呈左右对称设置，两个定位翻转夹板之间通过设置铰链机构来转动安装在底座上，两个定位翻转夹板的表面上各设有一个用于固定U型瓦板的定位凹槽，所述定位凹槽内设有电磁吸附定位装置，所述对接同步驱动机构位于两个定位翻转夹板与底座之间，用于驱动两个的定位翻转夹板的打开和合拢。

进一步完善，所述定位翻转夹板表面上设有减震吸音孔，减震吸音孔内设有吸音衬套，吸音衬套内安装有减震弹簧，减震弹簧的一端设有可以弹出减震吸音孔的弹性缓冲块，减震弹簧的另一端设有弹簧固定块。

进一步完善，所述冲压模具包括相互配合的冲头和凹模；冲头和凹模的数量各有两个，所述凹模固定在定位凹槽内，凹模上具有成型U型瓦板的U型凹槽，电磁吸附定位装置位于凹模的下方；所述定位翻转夹板和凹模上共同设有与所述U型凹槽的一端相连通的焊接槽道，所述焊接机包括定位导管、伸缩推进杆、软管、圆柱形焊接座和激光焊接头，所述定位导管夹持于两个焊接槽道拼合成的焊接通道内，所述定位导管内套接有所述软管，软管的两端分别固定连接所述圆柱形焊接座和伸缩推进杆，圆柱形焊接座与两个所述U型瓦板拼合成的U形不锈钢管的内孔滑动配合，圆柱形焊接座的上下两侧壁上各设有一个焊缝避让凹槽，焊缝避让凹槽内安装有所述激光焊接头，所述软管内设有双焊丝送料机构，双焊丝送料机构包括保护气进气管、两个焊丝和两个送丝导管，所述焊缝避让凹槽内还设有进气口和送丝口，所述进气口与所述保护气进气管相连通，两个所述送丝口分别连接两个所述送丝导管。

进一步完善，所述焊缝避让凹槽的后端转动安装有焊缝抛光砂轮，焊缝抛光砂轮通过带传动机构连接有驱动电机。

进一步完善，所述电磁吸附定位装置包括若干个的伸缩式电磁铁，若干个所述伸缩式电磁铁呈U型排列分布在凹模的U型凹槽的正下方，所述U型凹槽上对应设置有供伸缩式电磁铁的伸缩端通过的微调矫正孔。

进一步完善，所述对接同步驱动机构包括支撑板、伸缩杆和同步齿轮，两个所述定位翻转夹板的底部均固定设置有所述支撑板，所述支撑板和底座之间铰接设置有所述伸缩杆，两个所述定位翻转夹板在靠近铰链机构的侧壁位置上分别固定有一个所述同步齿轮，两个所述同步齿轮之间彼此啮合。

进一步完善，所述支撑板和伸缩杆之间设有减震缓冲机构，减震缓冲机构包括的U型槽钢、导轨、滑块和弹簧减震器，所述U型槽钢的一端垂直固定在定位翻转夹板的底部，U型槽钢内固定有所述导轨，导轨内安装有所述滑块，滑块的一端与所述伸缩杆的一端铰接，所述滑块的另一端与定位翻转夹板之间固定连接有所述弹簧减震器。

本发明有益的效果是：本发明由于采用了两个U型瓦板拼合并同时在其上焊接两条焊缝的方式得到U型不锈钢焊缝管，缩短了不锈钢板料至成品规格的加工工序，提高了生产效率，环保节能；U型瓦板由厚度均匀的U型板冲压而成，U型板使用高精度冲压模具冲压加工后，既减少了对钢管表面划痕产生的风险，兼顾耐用性，同时改善弯曲部分的弯曲度实现了高质量高精度模弯；焊接加工后的不锈钢管壁厚均匀，U形部分在椭圆度增大的同时，壁厚减薄量也不会显著增加，不容易形成薄弱区域，结构强度高，不易出现破损和堵管；U型板的正反两面预先经过磨床的打磨后，加工出的不锈钢管内表面粗糙度一般可以轻易达到0.8μm水平，且进一步减小粗糙度值的难度小；本发明工艺中可针对两个U型瓦板的焊接边缘进行焊接辅助对接，U型瓦板的焊接边缘预先经过切割打磨加工，边缘平整，保证了焊接边缘对接的准确度和对接的紧密性，继而保证了焊接成品的焊接质量，保证焊接强度和焊接美观度。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明的加工设备总成的结构示意图；

图3为图2中A处局部结构放大示意图；

图4为图2中B处局部结构放大示意图；

图5为焊接机在焊接U型瓦板时的结构示意图；

图6为图5中激光焊接头处的局部结构放大示意图；

附图标记说明：1、定位夹紧机构，11、底座，12、定位翻转夹板，13、铰链机构，2、电磁吸附定位装置，21、伸缩式电磁铁，22、微调矫正孔，3、对接同步驱动机构，31、支撑板，32、伸缩杆，33、同步齿轮，4、冲压模具，41、冲头，42、凹模，43、U型凹槽，44、焊接槽道，5、焊接机，51、定位导管，52、伸缩推进杆，53、软管，54、圆柱形焊接座，541、焊缝避让凹槽，542、进气口，543、送丝口，544、焊缝抛光砂轮，545、带传动机构，546、驱动电机，55、激光焊接头，6、减震缓冲机构，61、U型槽钢，62、导轨，63、滑块，64、弹簧减震器，7、减震吸音孔，71、吸音衬套，72、减震弹簧，73、弹性缓冲块，74、弹簧固定块，8、U型瓦板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如附图1所示，实施例1：一种U型不锈钢管的加工工艺，其加工工艺具体包括以下步骤：

步骤1，钢板下料：将原料钢板进行切割，切割方法为冲裁或激光切割等方式，得到U型板坯料；

步骤2，坯料开粗：U型板坯料的正反两面用磨床进行打磨，得到所需厚度尺寸的U型板；U型板的正反两面预先经过磨床的打磨后，加工出的不锈钢管内表面粗糙度一般可以轻易达到0.8μm水平；

步骤3，边缘修整：将U型板的内外两边进行修平，使得内外两边作为焊接边缘；可以用切割将边缘切平，也可以用打磨机进行打磨，使得边缘平整光亮，无毛刺、氧化等缺陷，保证了焊接边缘对接的准确度和对接的紧密性，继而保证了焊接成品的焊接质量，保证焊接强度和焊接美观度；

步骤4，板料冲压：利用冲压模具4对U型板进行冲压，得到U型瓦板，作为U型不锈钢管的左右对称的一半；U型板使用高精度冲压模具冲压加工后，既减少了对钢管表面划痕产生的风险，兼顾耐用性，同时改善弯曲部分的弯曲度实现了高质量高精度模弯；焊接加工后的不锈钢管壁厚均匀，U形部分在椭圆度增大的同时，壁厚减薄量也不会显著增加，不容易形成薄弱区域，结构强度高，不易出现破损和堵管

步骤5，板料定位：通过定位夹紧机构1对U型瓦板进行定位，使得两个待焊接的U型瓦板相对左右对称设置；

步骤6，驱动对接：通过对接同步驱动机构3带动两个定位夹紧机构1移动，使得两个U型瓦板的焊接边缘实现准确对接；

步骤7：边缘焊接：对两个U型瓦板的对接焊接边缘通过焊接机5进行焊接加工处理，得到U型不锈钢管。本发明由于采用了两个U型瓦板拼合并同时在其上焊接两条焊缝的方式得到U型不锈钢焊缝管，缩短了不锈钢板料至成品规格的加工工序，提高了生产效率，环保节能。

如附图2所示，所述定位夹紧机构1包括底座11和设置在底座11上的两个定位翻转夹板12，两个定位翻转夹板12呈左右对称设置，两个定位翻转夹板12之间通过设置铰链机构13来转动安装在底座11上，两个定位翻转夹板12的表面上各设有一个用于固定U型瓦板的定位凹槽，所述定位凹槽内设有电磁吸附定位装置2，所述对接同步驱动机构3位于两个定位翻转夹板12与底座11之间，用于驱动两个的定位翻转夹板12的打开和合拢。电磁吸附定位装置2通电后可以吸附固定住安装在所述定位凹槽内的U型瓦板，避免定位翻转夹板12从水平状态切换到竖直状态的过程中U型瓦板发生松动掉落，保证定位夹紧机构1可以使两个U型瓦板的焊接边缘实现准确对接，结构简单实用。

如附图3所示，实施例2：在实施例1的基础上，所述定位翻转夹板12表面上设有减震吸音孔7，可以降低两个定位翻转夹板12合拢时发出的噪音，减震吸音孔7内设有吸音衬套71，可以进一步的减轻定位翻转夹板12震动所产生的噪音，吸音衬套71内安装有减震弹簧72，减震弹簧72的一端设有可以弹出减震吸音孔7的弹性缓冲块73，减震弹簧72的另一端设有弹簧固定块74。两个定位翻转夹板12合拢时，左右两边的弹性缓冲块73会压入减震吸音孔7中，配合减震弹簧72的收缩可以对减小合拢时的冲击力，延长定位翻转夹板12寿命并减少产生的噪音，两个定位翻转夹板12打开时，弹性缓冲块73在减震弹簧72的弹力左右下会从减震吸音孔7弹出，促进两个定位翻转夹板12的打开，减小两个定位翻转夹板12表面粘附力，延长定位翻转夹板12寿命。

如附图5-6所示，实施例3：在实施例2的基础上，所述冲压模具4包括相互配合的冲头41和凹模42；冲头41和凹模42的数量各有两个，所述凹模42固定在定位凹槽内，凹模42上具有成型U型瓦板的U型凹槽43，电磁吸附定位装置2位于凹模42的下方；所述定位翻转夹板12和凹模42上共同设有与所述U型凹槽43的一端相连通的焊接槽道44，所述焊接机5包括定位导管51、伸缩推进杆52、软管53、圆柱形焊接座54和激光焊接头55，所述定位导管51夹持于两个焊接槽道44拼合成的焊接通道内，所述定位导管51内套接有所述软管53，软管53的两端分别固定连接所述圆柱形焊接座54和伸缩推进杆52，圆柱形焊接座54与两个所述U型瓦板拼合成的U形不锈钢管的内孔滑动配合，圆柱形焊接座54的上下两侧壁上各设有一个焊缝避让凹槽541，焊缝避让凹槽541内安装有所述激光焊接头55，所述软管53内设有双焊丝送料机构，双焊丝送料机构包括保护气进气管、两个焊丝和两个送丝导管，所述焊缝避让凹槽541内还设有进气口542和送丝口543，所述进气口542与所述保护气进气管相连通，两个所述送丝口543分别连接两个所述送丝导管。

通过上述技术方案，两个定位翻转夹板12合拢后将定位导管51夹持于两个焊接槽道44拼合成的焊接通道内，伸缩推进杆52伸长将软管53和圆柱形焊接座54推入两个U型瓦板所拼合的待焊接不锈钢管内，软管53内的双焊丝送料机构向圆柱形焊接座54的两侧送焊丝并送输送保护气，圆柱形焊接座54推进的过程中软管53待焊接不锈钢管的形状相适应，同时两边的激光焊接头55对焊丝和焊接边缘进行加热焊接，得到具有双焊缝的不锈钢管，加工效率快，而且焊缝质量高，焊接完成后伸缩推进杆52收缩将软管53和圆柱形焊接座54退出，两个定位翻转夹板12打开即可取下焊接后的不锈钢管。由于焊接过程是在模腔内壁完成的，因此可以节省焊接时所需要的保护气，而且保护气的包裹保护效果好，提高了焊缝的质量。焊接时的强光、烟气和热量也能被锁住，不仅不会伤害人的眼睛，而且更加的节能环保。

所述焊缝避让凹槽541的后端转动安装有焊缝抛光砂轮544，焊缝抛光砂轮544通过带传动机构545连接有驱动电机546，驱动电机546通过带传动机构545驱动焊缝抛光砂轮544转动，对焊接后的焊缝进行打磨修平，提高焊缝表面质量，配合软管53可以方便快捷对各种异型管焊缝的修整，提高不锈钢管的生产效率。

如附图3所示，实施例4在实施例3的基础上：所述电磁吸附定位装置2包括若干个的伸缩式电磁铁21，若干个所述伸缩式电磁铁21呈U型排列分布在凹模42的U型凹槽43的正下方，所述U型凹槽43上对应设置有供伸缩式电磁铁21的伸缩端通过的微调矫正孔22。伸缩式电磁铁21通电时可以产生磁场，通过磁力吸附将U型瓦板均匀的固定在U型凹槽43内，同时焊接时，伸缩式电磁铁21的输出端可以选择伸长，穿过微调矫正孔22抵住U型瓦板的底部，使两个U型瓦板的焊接边缘可以更加的贴合，不容在焊接时翘曲变形，提高焊接的质量。

如附图2所示，所述对接同步驱动机构3包括支撑板31、伸缩杆32和同步齿轮33，两个所述定位翻转夹板12的底部均固定设置有所述支撑板31，可以使定位翻转夹板12的底部均匀受力，所述支撑板31和底座11之间铰接设置有所述伸缩杆32，伸缩杆32可以伸长或缩短，配合铰链机构来控制两个所述定位翻转夹板12的开合，两个所述定位翻转夹板12在靠近铰链机构13的侧壁位置上分别固定有一个所述同步齿轮33，两个所述同步齿轮33之间彼此啮合，保障两个所述定位翻转夹板12转动的同步性，提高对接的准确性。

如附图4所示，所述支撑板31和伸缩杆32之间设有减震缓冲机构6，减震缓冲机构6包括的U型槽钢61、导轨62、滑块63和弹簧减震器64，所述U型槽钢61的一端垂直固定在定位翻转夹板12的底部，U型槽钢61内固定有所述导轨62，导轨62内安装有所述滑块63，滑块63的一端与所述伸缩杆32的一端铰接，所述滑块63的另一端与定位翻转夹板12之间固定连接有所述弹簧减震器64。伸缩杆32伸长时，两个所述定位翻转夹板12合起，由于滑块63和伸缩杆32铰接，伸缩杆32上端的力可以沿着导轨62的方向，垂直于定位翻转夹板12的底部，这样两个定位翻转夹板12之间可以具有更大的合模力，对两个U型瓦板有更大的定位效果，焊接时不容易胀开，对不锈钢管焊接有更大成型力，提高不锈钢管焊接的质量，并且滑块63与定位翻转夹板12之间设有弹簧减震器64，不仅可以缓冲合模时的冲击力，延长机构的寿命，还可以提供弹性力，减小伸缩杆32刚性，提高合模效果，使两个定位翻转夹板12合拢的更加紧密，保持保持稳定的锁模力。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims

1.一种U型不锈钢管的加工工艺，其特征在于：其加工工艺具体包括以下步骤：

步骤1，钢板下料：将原料钢板进行切割，得到U型板坯料；

步骤4，板料冲压：利用冲压模具（4）对U型板进行冲压，得到U型瓦板，作为U型不锈钢管的左右对称焊接的一半；

步骤5，板料定位：通过定位夹紧机构（1）对U型瓦板进行定位，使得两个待焊接U型瓦板相对左右对称设置；

步骤6，驱动对接：通过对接同步驱动机构（3）带动两个定位夹紧机构（1）移动，使得两个U型瓦板的焊接边缘实现准确对接；

步骤7：边缘焊接：对两个U型瓦板的对接焊接边缘通过焊接机（5）进行焊接加工处理，得到U型不锈钢管；

所述定位夹紧机构（1）包括底座（11）和设置在底座（11）上的两个定位翻转夹板（12），两个定位翻转夹板（12）呈左右对称设置，两个定位翻转夹板（12）之间通过设置铰链机构（13）来转动安装在底座（11）上，两个定位翻转夹板（12）的表面上各设有一个用于固定U型瓦板的定位凹槽，所述定位凹槽内设有电磁吸附定位装置（2），所述对接同步驱动机构（3）位于两个定位翻转夹板（12）与底座（11）之间，用于驱动两个的定位翻转夹板（12）的打开和合拢；

所述定位翻转夹板（12）表面上设有减震吸音孔（7），减震吸音孔（7）内设有吸音衬套（71），吸音衬套（71）内安装有减震弹簧（72），减震弹簧（72）的一端设有可以弹出减震吸音孔（7）的弹性缓冲块（73），减震弹簧（72）的另一端设有弹簧固定块（74）；

所述冲压模具（4）包括相互配合的冲头（41）和凹模（42）；冲头（41）和凹模（42）的数量各有两个，所述凹模（42）固定在定位凹槽内，凹模（42）上具有成型U型瓦板的U型凹槽（43），电磁吸附定位装置（2）位于凹模（42）的下方；所述定位翻转夹板（12）和凹模（42）上共同设有与所述U型凹槽（43）的一端相连通的焊接槽道（44），所述焊接机（5）包括定位导管（51）、伸缩推进杆（52）、软管（53）、圆柱形焊接座（54）和激光焊接头（55），所述定位导管（51）夹持于两个焊接槽道（44）拼合成的焊接通道内，所述定位导管（51）内套接有所述软管（53），软管（53）的两端分别固定连接所述圆柱形焊接座（54）和伸缩推进杆（52），圆柱形焊接座（54）与两个所述U型瓦板拼合成的U形不锈钢管的内孔滑动配合，圆柱形焊接座（54）的上下两侧壁上各设有一个焊缝避让凹槽（541），焊缝避让凹槽（541）内安装有所述激光焊接头（55），所述软管（53）内设有双焊丝送料机构，双焊丝送料机构包括保护气进气管、两个焊丝和两个送丝导管，所述焊缝避让凹槽（541）内还设有进气口（542）和送丝口（543），所述进气口（542）与所述保护气进气管相连通，两个所述送丝口（543）分别连接两个所述送丝导管；

所述焊缝避让凹槽（541）的后端转动安装有焊缝抛光砂轮（544），焊缝抛光砂轮（544）通过带传动机构（545）连接有驱动电机（546）。

2.根据权利要求1所述的一种U型不锈钢管的加工工艺，其特征在于：所述电磁吸附定位装置（2）包括若干个的伸缩式电磁铁（21），若干个所述伸缩式电磁铁（21）呈U型排列分布在凹模（42）的U型凹槽（43）的正下方，所述U型凹槽（43）上对应设置有供伸缩式电磁铁（21）的伸缩端通过的微调矫正孔（22）。

3.根据权利要求1或2所述的一种U型不锈钢管的加工工艺，其特征在于：所述对接同步驱动机构（3）包括支撑板（31）、伸缩杆（32）和同步齿轮（33），两个所述定位翻转夹板（12）的底部均固定设置有所述支撑板（31），所述支撑板（31）和底座（11）之间铰接设置有所述伸缩杆（32），两个所述定位翻转夹板（12）在靠近铰链机构（13）的侧壁位置上分别固定有一个所述同步齿轮（33），两个所述同步齿轮（33）之间彼此啮合。

4.根据权利要求3所述的一种U型不锈钢管的加工工艺，其特征在于：所述支撑板（31）和伸缩杆（32）之间设有减震缓冲机构（6），减震缓冲机构（6）包括的U型槽钢（61）、导轨（62）、滑块（63）和弹簧减震器（64），所述U型槽钢（61）的一端垂直固定在定位翻转夹板（12）的底部，U型槽钢（61）内固定有所述导轨（62），导轨（62）内安装有所述滑块（63），滑块（63）的一端与所述伸缩杆（32）的一端铰接，所述滑块（63）的另一端与定位翻转夹板（12）之间固定连接有所述弹簧减震器（64）。