CN1431534A - 激光焊接不锈钢管光纤单元生产工艺及其生产线 - Google Patents

Abstract

本发明激光焊接不锈钢管光纤单元生产工艺及其生产线。涉及的是一种适用于光纤复合架空地线OPGW及海底光缆SOFC用不锈钢管光纤单元的生产线及其生产工艺方法。其生产线包括大长度光纤放线架、充油部分、钢带放带部分、钢带纵包成型与焊接部分、钢管拉拔在线焊缝检测部分、牵引及余长控制装置、收线装置；其生产工艺包括(1)光纤放线：将若干根光纤以一定的张力从光纤放线架上引出，进入不锈钢管；(2)填充油膏：使光纤通过时摩擦力降低到最小状态；(3)不锈钢带放带：将不锈钢带导引到纵包焊接台；(4)不锈钢带纵包焊接：对钢带进行二次分切，分切后的钢带经过纵包成型模具形成不锈钢管；(5)将含有光纤的焊接好的不锈钢管通过拉拔、整形成为符合工艺要求的不锈钢管；(6)牵引及余长控制；(7)收线：将光纤单元收绕在收线盘上。

Description

激光焊接不锈钢管光纤单元生产工艺及其生产线

技术领域

本发明激光焊接不锈钢管光纤单元生产工艺及其生产线涉及的是一种适用于光纤复合架空地线OPGW及海底光缆SOFC用不锈钢管光纤单元的生产线及其生产工艺方法。

背景技术

现有的光纤复合架空地线OPGW和海底光缆SOFC所使用的光纤单元主要采用塑料管PBT加包铝管构成。光纤复合架空地线OPGW和海底光缆SOFC所用的光纤单元由于各种因素如：生产工艺方式方法的不合理制约、光纤在不锈钢管内状态不一致如光纤在不锈钢管内分布不均匀，油膏充填得不足等因素，导致光纤单元中光纤在管内的分布状态不合理，使得光纤有效寿命得不到保证，另外现有产品由于受现有设备的限制不能满足客户超大长度、大芯数光纤单元要求。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种激光焊接不锈钢管光纤单元生产工艺及其生产线，由于采用大长度、大芯数高可靠光纤放线架，确保产品满足用户大长度、大芯数的要求，采用导纤充油装置、特定的钢管拉拔装置、牵引及余长控制装置来确保生产余长均匀稳定、一致性状态好的光纤单元。

激光焊接不锈钢管光纤单元生产工艺及其生产线是采取以下方案实现的：激光焊接不锈钢管光纤单元生产线包括大长度光纤放线架、充油部分、钢带放带部分、钢带纵包成型与焊接部分、钢管拉拨在线焊缝检测部分、牵引及余长控制装置、收线装置。

大长度光纤放线架具有放线架座体，在放线架座体两侧设置有若干组单盘放纤盘，在单盘放纤盘旁设置有导纤滑杆，单盘放纤盘装置在光纤盘轴上，光纤盘轴装置在双支承轴承上，光纤盘轴端装置有张力可调控制器。

充油部分由光纤导纤充油枪、油膏填充装置。油膏填充装置具有储油箱、油泵、输油管、油膏加热器，其中光纤导纤充油枪通过特殊设计，既保证了充油量，又使光纤磨损降到最低程度。生产时使光纤通过磨擦降低到最小状态，利用设备的特有性，使光纤单元的充油至最高点，另外，设备对油膏的温度、计量进行高精度的控制，使整个生产过程压力得到平衡，确保光纤余长的稳定性。

钢带放带部分包括钢带放带架、储带装置、钢带分切装置、激光接带装置，钢带放带架具有双盘钢带放带架，采用双放带确保大长度不锈钢管单元生产，钢带与钢带之间采用钢带分切装置，利用激光分切，同时激光接带装置进行接带，焊接一步到位，且焊接接头的强度完全满足原带的抗拉强度，中途接带采用储带装置，保证了生产的连续性。

钢带纵包成型与焊接部分包括纵包装置、激光焊接装置。纵包装置具有纵包模具，纵包模具由一组成型滚轮构成，激光焊接装置具有激光发生器、激光焊接头。

钢带的成型与焊接是整个生产过程中最核心的部分，为了使钢管的尺寸符合工艺要求，在成型前通过分切装置二次分切出需要的钢带宽度，边带通过粉碎装置将其粉碎自动流入脚料箱，经过纵包成型模具成型变型形成钢管，经过激光焊接装置纵向连续焊接完成。焊接装置可根据焊接情况在可调范围内进行自动跟踪，确保了焊缝得到最大程度的焊接。

钢管拉拔、在线焊缝检测部分具有拉拔模具、在线探伤仪。成型焊接好的不锈钢母管使之成为工艺要求的不锈钢管尺寸，其拉拔模具根据钢管的特殊性能设计而成，所生产出的不锈钢管表面光滑圆整，其强度比母管有较大跨度的提升。对于不锈钢管的焊接质量的控制，采用在线焊缝探伤仪进行在线检测，在生产时出现漏焊及焊接不完美均由探伤仪显示出来，光纤单元的质量得到一个很好的保证，而且还为不锈钢管的质量带来分析参考的依据。在线探伤仪可采用蜗流探险伤仪。

牵引及余长控制装置具有履带牵引机、张力跟踪反馈装置、大轮牵引装置，工作时不锈钢管通过恒定运转履带牵引机为主体牵引，通过张力跟踪反馈装置按工艺要求设定钢管跟踪张力，再由大轮牵引装置对不锈钢管进行牵引，由上述组成一个封闭式的余长产生装置。通过稳定的牵引速度差，使光纤单元得到稳定的余长。

收线装置具有收线控制器、光纤单元收线盘。

激光焊接不锈钢管光纤单元生产工艺：

1、光纤放线：将若干根光纤以一定的张力从光纤放线架上引出，通过导纤油枪进入不锈钢管；

2、填充油膏：通过光纤导纤充油枪对引入不锈钢管内的光纤进行填充油膏，使光纤通过时磨擦力降低到最小状态，通过油膏填充装置对填充油膏温度及油膏填充计量进行控制，使填充油膏温度控制在一个恒定的温度范围内，油膏填充量充足。

3、不锈钢带放带：通过钢带放带架和储带装置将不锈钢带导引到纵包焊接台，钢带放带架采用双放带架，利用激光分切、在线焊接确保生产连续进行。

4、不锈钢带纵包焊接：钢带的成型与焊接是整个生产过程中最核心的部分，针对不同结构尺寸的不锈钢管工艺要求，在成型前通过分切装置对钢带进行二次分切，分切出需要的钢带宽度，分切后的钢带经过纵包成型模具形成不锈钢管，经过激光焊接装置纵向连续焊接完成不锈钢管接缝焊接，激光焊接装置可根据焊接的情况在可调范围内进行自动跟踪，确保焊缝得到最大要求强度。

5、将上述含有光纤的焊接好的不锈钢管通过拉拔装置拉拔、整形成为符合工艺要求的不锈钢管，经过拉拨后的不锈钢管表面光滑圆整，其强度比母管有较大跨度的提升，对于不锈钢管的焊接质量控制采用在线焊缝探伤仪进行在线检测，在生产时出现漏焊及焊接不完美均由探险伤仪显示出来，光纤单元的焊接得到了有效的监控。

6、牵引及余长控制：含有光纤的不锈钢管通过恒定运转履带牵引机为主体牵引，通过张力跟踪反馈装置按工艺要求设定钢管跟踪张力，再由大轮牵引装置对不锈钢管进行牵引，由上述组成一个封闭式的余长产生装置。通过稳定的牵引速度差，使光纤单元得到稳定的余长。

7、收线：通过收线装置将激光焊接不锈钢管光纤单元收绕在收线盘上。

本发明特点：

1、本发明由于采用了大长度光纤放线架，能满足大芯数、大长度光纤连续生产，光纤长度可以超过50km，放线芯数可达96芯以上，由于采用先进工艺，光纤张力由开始到生产结束保持同等张力，根据工艺自主调节，控制误差保持在设计要求范围内。

2、由于采用光纤导纤充油枪、油膏填充装置，使不锈钢管内油膏充填充足，生产中使光纤通过时磨擦降低到最小状态，使得光纤在钢管内得到有效保护。

3、由于本发明不锈钢带纵包成型、焊接采用设计精度高纵包装置，采用激光纵向连续焊接，内含光纤的焊接成型不锈钢管再经拉拔模具拉拔所生产出来的不锈钢管表面光滑圆整无异变，其强度比母管有较大跨度的提升。

4、本发明生产出来的不锈钢管光纤单元光纤状态一致性好，余长均匀稳定。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是激光焊接不锈钢管光纤单元生产线示意图。

具体实施方式

参照附图1，激光焊接不锈钢管光纤单元生产线激光焊接不锈钢管光纤单元生产线包括大长度光纤放线架3、充油部分4、钢带放带部分、钢带纵包成型与焊接部分5、钢管拉拔、在线焊缝检测部分6、牵引及余长控制装置7、收线装置。

大长度光纤放线架3具有放线架座体，在放线架座体两侧设置有若干组单盘放纤盘，在单盘放纤盘旁设置有导纤滑杆，单盘放纤盘装置在光纤盘轴上，光纤盘轴装置在双支承轴承上，光纤盘轴端装置有张力可调控制器。张力可调控制器采用磁阻尼器。

大长度光纤放线架3能满足大长度光纤连续生产量50km(原放线架只能满足25km)，放线芯数达96芯，光纤张力由开始到生产结束保持同等张力，根据工艺自主调节，控制精度高，保证在设置范围内。

充油部分4由光纤导纤充油枪、油膏填充装置。油膏填充装置具有储油箱、油泵、输油管、油膏加热器。其中光纤导纤充油枪通过特殊设计，光纤导纤充油枪设置有阶梯形油针。既保证了充油量，又使光纤磨损降到最低程度。生产时使光纤通过磨擦降低到最小状态，利用设备的特有性，使光纤单元的充油至最高点，另外，设备对油膏的温度、计量进行高精度的控制，使整个生产过程压力得到平衡，确保光纤余长的稳定性。

钢带放带部分包括钢带放带架1、储带装置2、钢带分切装置、液光接带装置，钢带放带架1具有双盘钢带放带架，采用双放带确保大长度不锈钢管单元生产，钢带与钢带之间采用钢带分切装置，利用激光分切，同时激光接带装置进行接带，焊接一步到位，且焊接接头的强度完全满足厚带的抗拉强度，中途接带采用储带装置2，保证了生产的连续性。

钢带纵包成型与焊接部分5包括纵包装置、激光焊接装置。纵包装置具有纵包模具，纵包模具由一组成型滚轮构成，激光焊接装置具有激光发生器、激光焊接头。

钢带的成型与焊接是整个生产过程中最核心的部分，为了使钢管的尺寸符合工艺要求，在成型前通过分切装置二次分切出需要的钢带宽度，边带通过粉碎装置将其粉碎自动流入脚料箱，经过纵包成型模具成型变型形成钢管，经过激光焊接装置纵向连续焊接完成。焊接装置可根据焊接情况在可调范围内进行自动跟踪，确保了焊缝得到最大程度的焊接。

钢管拉拔、在线焊缝检测部分6具有拉拔模具、在线探伤仪。成型焊接好的不锈钢母管使之成为工艺要求的不锈钢管尺寸，其拉拔模具根据钢管的特殊性能设计而成，所生产出的管表面光滑圆整，其强度比母管有较大跨度的提升。对于钢管的焊接质量的控制，采用焊缝在线探伤仪进行在线检测，在生产时出现漏焊及焊接不完美均由探伤仪显示出来，光纤单元的质量得到一个很好的保证，而且还为钢管的质量带来分析参考的依据。在线探伤仪可采用蜗流探伤仪。

牵引及余长控制装置具有履带牵引机7、张力跟踪反馈装置、大轮牵引装置8，工作时不锈钢管通过恒定运转履带牵引机为主体牵引，通过张力跟踪反馈装置按工艺要求设定钢管跟踪张力，再由大轮牵引装置对钢管进行牵引，由上述组成一个封闭式的余长产生装置。通过稳定的牵引速度差，使光纤单元得到稳定的余长。

收线装置具有收线控制器9、光纤单元收线盘10。收线控制器9用于控制激光焊接不锈钢管光纤单元收线松紧。

激光焊接不锈钢管光纤单元生产工艺：

1、光纤放线：将若干根光纤以一定的张力从光纤放线架3上引出，通过导纤油枪进入不锈钢管；

2、填充油膏：通过光纤导纤充油枪对引入不锈钢管内的光纤进行填充油膏，使光纤通过时磨擦力降低到最小状态，通过油膏填充装置对填充油膏温度及油膏填充计量进行控制，使填充油膏温度控制在一个恒定的温度范围内，油膏填充量充足。

3、不锈钢带放带：通过钢带放带架1和储带装置2将不锈钢带导引到纵包焊接台5，钢带放带架1采用双放带架，利用激光分切、在线焊接确保生产连续进行。

4、不锈钢带纵包焊接：钢带的成型与焊接是整个生产过程中最核心的部分，针对不同结构尺寸的不锈钢管工艺要求，在成型前通过分切装置对钢带进行二次分切，分切出需要的钢带宽度，分切后的钢带经过纵包成型模具形成不锈钢管，经过激光焊接装置纵向连续焊接完成不锈钢管接缝焊接，激光焊接装置可根据焊接的情况在可调范围内进行自动跟踪，确保焊缝得到最大要求强度。

5、将上述含有光纤的焊接好的不锈钢管通过拉拔装置5拉拔、整形成为符合工艺要求的不锈钢管，经过拉拨后的不锈钢管表面光滑圆整，其强度比母管有较大跨度的提升，对于不锈钢管的焊接质量控制采用在线焊缝探伤仪进行在线检测，在生产时出现漏焊及焊接不完美均由探险伤仪显示出来，光纤单元的焊接得到了有效的监控。

6、牵引及余长控制：含有光纤的不锈钢管通过恒定运转履带牵引机7为主体牵引，通过张力跟踪反馈装置按工艺要求设定钢管跟踪张力，再由大轮牵引装置8对不锈钢管进行牵引，由上述组成一个封闭式的余长产生装置。通过稳定的牵引速度差，使光纤单元得到稳定的余长。

7、收线：通过收线装置的收线控制器9、光纤单元收线盘10将激光焊接不锈钢管光纤单元收绕在收线盘10上。

Claims (4)

1、一种激光焊接不锈钢管光纤单元生产线，其特征在于包括大长度光纤放线架、充油部分、钢带放带部分、钢带纵包成型与焊接部分、钢管拉拔在线焊缝检测部分、牵引及余长控制装置、收线装置；

大长度光纤放线架具有放线架座体，在放线架座体两侧设置有若干组单盘放纤盘，在单盘放纤盘旁设置有导纤滑杆，单盘放纤盘装置在光纤盘轴上，光纤盘轴装置在双支承轴承上，光纤盘轴端装置有张力可调控制器；

充油部分由光纤导纤充油枪、油膏填充装置，油膏填充装置具有储油箱、油泵、输油管、油膏加热器；

钢带放带部分包括钢带放带架、储带装置、钢带分切装置、激光接带装置，钢带放带架具有双盘钢带放带架；

钢带纵包成型与焊接部分包括纵包装置、激光焊接装置，纵包装置具有纵包模具，纵包模具由一组成型滚轮构成，激光焊接装置具有激光发生器、激光焊接头；

钢管拉拔、在线焊缝检测部分具有拉拔模具、在线探伤仪；

牵引及余长控制装置具有履带牵引机、张力跟踪反馈装置、大轮牵引装置；

收线装置具有收线控制器、光纤单元收线盘。

2、根据权利要求1所述的激光焊接不锈钢管光纤单元生产线，其特征在于张力可调控制器采用磁阻尼器。

3、根据权利要求1所述的激光焊接不锈钢管光纤单元生产线，其特征在于光纤导纤充油枪设置有阶梯形油针。

4、激光焊接不锈钢管光纤单元生产工艺，其特征在于包括：

(1)光纤放线：将若干根光纤以一定的张力从大长度光纤放线架上引出，通过导纤油枪进入不锈钢管；

(2)填充油膏：通过光纤导纤充油枪对引入不锈钢管内的光纤进行填充油膏，使光纤通过时磨擦力降低到最小状态，通过油膏填充装置对填充油膏温度及油膏填充计量进行控制，使填充油膏温度控制在一个恒定的温度范围内，使油膏填充量充足；

(3)不锈钢带放带：通过钢带放带架和储带装置将不锈钢带导引到纵包焊接台，钢带放带架采用双放带架，利用激光分切、在线焊接，确保生产连续进行；

(4)不锈钢带纵包焊接：钢带的成型与焊接是整个生产过程中最核心的部分，针对不同结构尺寸的不锈钢管工艺要求，在成型前通过分切装置对钢带进行二次分切，分切出需要的钢带宽度，分切后的钢带经过纵包成型模具形成不锈钢管，经过激光焊接装置纵向连续焊接完成不锈钢管接缝焊接，激光焊接装置可根据焊接的情况在可调范围内进行自动跟踪，确保焊缝得到最大要求强度；

(5)将上述含有光纤的焊接好的不锈钢管通过拉拔装置拉拔、整形成为符合工艺要求的不锈钢管，经过拉拨后的不锈钢管表面光滑圆整，其强度比母管有较大跨度的提升，对于不锈钢管的焊接质量控制采用在线焊缝探伤仪进行在线检测，在生产时出现漏焊及焊接不完美均由探险伤仪显示出来，光纤单元的焊接得到了有效的监控；

(6)牵引及余长控制：含有光纤的不锈钢管通过恒定运转履带牵引机为主体牵引，通过张力跟踪反馈装置按工艺要求设定钢管跟踪张力，再由大轮牵引装置对不锈钢管进行牵引，由上述组成一个封闭式的余长产生装置，通过稳定的牵引速度差，使光纤单元得到稳定的余长；

(7)收线：通过收线装置将激光焊接不锈钢管光纤单元收绕在收线盘上。