CN116117444A - 一种高强度精密焊接冷拔钢管对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢管加工技术领域，尤其是一种高强度精密焊接冷拔钢管对接方法，包括组件加工、激光切割组件对接处、组件预处理、组件对接组装、组件对焊焊接及精车外圆，该对接方法焊接结构强度更高，对接处对局部焊接缺陷不敏感，产品使用更安全，有效降低检验成本，大大增强了其局部抗拉强度，焊缝内侧更平整，保证焊缝处焊透，能有效控制对接处焊接变形，提高焊接质量及生产效率，生产工艺稳定，可使用通用设备处理，适应多种规格产品的自动化生产，在相同壁厚的情况下，有效提高了对接处强度，使产品更具市场竞争力。

Description

一种高强度精密焊接冷拔钢管对接方法

技术领域

本发明涉及钢管加工技术领域，尤其是一种高强度精密焊接冷拔钢管对接方法。

背景技术

气弹簧，主要功能为支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节，由活塞杆、活塞、密封导向套、填充物、压力缸和缸盖等部分组成，压力缸内填充有惰性气体或者油气混合物，能够升高密闭压力缸的压力，活塞杆位于压力缸内，通过活塞内外的形成的压力差实现活塞杆的运动。其主体压力缸为精密冷拔或焊接的薄壁钢管结构，使用过程中，压力缸作为气弹簧的主体受到方向不定的各种应力作用，较考验其抗压强度、抗弯强度及疲劳强度，尤其是压力缸和缸盖对接处的焊缝部位。压力缸壁厚较薄，常见的环形焊缝强度有限，使用中可能出现焊缝处断裂的风险，影响了气弹簧的使用寿命和使用安全。由于市场竞争激烈，极大考验了气弹簧的制造成本，使工厂不能通过简单地加厚压力缸壁厚解决其焊缝处强度问题。

申请号为201510351471.1，名称为改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法的发明专利，公开了一种改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法，包括采用坡口形式，打磨接头，拼接，定位焊，外环缝焊接，内环缝焊接，探伤等步骤。本发明可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是工艺复杂、工序繁琐、操作难度大、焊接速度慢，以及焊件点焊后放置时容易受潮氧化导致焊接时产生气孔，从而影响焊接的质量的问题。该方法为环形焊缝，需要两面焊接，对于薄而深的钢管对接无法实施，焊缝处连接强度对局部焊接缺陷较敏感，承受弯折力矩能力较差。

发明内容

为了克服上述现有问题的不足，本发明提供了一种高强度精密焊接冷拔钢管对接方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高强度精密焊接冷拔钢管对接方法，包括如下步骤：

S1，组件加工，将第一管体与第二管体加工成型；

S2，激光切割组件对接处，在第一管体与第二管体对接处切割凸部及相匹配的凹部；

S3，组件预处理，对第一管体与第二管体的对接处去毛刺、清洗处理；

S4，组件对接组装，对接第一管体与第二管体，将定位轴插装在接第一管体与第二管体的中孔内，所述定位轴包括芯轴及陶瓷套，所述芯轴设有定位肩面，所述陶瓷套套装在芯轴上，且其外圆与接第一管体及第二管体的中孔小间隙配合，所述陶瓷套插装在第一管体与第二管体对接处内侧，对接处焊缝的间隙0.5-2.5mm，所述接第一管体的另一端端面抵接定位肩面；

S5，组件对焊焊接，焊接接第一管体与第二管体，形成整体的压力缸的毛坯,定位轴的夹持端装夹在焊机夹具上，第二管体的另一端与焊机夹具抵接；

S6，精车外圆，对压力缸外圆上的焊缝的凸面进行精车。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，S2中，所述凸部或凹部的切割面上设有定位凸点，使凸部及凹部在保证对接处焊缝的间隙均匀的同时互相抵接。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，S2中，所述凸部的悬伸端的最大宽度a大于其根部宽度b，所述凸部及凹部对称设置有两个，且分别切割两侧的凸部及凹部时，切割方向保持一致，且均垂直于第一管体的轴线方向；S3中，先将第一管体与第二管体轴线平行且径向错开，对齐凸部及凹部，然后将凸部沿径向插入凹部内，使第一管体与第二管体的轴线平齐，再插装定位轴到位。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，S2中，所述凸部为沿圆周方向均布的若干斜向凸台，所述凸台的两个切割侧面为平行设置的螺旋面，切割凸部及凹部时，切割方向为径向；S3中，先将定位轴插装在第一管内，然后将第二管体从定位轴的另一端套上，并旋转，使凸部插入凹部内，直至到底。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，S5中，采用钨极氩弧焊TIG焊接方法。

本发明的有益效果是：

1、该对接方法对接处焊缝更长，焊缝方向交错，相比环形焊缝焊接结构强度更高，对接处对局部焊接缺陷不敏感，产品使用更安全。产品批量生产时只需少量抽检可保证产品合格率，有效降低检验成本；

2、对受反复弯折力矩作用的产品，对接处一侧为拉应力，另一侧为压应力，特殊的凸部及凹部结构使对接处不仅有更强的焊接结合力，互相嵌合的结构下管体本体也能提供一定支撑力，大大增强了其局部抗拉强度；

3、通过设置定位轴，提高了两根管体对接精度，方便焊接，同时陶瓷套支撑在对接处内侧，为焊缝处熔池提供支撑，焊缝内侧更平整，保证焊缝处焊透。能有效控制对接处焊接变形。同时陶瓷套隔绝了焊缝内侧的空气，避免有害空气从焊缝内侧进入熔池，提高了焊接质量；

4、定位轴作为前后通用的工装随产品各工序流转，也能有效提高生产效率；

5、生产工艺稳定，可使用通用设备处理，适应多种规格产品的自动化生产；

6、在相同壁厚的情况下，有效提高了对接处强度，使产品更具市场竞争力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是第一管体与第二管体切割前的结构示意图；

图2是第一管体与第二管体切割后的结构示意图；

图3是第一管体与第二管体对接组装后结构示意图；

图4是定位轴的安装示意图；

图5是另一种对接处凸部及凹部结构的圆周展开示意图；

图6是图5中X处放大图；

图中，第一管体1，第二管体2，凸部3，切割侧面31，凹部4，定位轴5，芯轴51，定位肩面511，定位外圆512，陶瓷套52，定位凸点7，焊缝8。

具体实施方式

如图1-6是本发明的结构示意图，一种高强度精密焊接冷拔钢管对接方法，包括如下步骤：

S1，组件加工，将第一管体1与第二管体2加工成型；其中一管体的管对接处可以为机加工成型，第一管体1与第二管体2对接处的内孔和外圆尺寸相同。

S2，激光切割组件对接处，在第一管体1与第二管体2对接处切割凸部3及相匹配的凹部4；凸部3及凹部4之间留有间隙，作为对接处焊缝8。

S3，组件预处理，对第一管体1与第二管体2的对接处去毛刺、清洗处理；

S4，组件对接组装，对接第一管体1与第二管体2，将定位轴5插装在接第一管体1与第二管体2的中孔内，所述定位轴5包括芯轴51及陶瓷套52，所述芯轴51设有定位肩面511，所述陶瓷套52套装在芯轴51上，且其外圆与接第一管体1及第二管体2的中孔小间隙配合，所述陶瓷套52插装在第一管体1与第二管体2对接处内侧，对接处焊缝8的间隙0.5-2.5mm，所述接第一管体1的另一端端面抵接定位肩面511；

S5，组件对焊焊接，焊接接第一管体1与第二管体2，形成整体的压力缸的毛坯,定位轴5的夹持端装夹在焊机夹具上，第二管体2的另一端与焊机夹具抵接；

S6，精车外圆，对压力缸外圆上的焊缝8的凸面进行精车；精车后，焊缝8的凸面处直径可以比压力缸的外圆直径大0.2-0.5mm。

S7，取出定位轴5。轻敲第二管体2的尾端，即可从定位轴5上取下压力缸。

所述芯轴51的定位肩面511的根部可设置定位外圆512，定位外圆512与第一管体1的中孔小间隙配合。

所述陶瓷套52外圆光滑，保证焊缝内侧光滑并便于与陶瓷套52脱离。所述陶瓷套52两端设有用于导向的倒角，方便陶瓷套52插入第一管体1及第二管体2。所述陶瓷套52可装卸地安装在芯轴51上，通过螺套锁紧。上述倒角及可装卸地安装方法是本领域技术人员的常规操作。

所述第一管体1及第二管体2对接处壁厚1-3mm。

S2中，使用带回转主轴的自动激光切割机。所述凸部3位于第一管体1上，凹部4位于第二管体2上，或凸部3位于第二管体2上，凹部4位于第一管体1上。

S5中，可以在带回转主轴的自动焊机上进行焊接，定位轴5的夹持端可以装夹在回转主轴的卡盘内。尾座抵接在第二管体2的另一端，对其施加一定轴向的力，使第一管体1的端面抵接在定位轴5的定位肩面511上。

采用环缝自动焊机进行焊接，如济南万昊自动化设备有限公司生产的NZC3-500型，设有中空手动卡盘及尾座。

所述陶瓷套52的外圆可设置为锥形，且小端比大端小0.1-0.3mm。

优选的，S2中，所述凸部3或凹部4的切割面上设有定位凸点7，使凸部3及凹部4在保证对接处焊缝8的间隙均匀的同时互相抵接。所述定位凸点7可以为方块或半圆块等形状。

优选的，S2中，所述凸部3的悬伸端的最大宽度a大于其根部宽度b，所述凸部3及凹部4对称设置有两个，且分别切割两侧的凸部3及凹部4时，切割方向保持一致，且均垂直于第一管体1的轴线方向；S3中，先将第一管体1与第二管体2轴线平行且径向错开，对齐凸部3及凹部4，然后将凸部3沿径向插入凹部4内，使第一管体1与第二管体2的轴线平齐，再插装定位轴5到位。

对受反复弯折力矩作用的产品，对接处一侧为拉应力，另一侧为压应力，特殊的凸部及凹部结构使对接处不仅有更强的焊接结合力，互相嵌合的结构下管体本体也能提供一定支撑力，大大增强了其局部抗拉强度。使用时，凸部3及凹部4的位置位于弯折方向的两侧，可以使抗弯强度最大。

优选的，S2中，所述凸部3为沿圆周方向均布的若干斜向凸台，所述凸台的两个切割侧面31为平行设置的螺旋面，切割凸部3及凹部4时，切割方向为径向；S3中，先将定位轴5插装在第一管体1内，然后将第二管体2从定位轴5的另一端套上，并旋转，使凸部3插入凹部4内，直至到底。圆周方向均布设置的斜向凸台结构，对接处强度更高，适应多个方向或不定向的抗弯强度要求。

优选的，S5中，采用钨极氩弧焊TIG焊接方法。焊接后焊缝背面熔透、齐平，实现单面焊、双面成型。采用短弧焊接，焊接电流180±20A，焊接速度80-100mm/min，气压压力大于0.5MPa，减少热量输入，减少有害气体进入熔池，提高焊缝质量。肉眼检查对接处凭证，焊缝表面光滑平整，焊透，无飞溅。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高强度精密焊接冷拔钢管对接方法，其特征是，包括如下步骤：

S1，组件加工，将第一管体（1）与第二管体（2）加工成型；

S2，激光切割组件对接处，在第一管体（1）与第二管体（2）对接处切割凸部（3）及相匹配的凹部（4）；

S3，组件预处理，对第一管体（1）与第二管体（2）的对接处去毛刺、清洗处理；

S4，组件对接组装，对接第一管体（1）与第二管体（2），将定位轴（5）插装在接第一管体（1）与第二管体（2）的中孔内，所述定位轴（5）包括芯轴（51）及陶瓷套（52），所述芯轴（51）设有定位肩面（511），所述陶瓷套（52）套装在芯轴（51）上，且其外圆与接第一管体（1）及第二管体（2）的中孔小间隙配合，所述陶瓷套（52）插装在第一管体（1）与第二管体（2）对接处内侧，对接处焊缝（8）的间隙0.5-2.5mm，所述接第一管体（1）的另一端端面抵接定位肩面（511）；

S5，组件对焊焊接，焊接接第一管体（1）与第二管体（2），形成整体的压力缸的毛坯,定位轴（5）的夹持端装夹在焊机夹具上，第二管体（2）的另一端与焊机夹具抵接；

S6，精车外圆，对压力缸外圆上的焊缝（8）的凸面进行精车；

S7，取出定位轴（5）。

2.根据权利要求1所述的高强度精密焊接冷拔钢管对接方法，其特征是，S2中，所述凸部（3）或凹部（4）的切割面上设有定位凸点（7），使凸部（3）及凹部（4）在保证对接处焊缝（8）的间隙均匀的同时互相抵接。

3.根据权利要求1所述的高强度精密焊接冷拔钢管对接方法，其特征是，S2中，所述凸部（3）的悬伸端的最大宽度a大于其根部宽度b，所述凸部（3）及凹部（4）对称设置有两个，且分别切割两侧的凸部（3）及凹部（4）时，切割方向保持一致，且均垂直于第一管体（1）的轴线方向；

S3中，先将第一管体（1）与第二管体（2）轴线平行且径向错开，对齐凸部（3）及凹部（4），然后将凸部（3）沿径向插入凹部（4）内，使第一管体（1）与第二管体（2）的轴线平齐，再插装定位轴（5）到位。

4.根据权利要求1所述的高强度精密焊接冷拔钢管对接方法，其特征是，S2中，所述凸部（3）为沿圆周方向均布的若干斜向凸台，所述凸台的两个切割侧面（31）为平行设置的螺旋面，切割凸部（3）及凹部（4）时，切割方向为径向；

S3中，先将定位轴（5）插装在第一管体（1）内，然后将第二管体（2）从定位轴（5）的另一端套上，并旋转，使凸部（3）插入凹部（4）内，直至到底。

5.根据权利要求1所述的高强度精密焊接冷拔钢管对接方法，其特征是，S5中，采用钨极氩弧焊TIG焊接方法。

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