CN117961449B - 分体式弯管流量计焊接成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于流量计焊接技术领域，具体涉及分体式弯管流量计焊接成型工艺，解决了现有技术中存在弯管流量计不易打磨加工和焊接过程中温度不易控制的问题，包括使用建模软件，根据流量计的工作原理设计出流量计的三维模型，将流量计的两部分对接，确保径向和轴向吻合、内腔接缝无台阶，在拼装前使用激光扫描对接口进行检测，确保两部分的对接精度，使用自动化焊接设备进行焊接，焊接过程中引入通过集成热成像摄像头和温度传感器组成的智能温控系统，实时监测焊接区温度并自动调节预热温度和维持焊接过程的最佳温度，焊接完成后检查缺焊并补焊，注意焊接过程中的异常情况，在环境温度低于15℃时，必须对焊接部位进行预热。
Description
技术领域
本发明涉及流量计焊接技术领域，具体为分体式弯管流量计焊接成型工艺。
背景技术
目前，随着工业流体测量技术的不断发展，流量计作为关键的测量设备，在各类工业应用中扮演着至关重要的角色，其中，弯管流量计因其独特的结构设计和测量原理，在测量精度、稳定性以及流体阻力等方面表现出色，因而受到了广泛的关注和应用。
传统的弯管流量计通常采用整体式结构设计，这种设计在铸造和加工过程中容易导致热变形和应力集中，进而影响产品的尺寸精度和性能稳定性。此外，整体式结构流量计出模后后期加工工艺复杂，对操作人员的技能要求较高，且预料去除、抛光以及打磨过程中容易出现质量不稳定流量计本体不美观等问题，难以满足现代化工业生产对高精度、高质量流量计的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供分体式弯管流量计焊接成型工艺，解决了弯管流量计不易打磨加工和焊接过程中温度不易控制的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：分体式弯管流量计焊接成型工艺，包括一下步骤：
步骤S1：利用模块化设计方法进行三维建模，针对分体式设计，开发两套模具，分别对应流量计的两部分；
步骤S2：按照比例熔炼所需金属，将熔融金属分别注入两个模具中，冷却后脱模；
步骤S3：采用CNC对流量计的两部分铣削，去除多余部分，确保两部分流量计在接口处的精度；
步骤S4：拼装焊接，并对焊接部位进行打磨、用内窥镜检查引压孔有无错位；
步骤S5：对焊接成型的流量计进行压力测试，并模拟实际工作条件进行耐久性测试；
步骤S6：对产品进行彻底清洁，去除油污和杂质，在产品表面进行防锈处理，采用防震、防潮的包装材料对产品进行包装。
优选的，使用建模软件，根据流量计的工作原理设计出流量计的三维模型，在设计中将金属原料热膨胀和收缩因素考虑进去，以确保模具反映最终产品的尺寸精度；
将整体设计细化为可拆分的模块，每个模块都对应于流量计的一个功能部分，利用模拟软件对每个模块进行力学和流体动力学分析，优化设计以减少材料使用，增加结构强度和流体流动效率。
优选的，选择不锈钢为流量计金属材料，根据比例熔炼；
在受控环境下进行熔炼，使用高精度温度控制以确保金属的均匀性和纯度，在铸造过程中采用氩气保护，防止金属氧化和夹杂的产生。
优选的，为了避免铸件本体存在的扭曲变形，采取降面加工以保证单截面的尺寸和精度要求，CNC加工时，以管段上下断面互为基准的加工形式，确保表面光洁度控制在0.5以内，使得拼装达到预期效果；
通过先进的CAD/CAM软件导入三维模型并生成铣削路径，使用自适应控制技术动态调整铣削参数，以应对材料的不均匀性。
优选的，将流量计的两部分对接，确保径向和轴向吻合、内腔接缝无台阶，在拼装前使用激光扫描对接口进行检测，确保两部分的对接精度，使用自动化焊接设备进行焊接，焊接过程中引入通过集成热成像摄像头和温度传感器组成的智能温控系统，实时监测焊接区温度并自动调节预热温度和维持焊接过程的最佳温度，焊接完成后检查缺焊并补焊，注意焊接过程中的异常情况；
焊接后立即对焊缝进行冷却处理以减少内应力，然后使用高精度磨具进行打磨，确保焊缝平滑无凸起，并使用超声波检测技术检查焊缝内部质量；
在环境温度低于15℃时，必须对焊接部位进行预热至40-45℃，预热时间为20-25min，每焊一侧焊筋都需要进行预热，以减少热应力和形变，在弯管本体与三阀组焊接时，若环境温度低于10℃，则必须将本体与三阀组置于烘箱中预热至40-45℃，预热时间为20-25min。
优选的，使用数控试压台，根据流量计的设计规格进行超高压测试，压力值至少高于预期工作压力的1.5倍，记录压力下降情况以评估产品的密封性能；
对流量计进行长时耐久性测试，模拟持续运行条件，如温度循环、压力循环和振动测试，收集数据评估流量计的长期稳定性和可靠性。
优选的，使用专用的清洁溶剂对焊接成型的流量计进行清洗，然后用高压空气吹扫干净，以确保去除所有油污和杂质；
采用电化学抛光和钝化处理技术在产品表面形成一层保护膜，增强其耐腐蚀性，对产品进行抗静电包装，并使用防震、防潮材料确保在运输过程中的安全性和完整性。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过将流量计设计为两部分A模和B模，简化了模具的制造和维修，而且极大地便利了后续的打磨和加工过程，这种设计使得每一部分都可以单独进行CNC铣削和精细打磨，有效避免了整体加工时可能出现的扭曲变形和精度损失，此外，分体式设计还有助于在焊接前对每一部分进行更为精确的预装配和检查，从而提高了最终产品的质量和一致性。
2、本发明通过引入智能温控系统，实现了在焊接过程汇总能够实时监测和调整焊接区的温度，确保焊接过程中的最佳温度，从而提高了焊接质量和稳定性，这使得焊缝更加美观和牢固，提高了产品的整体质量和可靠性，同时，智能温控系统的引入也提高了焊接过程的自动化水平，降低了人工干预和人为错误的可能性，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的流量计凹边焊接时夹板固定示意图；
图2为本发明的流量计另凸边焊接时夹板固定示意图；
图3为本发明的流量计整体结构示意图；
图4为本发明的流量计弯管孔径和角度示意图。
图中：1、夹板；2、校验棒；3、左凸边；4、右凸边；5、左凹边；6、右凹边；7、三阀座。
具体实施方式
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。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。
实施例1
使用建模软件，根据流量计的工作原理设计出流量计的三维模型，在设计中将金属原料热膨胀和收缩因素考虑进去，以确保模具反映最终产品的尺寸精度，将整体设计细化为可拆分的模块，每个模块都对应于流量计的一个功能部分，利用模拟软件对每个模块进行力学和流体动力学分析，优化设计以减少材料使用，增加结构强度和流体流动效率，选择不锈钢为流量计金属材料，根据比例熔炼，在受控环境下进行熔炼，使用高精度温度控制以确保金属的均匀性和纯度，在铸造过程中采用氩气保护，防止金属氧化和夹杂的产生，为了避免铸件本体存在的扭曲变形，采取降面加工以保证单截面的尺寸和精度要求，CNC加工时，以管段上下断面互为基准的加工形式，确保表面光洁度控制在0.5以内，使得拼装达到预期效果，通过先进的CAD软件导入三维模型并生成铣削路径，使用自适应控制技术动态调整铣削参数，以应对材料的不均匀性，将流量计的两部分对接，确保径向和轴向吻合、内腔接缝无台阶，在拼装前使用激光扫描对接口进行检测，确保两部分的对接精度，使用自动化焊接设备进行焊接，焊接过程中引入通过集成热成像摄像头和温度传感器组成的智能温控系统，实时监测焊接区温度并自动调节预热温度和维持焊接过程的最佳温度，焊接完成后检查缺焊并补焊，注意焊接过程中的异常情况，焊接后立即对焊缝进行冷却处理以减少内应力，然后使用高精度磨具进行打磨，确保焊缝平滑无凸起，并使用超声波检测技术检查焊缝内部质量，在环境温度低于15℃时，必须对焊接部位进行预热至40℃，预热时间为20-25min，每焊一侧焊筋都需要进行预热，以减少热应力和形变，在弯管本体与三阀组焊接时，若环境温度低于10℃，则必须将本体与三阀组置于烘箱中预热至40℃，预热时间为20min，使用数控试压台，根据流量计的设计规格进行超高压测试，压力值至少高于预期工作压力的1.5倍，记录压力下降情况以评估产品的密封性能，对流量计进行长时耐久性测试，模拟持续运行条件，如温度循环、压力循环和振动测试，收集数据评估流量计的长期稳定性和可靠性，使用专用的清洁溶剂对焊接成型的流量计进行清洗，然后用高压空气吹扫干净，以确保去除所有油污和杂质，采用电化学抛光和钝化处理技术在产品表面形成一层保护膜，增强其耐腐蚀性，对产品进行抗静电包装，并使用防震、防潮材料确保在运输过程中的安全性和完整性。
本发明的具体实施过程如下：首先，利用模块化设计方法和建模软件构建出分体式弯管流量计的三维模型，材料选用304不锈钢，需要注意的是设计时需要将材料在铸造过程中的热膨胀系数17.3×10^-6/℃（0~200℃）考虑进去，确保最终产品的尺寸精度，模具被分为两部分，将流量计对半分为A模和B模。
随后，按照抛光产品的配料比例为新料：回炉料 = 4:6，在受控环境下，金属经过1450°C温度熔炼，由此保证了金属的均匀性和纯度，铸造过程中，利用氩气来防止金属氧化和夹杂的产生，熔融的金属被分别注入到两个模具中，冷却30min后脱模；
脱模后将流量计的两部分通过CNC铣削加工，为了避免铸件本体存在的扭曲变形，采取降面加工方法以确保单截面的尺寸和精度要求，在加工过程中，管段上下断面互为基准，确保表面光洁度控制在0.5以内，从而实现了预期的拼装效果，此外，通过CAM导入三维模型并生成铣削路径，使用自适应控制技术动态调整铣削参数，以应对材料的不均匀性；
请参阅图1，铣削完成后进行钳修，经检验合格，装好定位销，同加工序号A、B片流量计引压孔半圆槽压φ4校验棒2互配，保证径向吻合，内腔A、B引压孔半圆槽轴向吻合以手感两端内腔接缝没有细微台阶为准，整体检查无异常，用U型夹板1将两端面先夹固，需要说明的是顶丝和已磨面之间必须放置专用垫片，顶丝位置尽量靠近待焊边，夹紧程度能抽出校验棒2为准，抽出校验棒2后将两端面U型夹板1M10螺丝拧紧，随后再用四件夹板1从凹边插入同样紧固，留出凸边；
用内窥镜检查高低压孔径向无错位、整体轴向内腔接缝手感无异常后在凹凸边焊接槽点焊8点加固，凹边4点，凸边4点无间距要求，检查无误后固定到自动焊机床靠背板上，用高度尺校平本体两端，通过调节螺丝进行调节，随后校正编程起点，使钨针尖和每一个焊接段的端面持平，端部上直面间隔1.1mm，校正起点后，显示屏初始画面→手动操作（F2)→各方向键至钨针尖和每一个焊接段的端面持平，钨针尖和端部上直面间隔1.1mm，操作人员取出测量钢片进行测量，进一步的调整焊接，焊机的型号为WSM-160，将焊接的电流调节至27A，峰值38A、低值14A；
请参阅图1-3焊接本体时分四步焊，分别为焊左凸边3→焊右凸边4→焊左凹边5→焊右凹边6，焊左凸边3时，左凸边3面朝机床，焊枪由垂直状态逆时针旋转30°，焊右凸边4，右凸边4面朝机床,焊枪由垂直状态顺时针旋转30°，焊左凹边5时，左凹边5面朝机床,焊枪由垂直状态顺时针旋转30°，焊右凹边6时，右凹边6面朝机床,焊枪由垂直状态逆时针旋转30°，在焊接设备上引入了智能温控系统，监测和调节焊接区温度，保证了焊接过程中的最佳温度，需要注意的是焊凸边时拔去上托块，焊凹边时插上上托块，焊接编程及注意事项请参阅表1 ；
每一边焊好均需检查有无缺焊，有缺憾立即补焊，换边装夹时夹板1要逐个进行，松一个夹板1到另一边夹紧后再进行下一个夹板1的操作；
需要说明的是，整机工作前打开自动润滑系统，焊接过程中要时刻注意随动轴错动、粘针等有无异常，发现异常要及时按下急停按钮后再处理，工作完毕后工作台移至X轴中间位置后关机并清洁机身；
为减少本体焊接产生热应力，将形变降低到最小程度，在本体焊接环境温度低于15℃情况下必须进行预热，预热温度为40℃，时间须≥20分钟，每焊一侧焊筋都需要进行预热，焊接完后对线割后的工艺耳用φ100*16花形页轮打磨成圆角，最后用内窥镱检查引压孔有无错位。
表1为弯管90°本体自动焊编程：
表1
完成焊接后，对流量计进行压力测试和耐久性测试，使用数控试压台进行超高压测试以评估产品的密封性能，然后进行长时间耐久性测试以模拟持续运行条件并评估流量计的长期稳定性和可靠性。
最后一步是对产品进行彻底清洁和包装。使用专用清洁溶剂去除所有油污和杂质并用高压空气吹扫干净。然后采用电化学抛光和钝化处理技术在产品表面形成一层保护膜以增强其耐腐蚀性。最后使用防震、防潮的包装材料对产品进行安全包装以确保在运输过程中的完整性和安全性。
通过以上步骤我们完成了分体式弯管流量计的焊接成型工艺具体实施过程，该工艺确保了产品的高精度、高可靠性和长寿命特性满足了客户的需求和期望。
实施例2
流量计本体焊接完成后，紧接着将本体与接管焊接，首先将合拢焊好的本体用台钳垂直夹紧，接管倒角一端置于本体端口，定位杆保证接管和本体同心并点焊四点固位，两端同样方法点焊，焊点不能过高，自动焊机床上进行弯管接管的焊接操作前，先通过“一绷一顶”的方式将弯管稳定地固定在机床上，这样做可以确保焊接过程的精度和一致性，防止因工件移动而导致的焊接缺陷，并将本体平磨面扳至水平位置；
随后校正编程起点：显示屏初始画面→手动操作（F2)→各方向键至钨针尖在轴向上，处在接管和本体接缝中间、径向上，处在接管外径中间，高度和缝底间隔1.1mm；
进一步，调节焊接焊机参数，平均电流调至104±2(A),氩气流量8L/min，接好水冷，焊接型号为：WSM-315A，然后调用编程进行焊接，采用卧式迴转焊床，HC130控制系统，具体的，显示屏初始画面→程序管理（F3)→ 各方向键至光标套至所需编程→Enter(确定）键→ESC键回退至初始画面→自动执行（F1)，同时按下外部控制按钮中的焊接按钮，启动自动焊接，要求焊接一次成型，焊缝流畅美观，焊好一端后、调头焊另一端，整个批次焊完后手工补焊缺陷处，随后焊接三阀座9，焊接完成后试压、校验，最后定位套采取手工焊接；
完成焊接后，对流量计进行压力测试和耐久性测试，使用数控试压台进行超高压测试以评估产品的密封性能，然后进行长时间耐久性测试以模拟持续运行条件并评估流量计的长期稳定性和可靠性。
最后一步是对产品进行彻底清洁和包装，使用专用清洁溶剂去除所有油污和杂质并用高压空气吹扫干净，然后采用电化学抛光和钝化处理技术在产品表面形成一层保护膜以增强其耐腐蚀性，最后使用防震、防潮的包装材料对产品进行安全包装以确保在运输过程中的完整性和安全性。
通过以上步骤我们完成了分体式弯管流量计的焊接成型工艺具体实施过程，该工艺确保了产品的高精度、高可靠性和长寿命特性满足了客户的需求和期望。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.分体式弯管流量计焊接成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：利用模块化设计方法进行三维建模，针对分体式设计，开发两套模具，分别对应流量计的两部分；
步骤S2：按照比例熔炼所需金属，将熔融金属分别注入两个模具中，冷却后脱模；
步骤S3：采用CNC对流量计的两部分铣削，去除多余部分，确保两部分流量计在接口处的精度；
步骤S4：拼装焊接，并对焊接部位进行打磨、用内窥镜检查引压孔有无错位；
（1）将流量计的两部分对接，确保径向和轴向吻合、内腔接缝无台阶，在拼装前使用激光扫描对接口进行检测，确保两部分的对接精度，使用自动化焊接设备进行焊接，焊接过程中引入通过集成热成像摄像头和温度传感器组成的智能温控系统，实时监测焊接区温度并自动调节预热温度和维持焊接过程的最佳温度，焊接完成后检查缺焊并补焊，注意焊接过程中的异常情况；
（2）焊接后立即对焊缝进行冷却处理以减少内应力，然后使用高精度磨具进行打磨，确保焊缝平滑无凸起，并使用超声波检测技术检查焊缝内部质量；
（3）在环境温度低于15℃时，必须对焊接部位进行预热至40-45℃，预热时间为20-25min，每焊一侧焊筋都需要进行预热，以减少热应力和形变，在弯管本体与三阀组焊接时，若环境温度低于10℃，则必须将本体与三阀组置于烘箱中预热至40-45℃，预热时间为20-25min；
步骤S5：对焊接成型的流量计进行压力测试，并模拟实际工作条件进行耐久性测试；
步骤S6：对产品进行彻底清洁，去除油污和杂质，在产品表面进行防锈处理，采用防震、防潮的包装材料对产品进行包装。
2.根据权利要求1所述的分体式弯管流量计焊接成型工艺，其特征在于：所述步骤S1中，利用模块化设计方法进行三维建模，针对分体式设计，开发两套模具，分别对应流量计的两部分的具体步骤如下：
（1）使用建模软件，根据流量计的工作原理设计出流量计的三维模型，在设计中将金属原料热膨胀和收缩因素考虑进去，以确保模具反映最终产品的尺寸精度；
（2）将整体设计细化为可拆分的模块，每个模块都对应于流量计的一个功能部分，利用模拟软件对每个模块进行力学和流体动力学分析，优化设计以减少材料使用，增加结构强度和流体流动效率。
3.根据权利要求1所述的分体式弯管流量计焊接成型工艺，其特征在于：所述步骤S2中，按照比例熔炼所需金属，将熔融金属分别注入两个模具中，冷却后脱模的具体步骤如下：
（1）选择不锈钢为流量计金属材料，根据比例熔炼；
（2）在受控环境下进行熔炼，使用高精度温度控制以确保金属的均匀性和纯度，在铸造过程中采用氩气保护，防止金属氧化和夹杂的产生。
4.根据权利要求1所述的分体式弯管流量计焊接成型工艺，其特征在于：所述步骤S3中，采用CNC对流量计的两部分铣削，去除多余部分，确保两部分流量计在接口处的精度的具体步骤如下：
（1）为了避免铸件本体存在的扭曲变形，采取降面加工以保证单截面的尺寸和精度要求，CNC加工时，以管段上下断面互为基准的加工形式，确保表面光洁度控制在0.5以内，使得拼装达到预期效果；
（2）通过先进的CAD软件导入三维模型并生成铣削路径，使用自适应控制技术动态调整铣削参数，以应对材料的不均匀性。
5.根据权利要求1所述的分体式弯管流量计焊接成型工艺，其特征在于：所述步骤S5中，对焊接成型的流量计进行压力测试，并模拟实际工作条件进行耐久性测试的具体步骤如下：
（1）使用数控试压台，根据流量计的设计规格进行超高压测试，压力值至少高于预期工作压力的1.5倍，记录压力下降情况以评估产品的密封性能；
（2）对流量计进行长时耐久性测试，模拟持续运行条件，如温度循环、压力循环和振动测试，收集数据评估流量计的长期稳定性和可靠性。
6.根据权利要求1所述的分体式弯管流量计焊接成型工艺，其特征在于：所述步骤S6中，对产品进行彻底清洁，去除油污和杂质，在产品表面进行防锈处理，采用防震、防潮的包装材料对产品进行包装的具体步骤如下：
（1）使用专用的清洁溶剂对焊接成型的流量计进行清洗，然后用高压空气吹扫干净，以确保去除所有油污和杂质；
（2）采用电化学抛光和钝化处理技术在产品表面形成一层保护膜，增强其耐腐蚀性，对产品进行抗静电包装，并使用防震、防潮材料确保在运输过程中的安全性和完整性。
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