CN1730221B - 感应加热焊接方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固相焊接方法和焊接设备，确切讲，涉及一种钢管对接焊使用的感应加热焊接方法及其焊接设备。焊接设备由钢管焊接机和外对口感应加热器组成。该焊接方法和焊接设备使用在水利电力、石油化工企业，对输送液体、原油、天然气、化工介质的管道进行自动焊接，在水利电力、石油化工企业管道系统焊接中有着实质性的使用价值。

Description

感应加热焊接方法及设备

技术领域

本发明涉及一种固相焊接方法和焊接设备，确切讲，涉及一种钢管对接焊使用的感应加热焊接方法及其焊接设备。该焊接方法和焊接设备使用在水利电力、石油化工企业，对输送液体、原油、天然气、化工介质的钢质管道进行自动焊接。

背景技术

目前，水利电力、石油化工企业的管道系统，正在向着钢管口径大于1000毫米、钢管厚壁大于21毫米的方向发展。在管道安装焊接时，由于安装中的钢管不能旋转，对钢管对接焊焊缝的焊接都采用钢管固定，焊枪绕钢管外圆周旋转的方式进行焊接。这种焊接方法对焊接质量带来很大的影响：从钢管外圆周进行焊接，采用的是单面焊双面成型全位置焊工艺。在仰焊位置，由于焊接溶池在钢管的下部，熔化的钢液呈下落趋势，焊缝成形比较困难，焊接质量缺陷多数发生在这个部位，尤其是在根焊缝焊接时，焊接工具操作手法不当引起焊接工艺参数变化，将产生多种焊接质量缺陷；由于钢管壁厚，管子焊接分层增加，焊接的层数增多，焊口加热时间长，热变形增大，焊接内应力增大；而且，由于钢管圆周长很长，焊接一层焊缝需要很长的时间。

由于上述原因，为保证焊接质量，尤其是仰焊位置的焊接质量，只能采用结构复杂，价格昂贵的国外“自动根焊机”焊接焊缝底层，管道自动焊机或半自动焊枪进行焊缝填充焊和盖面焊的方式进行焊接。而采用这种焊接方式：需要购置结构复杂，价格昂贵的国外“自动根焊机”进行根焊缝焊接。虽然增加了焊接设备购置资金，但只解决了单面焊双面成型全位置焊工艺带来的技术问题，而不能最大限度地缩短焊接时间；由于焊接的层数多，焊口加热时间长，热变形大，焊接内应力大；既影响管道的安全使用，又增加焊接工人的焊接工作量和劳动强度，以及管道安装工期。

发明内容

本发明是针对采用现有技术的钢管对接焊焊接方法，在大口径管子焊接中使用存在的不足。本发明的主要目的是：提供一种感应加热焊接方法，实现钢管对接焊整个管口同时一起焊接，提高管道焊接质量和焊接生产效率，降低管道焊接成本，缩短管道安装工期；本发明的另一个目的是：提供一种焊接设备——钢管焊接机和外对口感应加热器。

本发明的上述目的是这样实现的：由定位器、行走机构、焊接控制器、操作盒小车、动力电源组成钢管焊接机。其中，定位器、行走机构、焊接机控制器为模块结构，可根据钢管的直径选择各规格的模块部件装配。两台钢管焊接机的定位器前端通过螺旋机构或焊接液压缸半刚性滑动连接。外对口感应加热器由对口圆环、固定定位块、轴向电机、齿轮、轴向调节螺栓、活动定位块、棘轮机构、棘轮电机、活动铰连、感应加热圈组成。

本发明所述的感应加热焊接方法是：

a、两根待焊接的钢管管口用机械加工的方法将管口平整，保证平整后的管口垂直于钢管中心轴线；

b、将钢管焊接机放置在两根待焊接钢管内，操作操作盒面板上的按钮，启动钢管焊接机，行走机构驱动钢管焊接机在管内运动，检测到焊接作业位置时，行走机构停止运动，随即行走机构的电磁制动器动作，以摩擦力将一台钢管焊接机暂时固定在一根钢管的管口处；

c、操作这一台钢管焊接机定位器的定位电机旋转，将定位块推出，定位块与管壁之间的摩擦力将这一台钢管焊接机稳定地固定在钢管管口处，此时，另一台钢管焊接机已进入另一根钢管内；

d、操作另一台钢管焊接机定位器的定位电机旋转，将定位块推出，定位块与管壁之间的摩擦力将另一台钢管焊接机稳定地固定在另一根钢管管口处，由于两台钢管焊接机通过螺旋机构或焊接液压缸半刚性滑动连接，因此两根钢管的管口同心地连接在一起，并具有一定的间隙；

e、将外对口感应加热器安装在两根钢管的管口处，一台感应加热电源连接管口中心两侧感应加热圈的超音频变压器或高频变压器，另一台感应加热电源连接管口中心感应加热圈超音频变压器或高频变压器；

f、启动安装在外对口感应加热器上的电动砂轮机，电动砂轮机沿两根钢管管口处旋转清理管口附锈；

g、操作安装在另一台钢管焊接机上的螺旋机构或焊接液压缸，两台钢管焊接机相对滑动移动，两个管口紧密接触；

h、启动一台感应加热电源，使管口中心两侧的感应加热圈对管口加热预热，两台钢管焊接机继续相对滑动，两个管口以一定的压力接触；

i、保持钢管焊接机继续相对滑动，两个管口以一定的压力接触；

j、启动另一台感应加热电源，管口中心的感应加热圈将两个管口在短时间内加热到呈塑性状态；

k、再次启动钢管焊接机上的螺旋机构或焊接液压缸施以一定的压力，把两根钢管焊接在一起；

l、调整感应加热电源输出功率后，再次启动感应加热电源向外对口感应加热器供电，对焊接后的管口进行热处理。

采用本发明的感应加热焊接方法和焊接设备——钢管焊接机、外对口感应加热器，实现了钢管对接焊管口整体同时焊接。由于钢材没有熔化，没有使用填充金属，因此焊缝不会出现夹渣、气孔等缺陷，提高了焊接质量。由于管口是一起同时焊接，提高了焊接生产效率，降低了焊接成本；有利于改善生产劳动条件，把工人从繁重的劳动中解脱出来，降低工人的劳动强度；焊接设备钢管焊接机和外对口感应加热器分体重量轻、便于移动，装配后结构紧凑，可根据钢管的直径改变焊接设备组成，使完成焊接作业柔性化。以固化在焊接控制器内的控制软件，控制钢管焊接机自动进行焊接作业，降低了钢管焊接机的价格，使这一具有较高科技含量的低成本自动化产品能在中、小型企业内得到广泛的应用和推广。

附图说明

以下结合附图对本发明的实施例进行具体描述：

图1是采用本发明的钢管焊接机的主视图。

图2是采用本发明的钢管焊接机左视图。

图3是采用本发明的钢管焊接机操作盒小车的主视图。

图4是采用本发明的外对口感应加热器的视图。

图1中1是操作盒连接铰链，2是动力电源，3是行走电机，4是定位电机，5是压紧轮，6是电磁制动器，7是行走轮，8是连接短套，9是定位盘，10是定位块，11是齿轮安装板，12是螺旋机构或焊接液压缸，13是管道，14是导向轮。

图2中10是定位块，9是定位盘，8是连接短套，5是压紧轮，2是动力电源，4是定位电机，7是行走轮，13是管道，14是导向轮。

图3中15是操作盒，16是小车行走轮，17是小车平板，19是液压站。

图4中20是活动铰链，21是支撑轮，22是对口器圆环四，23是活动定位块，24是超音频变压器或高频变压器，25是行走电机，26是感应加热圈，27是导轨，28是棘轮机构，29是焊接控制器，30是轴向电机，31是固定定位块。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，操作盒小车与定位电机安装板铰链链接，操作盒安装在小车上，操作盒控制电缆沿小车分别与行走电机、定位电机、电磁铁、焊接控制器连接。

由图可见，钢管焊接机由减速齿轮组、转盘、齿轮安装板、电磁离合器、定位块、连接板、定位块导管、定位盘、锥形定位盘、花键轴、滚动轴承、连接短套、定位电机组成。行走机构由导向轮、压紧轮、行走轮、行走电机、行走减速器、电磁制动器组成。导向轮安装在定位器的前端，压紧轮安装在定位器的后端，行走轮安装在行走减速器输出轴的两端，固定在定位电机安装板的下面，电磁制动器安装在定位电机的上面。动力电源安装在定位电机安装板的上面。

定位器由减速齿轮组、转盘、齿轮安装板、定位块、连接板、定位块导管、锥形定位盘、滚动轴承、花键轴、连接短套、定位电机组成。

定位电机为直流电机，采用符合国家电气标准的元件。

减速齿轮组采用钢质材料加工，六组均为平面直齿外圆齿轮。

转盘采用钢质材料加工，形状为圆板形，为平面直齿内圆齿轮。

齿轮安装板采用钢质材料加工，形状为圆板形，齿轮安装板中心加工安装滚动轴承的孔，同半径小圆周上加工三个对称的成行星结构的齿轮轴滚动轴承孔，同半径大圆周上加工三个对称的成行星结构的齿轮轴滚动轴承孔。

电磁离合器由推力轴承、固定衡铁、磁力线圈、平面推力轴承、主动摩擦片、从动摩擦片、从动外壳、推力螺母组成。平面推力轴承、主动摩擦片、从动摩擦片选用标准元件，固定衡铁为厚壳圆柱形，磁力线圈安装在固定衡铁内；从动外壳为圆柱厚壳形，圆柱厚壳形加工有槽沟，从动摩擦片的外齿嵌入在槽沟内，从动外壳加工有一段螺纹轴，轴的内孔嵌入滑动轴承。推力螺母采用铜质材料加工，外圆柱面加工花键。

定位块采用钢质材料加工，截面形状为矩形，一端加工有内螺纹孔，一端加工有连接孔，定位块为多组。

定位块导管采用钢质材料加工，截面形状为矩形，矩形边加工有安装螺栓孔，定位导管为多组。

定位盘采用钢质材料加工，形状为圆板形，圆板上加工有多组安装定位导管的螺纹孔，与齿轮安装板连接的螺纹孔。

连接板采用钢质材料加工，板的两端分别加工连接圆孔，其中一个圆孔为椭圆形，连接板为多组。

锥形定位盘采用钢质材料加工，内孔加工花键，外圆周面加工有多组销子耳。

滚动轴承为推力轴承，采用国家标准元件。

花键轴采用钢质材料加工，前端加工安装推力轴承的凸肩，紧接加工一段外花键，一段安装轴承的轴和一段锁紧轴承的外螺纹，花键轴内孔加工键槽。

连接短套采用钢质材料加工，套内加工安装推力轴承的孔，与推力螺母外花键滑动连接的内花键槽。

定位器的装配：齿轮安装板是一个安装基体，在齿轮安装板中心轴承安装孔内装入滚动轴承，三个对称的齿轮轴分别装配滚动轴承，滚动轴承安装到齿轮安装板上同半径小圆周上的三个对称的成行星结构的滚动轴承孔里，这三个齿轮轴的两端经键连接安装上齿轮。另外三个对称的齿轮轴分别装配滚动轴承，滚动轴承安装到齿轮安装板上同半径大圆周上的三个对称的成行星结构的滚动轴承孔里，这三个齿轮轴的两端经键连接安装上齿轮。齿轮安装板中心安装转盘电机，转盘电机轴上安装的齿轮和同半径小圆周上安装的齿轮啮合，同半径大圆周上的齿轮轴安装的齿轮和齿轮盘内齿啮合。定位盘是另一个安装基体，定位块导管用螺栓安装在定位盘上，定位块的一端用销子连接连接板的一端。连接短套用螺栓安装到定位盘上，推力轴承安装到连接短套的安装孔里，花键轴安装到推力轴承内，花键轴上依次安装锥形定位盘、从动外壳、主动摩擦片、平面推力轴承、磁力线圈和固定衡铁。其中，锥形定位盘的多组销子耳用销子分别与多组连接板的另一端连接，从动外壳的螺纹部分旋入推力螺母，主动摩擦片与从动摩擦片相隔安装，主动摩擦片的内齿插入花键轴的花键槽内。固定衡铁安装推力轴承后，通过推力轴承固定在花键轴上，定位电机经花键套连接花键轴，定位电机外圆周盘用螺栓与连接短套连接。定位盘与齿轮安装板采用止扣对中螺栓连接，连接时，花键轴另一端插入齿轮安装板上安装的滚动轴承内，用螺母锁住。

行走机构由导向轮、压紧轮、行走轮、电磁制动器组成，行走电机、电磁制动器采用国家标准元件。

导向轮由导向轮子、导向轮子支架组成，导向轮子外圆为圆弧形，外包橡胶。导向轮子支架分别安装在定位盘上。

行走轮由行走轮子、行走轮子支架、滚动轴承、行走电机、行走减速器组成。行走减速器为蜗轮、蜗杆结构，蜗轮为双输出轴。行走轮子支架安装在定位电机安装板上，中心孔内嵌滚动轴承，蜗轮的双输出轴插入滚动轴承后经键连接安装行走轮子。行走轮子外圆为圆弧形，外包橡胶。行走电机安装在定位电机安装板上，电机轴与蜗杆经花键连接。

压紧轮由压紧轮子、压紧轮子支架、光杆、弹簧、螺母组成。压紧轮子外圆为圆弧形，外包橡胶。光杆的一端焊接在压紧轮子支架上，光杆的另一端加工螺纹，弹簧套装在光杆上，用螺母锁住。四个压紧轮子支架分别安装在定位电机上。

电磁制动器由刹车电磁铁、刹瓦、刹车电磁铁支架组成。刹车电磁铁装入刹车电磁铁支架内，刹车电磁铁支架用螺栓安装在定位电机上，刹瓦外表面粘贴刹车带后，用螺钉安装在刹车电磁铁的活动衡铁上。

动力电源由两组24V蓄电池组成，安装在定位电机安装板的上面，蓄电池的正、负极经电缆接入操作盒。

操作盒小车由小车行走机构、小车平板、操作盒组成。小车行走机构与定位器的行走机构相同安装在小车平板下，小车平板为框形结构，一端与定位电机安装板铰链连接。操作盒为矩形立体体，面板与盒体铰链连接。面板上部安装电源、行走电机正转、行走电机反转、电磁铁、定位电机正转、定位电机反转工作指示灯，面板下部对应安装电源、行走电机正转、行走电机反转、刹车电磁铁、定位电机正转、定位电机反转、焊接控制按钮，其中电源、焊接控制按钮带自锁。盒体内安装两只旋入式保险器，行走电机正转、反转接触器各一只，定位电机正转、反转接触器各一只。操作盒主电路接线是：动力蓄电池的正、负极经电缆进入操作盒，正、负极分别接旋入式保险器的一端，旋入式保险器的另一端依次分别接行走电机正转、反转接触器、定位电机正转、反转接触器的主触头的一端，主触头的一端依次分别接行走电机、定位电机，其中反转接触器接线需正、负极交叉接。刹车电磁铁线圈经行走电机正转、反转接触器的辅助触头串联接入动力蓄电池的正、负极。操作盒控制电路接线是：电源按钮的一端接动力蓄电池的正极，另一端作为控制正极。行走电机正转、反转接触器，定位电机正转、反转接触器的线圈，分别串联常开按钮连接于控制正极和动力蓄电池负极之间。电源指示灯连接控制正极和动力蓄电池的负极；行走电机正转、反转指示灯，定位电机正转、定位电机反转指示灯，分别并联在行走电机正转、反转，定位电机正转、反转接触器线圈的两端；刹车电磁铁指示灯并联在电磁铁线圈两端；因行走电机正转、反转，定位电机正转、反转都是单步操作，控制电路上不设置互锁电路。

由图4可见，外对口感应加热器由对口器圆环、固定定位块、径向调节螺栓、轴向电机、齿轮、轴向调节螺栓、活动定位块、棘轮机构、棘轮电机、活动铰连、焊接控制器、感应加热圈、超音频变压器组成。外对口感应加热器的对口器圆环一和对口器圆环二与十二个固定定位块通过精确制作、焊接组对在一起构成半个外对口器，在中分面处分开，棘轮机构安装在中分面处的一端，由对口器圆环一和对口器圆环二构成的内圆面内，活动铰连焊接在中分而处的另一端；轴向电机、齿轮安装在对口器圆环一的侧面，轴向调节螺栓旋入固定定位块内的螺母；对口器圆环三和对口器圆环四与十二个活动定位块通过精确制作、焊接组对在起构成另外半个外对口器，在中分面处分开，棘轮机构安装在中分面处的一端，由对口器圆环三和对口器圆环四构成的内圆面内，活动铰链焊接在中分面处对应棘轮机构的一端，对口器圆环三、对口器圆环四的外圆面上用螺栓安装导轨：两半外对口器通过固定定位块内的轴向调节螺栓，旋入活动定位块内的轴向调节螺母连接为一体构成外对口器。活动定位块和固定定位块相邻处构成一个V形槽，便于安装感应加热圈。感应加热圈用绝缘板固定，用螺栓安装在对口器圆环二、对口器圆环三之间构成外对口感应加热器。

对口器圆环一、对口器圆环二、对口器圆环三、对口器圆环四具有相同的结构，其截面形状为

形的角钢形状，对口器圆环一、四为整个圆环形，对口器圆环二、对口器圆环三为一段一段的圆弧形。其中，对口器圆环一的侧面加工有轴向电机安装螺纹孔和齿轮安装孔；对口器圆环一焊接在固定定位块的阶梯形端，对口器圆环二分段与固定定位块的斜形端焊接。对口器圆环三分段与活动定位块的斜形端焊接，对口器圆环四与活动定位块的槽形端焊接。

固定定位块截面形状为矩形，一端加工为斜形，另一端加工为阶梯形。内部加工有轴向调节螺母，内嵌有燕尾形沟槽。

活动定位块截面形状为矩形，一端加工为斜形，另一端加工为槽形，槽形部位加工有径向调节螺母，径向调节螺栓旋入螺母内，内部加工有轴向调节螺母，内嵌有燕尾形沟槽。

轴向调节螺栓采用铜质材料加工，一端加工花键，紧靠花键处加工一段螺纹和一段光杆，另一端再加工一段螺纹。轴向电机用螺栓安装在对口器圆环一的侧面，轴端齿轮与齿轮啮合，齿轮轴内孔以花键连接轴向调节螺栓的一端。

支撑轮由轮子、轮子支架、螺杆、螺母、手轮、支架组成。轮子为内陷腰形，外包橡胶安装在轮子支架内，螺杆一端焊接在轮子支架上，支架内嵌入螺母，螺母外圆焊接手轮。“四个支撑轮支架通过焊接分别安装在对口器圆环一、对口器圆环四上”。

行走轮的结构和支撑轮一样，一个行走轮支架通过焊接固定在对口器圆环一上，另一个行走轮支架通过焊接固定在对口器圆环四上，轴向电机与行走轮同轴连接。

活动铰连为插入可拆式，由圆柱销、弧形铰连板组成，焊接在外对口器圆环中分面处的一端。

棘轮机构由棘轮轴、棘轮板、棘轮、棘爪、棘轮电机、锁紧螺母和螺杆、锁紧轴、锁紧杆组成。棘轮轴安装在外对口器圆环中分面开口处的一边，棘轮板通过键连接安装在外对口器圆环内的棘轮轴上，棘轮通过键连接安装在对口器圆环侧面上的棘轮轴上，棘爪安装在外对口器侧面上与棘轮啮合，棘轮电机安装在对口器圆环内，电机轴以花键连接锁紧螺杆，锁紧螺母一端与锁紧螺杆旋合，另一端与棘轮板铰链连接。锁紧轴安装在外对口器圆环中分面开口处的另一边，锁紧杆的一端套装在锁紧轴上，另一端与棘轮板铰链连接。

感应加热圈用矩形截面铜管制作，长宽比2∶1，加工成两个半圆环形。两个半圆环形的一端用软导线连接，另两端分别连接超音频变压器。感应加热圈固定在绝缘板上，绝缘板用螺钉安装在对口器圆环二与对口器圆环三之间，本实施例中采用三个感应加热圈。

焊接控制器由单片机系统、输入接口电路、输出功率驱动电路组成。单片机系统的单片机芯片选用8031，可编程输入输出接口芯片选用8255，地址锁存器选用74LS373，地址译码器选用74LS138，程序存贮器选用2764。输入接口电路四组，以一组为例，光电藕合隔离选用4N25，输入端口光电检测选用TIO20，输入插口选用单列三脚插座。输出功率驱动电路十组，以一组为例，光电藕合隔离选用两只4N25，集成驱动选用74LS06，开关控制管选用TIP127，输出插口选用单列五脚插座。设置启动、停止按钮，两只指示灯，一只接入单片机系统，一只接入输出功率驱动系统。单片机系统，两组光电藕合检测器的输入接口电路，两组双列二十四脚插座制作在主电路板上，安装在焊接控制器盒内，焊接控制器盒安装在定位电机安装板上。两组光电检测器的输入接口电路，六组直流电机，两组开关控制、输出功率驱动电路，都分别单独制作单元电路板，使其具有可换性，便于维修。在选定单片机芯片、输入输出接口芯片、地址锁存器、地址译码器、程序存贮器后，地址总线、数据总线、控制总线、片选信号连接，本专业的技术人员可按规定连接。仅对可编程输入输出接口8255的地址分配，和输入接口、输出功率驱动单元电路作说明。8255的每一路输入、输出端口均经光电藕合隔离与外围电路连接。8255的PA0至PA7口作直流电机正转控制(定位电机、行走电机、轴向电机、棘轮电机)，PB0至PB7作直流电机反转控制(定位电机、行走电机、轴向电机、棘轮电机)；PC0至PC2口作开关控制(刹车电磁铁、刹车液压缸)；PC3口接光电藕合检测器，PC4口接光电藕合检测器，8255的其它输入、输出端口预留。输出功率驱动单元电路板，都具有相同的电路结构：8255端口输出的信号接光电藕合4N25，经隔离后的信号接集成驱动74LS06的一个单元，推动一只开关放大管TIP127，开关放大管TIP127控制交流接触器的线圈得电、断电，使交流接触器主触头通、断，交流接触器的主触头使直流电机或刹车电磁铁得电、断电动作。焊接控制是基于单片机的全软件开环控制，由固化的焊接程序控制，焊接控制器具有两种功能：作可编程控制器对完成焊接过程作顺序控制；在各个工序中，对执行元件作小信号输出控制，作直流电机或液压马达正转、反转控制，刹车电磁铁或刹车液压缸通电、断电控制。焊接控制器还具有另一种功能：输入信号经输入接口电路输入单片机系统，单片机系统输出的控制信号，经输出功率驱动电路直接驱动直流电机，或经输出功率驱动电磁铁。焊接控制器为模块结构，输出的控制信号通过插座和插头，可以快速并联连接到定位电机、行走电机、刹车电磁铁的交流接触器线圈上，或轴向电机、棘轮电机的交流接触器线圈上，以适应管内焊接方式或管外焊接方式。

焊接控制器电源采用两组蓄电池分别供电，安装在定位电机安装板上。一组电压为12V的蓄电池供单片机系统，一组电压为24V的蓄电池供输入接口电路、输出功率驱动电路，将单片机系统和输入接口电路、输出功率驱动电路从电路上分隔开。

采用感应加热焊接方式进行管子自动焊接有两种方式。

1、以管内焊接方式进行自动焊接

在第一台钢管焊接机定位器的前端安装螺旋机构的螺母，螺母的外圆周加工花键，第二台钢管焊接机定位器的前端安装螺母导向筒，螺母导向筒的内圆周面加工花键槽。将第二台钢管焊接机的花键轴的螺纹旋入第一台钢管焊接机定位器前端安装的螺母，第一台钢管焊接机定位器前端安装的螺母的外圆周面花键，插入第二台钢管焊接机定位器的前端安装的螺母导向筒内的花键槽内，两台钢管焊接机通过定位器前端安装的螺旋机构的螺母、螺母导向筒和花键轴螺纹连接在一起。焊接控制器通过插座和插头，并联连接到定位电机、行走电机、刹车电磁铁的交流接触器线圈上。将钢管焊接机放置在管道内，按电源按钮，电磁制动器得电动作，使钢管焊接机制动；按行走电机正转按钮，电磁制动器失电不制动，钢管焊接机移动到生产作业处，电磁制动器重新得电动作，使钢管焊接机制动；按定位电机正转按钮，定位器上的定位块伸出，定位块与管壁之间的摩擦力将钢管焊接机固定在管内；将外对口感应加热器安装在管口处，一台感应加热电源连接管口中心两侧感应加热圈的超音频变压器或高频变压器，另一台感应加热电源连接管口中心感应加热圈超音频变压器或高频变压器。启动电动砂轮机对管口除锈后，焊接过程由焊接控制器控制：

a、启动钢管焊接机上的定位电机正转，使螺旋机构运动，两台钢管焊接机相对滑动移动，两个管口紧密接触；

b、启动一台感应加热电源，使管口中心两侧的感应加热圈对管口加热预热，两台钢管焊接机继续相对滑动，两个管口以一定的压力接触；

c、保持钢管焊接机继续相对滑动，两个管口以一定的压力接触；

d、启动另一台感应加热电源，管口中心的感应加热圈将两个管口在短时间内加热到呈塑性状态；

e、再次启动钢管焊接机上的定位电机，使螺旋机构施以一定的压力，把两根钢管焊接在一起；

f、调整感应加热电源输出功率后，再次启动感应加热电源向感应加热器供电，对焊接后的管口进行热处理。

焊接完毕，按定位电机反转按钮，定位器上的定位块收回，按行走电机反转按钮，电磁制动器失电不制动，钢管焊接机从管内退出。

2、以管外焊接方式进行自动焊接

将外对口感应加热器安装在管口处，一台感应加热电源连接管口中心两侧感应加热圈的超音频变压器或高频变压器，另一台感应加热电源连接管口中心感应加热圈超音频变压器或高频变压器。焊接控制器通过插座和插头，并联连接到轴向电机、棘轮电机的交流接触器线圈上，启动电动砂轮机对管口除锈后，焊接过程由焊接控制器控制：

a、启动外对口加热器上的轴向电机正转，使轴向调节螺栓运动，两半外对口加热器相对滑动移动，两个管口紧密接触；

b、启动一台感应加热电源，使管口中心两侧的感应加热圈对管口加热预热；两半外对口加热器继续相对滑动，两个管口以一定的压力接触；

c、保持两半外对口加热器相对滑动，两个管口以一定的压力接触；

d、启动另一台感应加热电源，管口中心的感应加热圈将两个管口在短时间内加热到呈塑性状态；

e、再次启动的轴向电机正转，使轴向调节螺栓施以一定的压力，把两根钢管焊接在一起；

f、调整感应加热电源输出功率后，再次启动感应加热电源向感应加热器供电，对焊接后的管口进行热处理。

焊接完毕，启动外对口感应加热器上的轴向电机反转，棘轮电机反转，将外对口感应加热器从管子上取下来。

实施例2

钢管焊接机的基本结构和第一个实施例完全相同，只是将定位电机、行走电机换为定位液压马达、行走液压马达，定位液压马达、行走液压马达与减速齿轮组的连接方式不变；刹车电磁铁换为刹车液压缸，刹车液压缸活塞杆头端与刹车闸瓦的连接方式不变；控制定位电机、行走电机、电磁铁的接触器主触头，分别改接在三位四通电磁换向阀的电磁铁线圈上，对定位液压马达、行走液压马达和刹车液压缸进行控制。连接两台钢管焊接机的螺旋机构改换为焊接液压缸，增加一支三位四通电磁换向阀控制焊接液压缸。

操作盒小车上安装由直流电机、液压泵、溢流阀、电磁换向阀、油箱组成的液压站。液压油箱是液压站的安装基体：直流电机、液压泵经联轴器同轴连接安装在液压油箱上，溢流阀、电磁换向阀也安装液压油箱上。液压油经滤网连接液压泵进油口，液压泵的出油口并联连接溢流阀对输出液压进行调整，调整后的液压油经油管分别连接到定位液压马达、行走液压马达、刹车液压缸、焊接液压缸的电磁换向阀的进油口，电磁换向阀的出油口经油管连接到液压油箱。定位液压马达电磁换向阀上的另两个油口，经高压软管连接定位液压马达的进、出油口；行走液压马达电磁换向阀上的另两个油口，经高压软管连接行走液压马达的进、出油口；刹车液压缸电磁换向阀上的另两个油口，经高压软管连接刹车液压缸的进、出油口；焊接液压缸电磁换向阀上的另两个油口，经高压软管连接焊接液压缸的进、出油口。

在第一台钢管焊接机的前端安装液压缸筒，精加工的液压缸筒外圆柱面的两端分别内嵌“O”型密封圈；第二台钢管焊接机定位器的前端同轴安装液压缸筒和活塞，第二台钢管焊接机的活塞装入第一台钢管焊接机液压缸筒内；此时，第一台钢管焊接机液压缸筒也被装入第二台钢管焊接机的液压缸筒内，液压缸筒与活塞之间都采用“O”型密封圈密封。这样，两台钢管焊接机通过液压缸筒、活塞既连接在一起，又构成了焊接液压缸。在第二台钢管焊接机的液压缸筒上加工进、出油口，加工的进、出油口直通第一台钢管焊接机的液压缸筒。

以管内焊接方式进行自动焊接时，将钢管焊接机放置在管道内，按电源按钮，刹车液压缸得电动作，使钢管焊接机制动；按行走液压马达正转按钮，刹车液压缸失电不制动，钢管焊接机移动到生产作业处，刹车液压缸重新得电动作，使钢管焊接机制动；按定位液压马达正转按钮，定位器上的定位块伸出，定位块与管壁之间的摩擦力将钢管焊接机固定在管内；将外对口加热器安装在管口处，一台感应加热电源连接管口中心两侧感应加热圈的超音频变压器或高频变压器，另一台感应加热电源连接管口中心感应加热圈超音频变压器或高频变压器。启动电动砂轮机对管口除锈后，焊接过程由焊接控制器控制：

a、启动钢管焊接机上的焊接液压缸，使活塞杆运动，两台钢管焊接机相对滑动移动，两个管口紧密接触；

b、启动一台感应加热电源，使管口中心两侧的感应加热圈对管口加热预热，两台钢管焊接机继续相对滑动，两个管口以一定的压力接触；

c、保持钢管焊接机继续相对滑动，两个管口以一定的压力接触；

d、启动另一台感应加热电源，管口中心的感应加热圈将两个管口在短时间内加热到呈塑性状态；

e、再次启动钢管焊接机上的焊接液压缸，使液压缸施以一定的压力，把两根钢管焊接在一起；

f、调整感应加热电源输出功率后，再次启动感应加热电源向感应加热器供电，对焊接后的管口进行热处理。

焊接完毕，按定位液压反转按钮，定位器上的定位块收回，按行走液压马达反转按钮，刹车液压缸失电不制动，钢管焊接机从管内退出。

以上所述的仅是采用本发明原理，实现以感应加热焊接方式，从钢管内、钢管外对钢管进行自动焊接的优化实施例。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，以至开发出其它的机电一体化产品，也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种实现钢管对接焊自动焊接的感应加热焊接方法，所述的感应加热焊接方法包括：

a、两根待焊接的钢管管口用机械加工的方法将管口平整，保证平整后的管口垂直于钢管中心轴线；

b、将钢管焊接机放置在两根待焊接钢管内，操作操作盒面板上的按钮，启动钢管焊接机，行走机构驱动钢管焊接机在管内运动，检测到焊接作业位置时，行走机构停止运动，随即行走机构的电磁制动器动作，以摩擦力将一台钢管焊接机暂时固定在一根钢管的管口处；

c、操作这一台钢管焊接机定位器的定位电机旋转，将定位块推出，定位块与管壁之间的摩擦力将这一台钢管焊接机稳定地固定在钢管管口处，此时，另一台钢管焊接机已进入另一根钢管内；

d、操作另一台钢管焊接机定位器的定位电机旋转，将定位块推出，定位块与管壁之间的摩擦力将另一台钢管焊接机稳定地固定在另一根钢管管口处，由于两台钢管焊接机通过螺旋机构或焊接液压缸半刚性滑动连接，因此两根钢管的管口同心地连接在一起，并具有一定的间隙；

e、将外对口感应加热器安装在两根钢管的管口处，一台感应加热电源连接管口中心两侧感应加热圈的超音频变压器或高频变压器，另一台感应加热电源连接管口中心感应加热圈超音频变压器或高频变压器；

f、启动安装在外对口感应加热器上的电动砂轮机，电动砂轮机沿两根钢管管口处旋转清理管口附锈；

g、操作安装在另一台钢管焊接机上的螺旋机构或焊接液压缸，两台钢管焊接机相对滑动移动，两个管口紧密接触；

h、启动一台感应加热电源，使管口中心两侧的感应加热圈对管口加热预热，两台钢管焊接机继续相对滑动，两个管口以一定的压力接触；

i、保持钢管焊接机继续相对滑动，两个管口以一定的压力接触；

j、启动另一台感应加热电源，管口中心的感应加热圈将两个管口在短时间内加热到呈塑性状态；

k、再次启动钢管焊接机上的螺旋机构或焊接液压缸施以一定的压力，把两根钢管焊接在一起；

l、调整感应加热电源输出功率后，再次启动感应加热电源向外对口感应加热器供电，对焊接后的管口进行热处理。

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