RU2120365C1 - Method of and device for making of pipes by laser welding of longitudinal seams - Google Patents

Method of and device for making of pipes by laser welding of longitudinal seams Download PDF

Info

Publication number
RU2120365C1
RU2120365C1 RU97116489A RU97116489A RU2120365C1 RU 2120365 C1 RU2120365 C1 RU 2120365C1 RU 97116489 A RU97116489 A RU 97116489A RU 97116489 A RU97116489 A RU 97116489A RU 2120365 C1 RU2120365 C1 RU 2120365C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plane
alignment
edges
tubular workpiece
tubular
Prior art date
Application number
RU97116489A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97116489A (en
Inventor
Юрий Степанович Комиссарчук
Артем Михайлович Энгоян
Original Assignee
Юрий Степанович Комиссарчук
Артем Михайлович Энгоян
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Степанович Комиссарчук, Артем Михайлович Энгоян filed Critical Юрий Степанович Комиссарчук
Application granted granted Critical
Publication of RU2120365C1 publication Critical patent/RU2120365C1/en
Publication of RU97116489A publication Critical patent/RU97116489A/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0838—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt
    • B23K26/0846—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt for moving elongated workpieces longitudinally, e.g. wire or strip material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/083—Supply, or operations combined with supply, of strip material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
    • B23K26/262—Seam welding of rectilinear seams of longitudinal seams of tubes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; welding of pipes. SUBSTANCE: method comes to forming tubular blank 1 form strip 2 by bending its edges relative to symmetry plane 4 with simultaneously moving strip 2 in direction of its longitudinal axis. Edges of tubular blank 1 are moved to each other till they meet in plane 5. Laser beam 6 is directed along symmetry plane to point of edge alignment at acute angle to longitudinal axis. When shaping tubular blank 1, it is made elliptical in cross section, one axis of cross section being aligned with symmetry plane. Simultaneously tubular blank 1 is bent in longitudinal direction along arc to make it acquire a view of sector of torus with elliptical shape in cross section before alignment plane 5 and with longitudinal slot of wall. Laser source 15 has focusing system 16. Stands 17, 18, 19, 20 of moulding mill are made of shaped rollers 21. Welding stand is furnished with rolls. Shaped rollers 21 of stands 17, 18, 19, 20 are installed over arc and are made for bending tubular blank 1 along longitudinal axis so that tubular blank 1 coming out of stand 20 has shape of sector of torus with elliptical cross section and longitudinal slot in wall. Rolls of welding stand are installed for clamping tubular blank 1 in alignment plane 5. EFFECT: enhanced quality of welding joint, simplified design of device. 13 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к изготовлению продольношовных труб малого диаметра с малыми толщинами стенок. The invention relates to the field of engineering, mainly to the manufacture of longitudinally-welded pipes of small diameter with small wall thicknesses.

Методы сварки продольношовных тонкостенных труб лазером позволяют получить сварные швы высокого качества, но в то же время все известные методы имеют некоторые недостатки. Особенные трудности возникают при изготовлении труб малого диаметра. Laser welding methods for longitudinally welded thin-walled pipes allow to obtain high-quality welds, but at the same time, all known methods have some drawbacks. Particular difficulties arise in the manufacture of pipes of small diameter.

Известен способ сварки продольношовных труб, включающий формирование трубчатой заготовки из полосы сгибанием ее краев относительно их плоскости симметрии, проходящей через продольную ось полосы, при одновременном перемещении полосы в направлении ее продольной оси, причем трубчатую заготовку ориентируют так, что упомянутая плоскость симметрии пространственно расположена в вертикальной плоскости, совмещение краев трубчатой заготовки путем ее сжатия, осуществляемое в плоскости совмещения, которая ортогональна упомянутой плоскости симметрии трубчатой заготовки, направление по плоскости симметрии луча лазера с наружной стороны трубчатой заготовки в точку совмещения ее краев (PCT, A, WO 88/08353). A known method of welding longitudinal seam pipes, including the formation of a tubular workpiece from a strip by bending its edges relative to their plane of symmetry passing through the longitudinal axis of the strip, while moving the strip in the direction of its longitudinal axis, the tubular workpiece being oriented so that said plane of symmetry is spatially spatially vertical plane, the alignment of the edges of the tubular workpiece by compression, carried out in the alignment plane, which is orthogonal to the plane with mmetrov tubular blank, the direction along the plane of symmetry of the laser beam from the outside of the tubular blank to the point of its overlapping edges (PCT, A, WO 88/08353).

В этом способе используют поляризованный луч, причем параллельный луч лазера направляют перпендикулярно плоскости совмещения на линию стыка свариваемых краев. Плоскость колебаний электрического вектора поля ориентируется вертикально к плоскости совмещения и параллельно в вертикальной плоскости к плоскости стыка краев трубчатой заготовки. Поляризованный лазерный луч при прохождении между краями трубчатой заготовки параллельно направлению их движения почти полностью на них отражается и проникает в точку совмещения краев. Направленный в угол лазерный луч обеспечивает при большом КПД оплавление свариваемых краев и образует плазму, поглощающую лазерное излучение. Принципиально возможно использование лазерного излучения почти без потерь, поскольку сфокусированный лазерный луч направляется в точку совмещения краев трубчатой заготовки, расположенную в углу их стыка. Другим из преимуществ способа для изготовления тонкостенных труб является то, что за счет выбора указанного направления луча лазера протяженная стенка трубчатой заготовки выполняет роль своеобразной подложки, препятствуя повреждению стенке, расположенной противоположной сварному шву, а также образованию грата. In this method, a polarized beam is used, the parallel laser beam being directed perpendicular to the alignment plane to the junction line of the edges to be welded. The plane of oscillations of the electric field vector is oriented vertically to the alignment plane and parallel to the vertical plane to the junction plane of the edges of the tubular workpiece. When a polarized laser beam passes between the edges of a tubular workpiece parallel to the direction of their movement, it is almost completely reflected on them and penetrates to the point where the edges coincide. The laser beam directed to the corner provides at high efficiency the fusion of the welded edges and forms a plasma that absorbs laser radiation. In principle, it is possible to use laser radiation with almost no loss, since the focused laser beam is directed to the point of alignment of the edges of the tubular workpiece located in the corner of their junction. Another of the advantages of the method for manufacturing thin-walled pipes is that by choosing the indicated direction of the laser beam, the extended wall of the tubular blank acts as a kind of substrate, preventing damage to the wall located opposite the weld, as well as the formation of burrs.

Способу характерны следующие ограничения. Необходимость высокой точности наведения лазерного луча вдоль плоскости симметрии, т.к. при отклонениях возможно полное отражение луча лазера от краев трубчатой заготовки с выходом его в противоположном направлении, при этом лазерный луч не достигнет точки совмещения кромок. Сближение же краев трубчатой заготовки по оптимальной траектории трудно выполнимо. The method is characterized by the following limitations. The need for high precision guidance of the laser beam along the plane of symmetry, because with deviations, a complete reflection of the laser beam from the edges of the tubular workpiece with its exit in the opposite direction is possible, while the laser beam does not reach the point where the edges coincide. The convergence of the edges of the tubular workpiece along the optimal path is difficult to do.

Для полного прогрева свариваемых краев по толщине необходим охват нагреваемых поверхностей сфокусированным лазерным лучом, и тот должен иметь эллиптическую форму поперечного сечения с большой осью эллипсса, равной толщине краев стенки трубчатой заготовки. Это требует применения специальной оптики. Поэтому для каждой толщины стенки трубчатой заготовки требуется своя, соответствующая толщине металла фокусирующая система. В настоящее время получение фокусирующей оптики таких размеров, чтобы ее можно было установить в продольной прорези стенки трубчатой заготовки, проблематично. For a complete heating of the edges to be welded along the thickness, it is necessary to cover the heated surfaces with a focused laser beam, and this should have an elliptical cross-section with a large axis of the ellipse equal to the thickness of the edges of the wall of the tubular billet. This requires the use of special optics. Therefore, for each wall thickness of the tubular billet, a focusing system corresponding to the thickness of the metal is required. At present, obtaining a focusing optics of such dimensions that it can be installed in a longitudinal slot in the wall of a tubular workpiece is problematic.

Известен способ изготовления продольношовных труб сваркой лазером, включающий формирование трубчатой заготовки из полосы сгибанием ее краев относительно их плоскости симметрии, проходящей через продольную ось полосы, при одновременном перемещении полосы в направлении ее продольной оси, причем трубчатую заготовку ориентируют так, что упомянутая плоскость симметрии пространственно расположена в вертикальной плоскости, совмещение упомянутых краев трубчатой заготовки путем ее сжатия, осуществляемое в плоскости совмещения, которая ортогональна упомянутой плоскости симметрии трубчатой заготовки, направление по плоскости симметрии луча лазера с наружной стороны трубчатой заготовки в точку совмещения ее краев под прямым углом к продольной оси по ходу перемещения заготовки (US, A, 3539760). A known method of manufacturing longitudinal welded pipes by laser welding, comprising forming a tubular billet from a strip by bending its edges relative to their plane of symmetry passing through the longitudinal axis of the strip, while moving the strip in the direction of its longitudinal axis, the tubular billet being oriented so that the symmetry plane is spatially located in the vertical plane, the combination of the mentioned edges of the tubular workpiece by compression, carried out in the alignment plane, which ogonalna tubular blank said plane of symmetry, the direction of the plane of symmetry of the laser beam from the outside of the tubular preform to a point overlapping the edges at right angles to the longitudinal axis along the workpiece transfer (US, A, 3539760).

По сравнению с предыдущем способом этот характеризуется низким КПД, т.е. из-за наличия продольной прорези, образованной краями стенки трубчатой заготовки, часть энергии лазерного излучения не используется в сварочном процессе. Прошедшая через продольную прорезь часть лазерного излучения может стать причиной повреждения противолежащей прорези стенки трубчатой заготовки, особенно при сварке труб малого диаметра. Compared to the previous method, this one is characterized by low efficiency, i.e. due to the presence of a longitudinal slot formed by the edges of the wall of the tubular billet, part of the laser radiation energy is not used in the welding process. The part of the laser radiation that has passed through the longitudinal slot can cause damage to the opposite slot in the wall of the tubular workpiece, especially when welding pipes of small diameter.

Кроме того, круглая форма поперечного сечения луча лазера не является рациональной, т.к. энергетическая плотность фокального пятна получается хуже, чем, например, при эллиптическом луче из-за большой разницы площадей этих фигур. In addition, the round cross-sectional shape of the laser beam is not rational, because the energy density of the focal spot is worse than, for example, with an elliptical beam due to the large difference in the areas of these figures.

Известен также способ изготовления продольношовных труб сваркой лазером, включающий формирование трубчатой заготовки из полосы сгибанием ее краев относительно их плоскости симметрии, проходящей через продольную ось полосы, при одновременном перемещении полосы в направлении ее продольной оси, причем трубчатую заготовку ориентирую так, что упомянутая плоскость симметрии пространственно расположена в вертикальной плоскости, совмещение упомянутых краев трубчатой заготовки путем ее сжатия, осуществляемое в плоскости совмещения, которая ортогональная упомянутой плоскости симметрии трубчатой заготовки, направление по плоскости симметрии луча лазера с наружной стороны трубчатой заготовки в точку совмещения ее краев под острым углом к продольной оси по ходу перемещения заготовки (US, A, 3539760). There is also a known method of manufacturing longitudinal welded pipes by laser welding, comprising forming a tubular billet from a strip by bending its edges relative to their plane of symmetry passing through the longitudinal axis of the strip, while simultaneously moving the strip in the direction of its longitudinal axis, and orienting the tubular billet so that the symmetry plane is spatially located in the vertical plane, the combination of the mentioned edges of the tubular workpiece by compression, carried out in the alignment plane, which I said orthogonal plane of symmetry of the tubular blank, the direction along the plane of symmetry of the laser beam from the outside of the tubular preform to a point overlapping the edges at an acute angle to the longitudinal axis along the workpiece transfer (US, A, 3539760).

Направление луча под острым углом к продольной оси позволяет уменьшить возможность повреждения стенки, противоположной продольной прорези, и сформировать в плоскости падения круглого лазерного луча пятно эллиптической формы без применения специальной фокусирующей оптики. The direction of the beam at an acute angle to the longitudinal axis reduces the possibility of damage to the wall opposite the longitudinal slot and forms an elliptical spot in the plane of incidence of the round laser beam without the use of special focusing optics.

Ограничением этого способа, также как и предыдущих, особенно для тонкостенных труб малого диаметра (с толщиной стенки трубчатой заготовки менее 1 мм и диаметром менее 10 мм) является возникновение в процессе сварки высоких величин продольных напряжений, сжимающих или растягивающих кромки трубчатой заготовки. A limitation of this method, as well as the previous ones, especially for thin-walled pipes of small diameter (with a wall thickness of the tubular workpiece less than 1 mm and a diameter less than 10 mm) is the occurrence of high values of longitudinal stresses in the welding process, compressing or stretching the edges of the tubular workpiece.

Все указанные способы сварки также требуют высокого качества ориентировки трубчатой заготовки и лазерного луча, так допускаемые отклонения при лазерной сварке должны находиться в пределах сотых долей миллиметра. Малейшее изменение параметров процесса, например, износ механического оборудования или узлов фокусирующей системы лазерного источника отрицательно сказывается на качестве сварки особенно для тонкостенных труб малого диаметра, технологические параметры изготовления которых граничат с предельно допустимыми значениями. All of these welding methods also require high quality orientation of the tubular billet and the laser beam, so the tolerances for laser welding should be within hundredths of a millimeter. The slightest change in process parameters, for example, wear of mechanical equipment or components of a focusing system of a laser source, adversely affects the quality of welding, especially for thin-walled pipes of small diameter, the technological parameters of which are bordered by the maximum permissible values.

Известно устройство для сварки продольношовных труб лазером, содержащее лазерный источник с фокусирующей системой, по меньшей мере три клети формовочного стана, выполненные из профилированных роликов с возможностью перемещения и формирования трубчатой заготовки из полосы, причем профилированные ролики установлены с возможностью вращения вокруг своих горизонтальных осей, сварочную клеть, выполненную с возможностью совмещения продольных краев трубчатой заготовки с двух противоположных сторон относительно ее продольной оси посредством валков, причем фокусирующая система выполнена с возможностью направления пятна луча лазера в точку совмещения краев трубчатой заготовки по плоскости симметрии для них, расположенную пространственно вертикально на продольной оси трубчатой заготовки (SU, A, 1718714). A device is known for welding longitudinal tubes with a laser, containing a laser source with a focusing system, at least three stands of the molding mill, made of profiled rollers with the ability to move and form a tubular workpiece from a strip, and the profiled rollers are mounted for rotation around their horizontal axes, welding a stand made with the possibility of combining the longitudinal edges of the tubular workpiece from two opposite sides relative to its longitudinal axis the rolls, and the focusing system is configured to direct the laser beam spot to the point of alignment of the edges of the tubular workpiece along the symmetry plane for them, located spatially vertically on the longitudinal axis of the tubular workpiece (SU, A, 1718714).

Для повышения качества сварного соединения за счет коррекции положения трубчатой заготовки устройство также содержит блок измерения смещения кромок ленты и ширины зазора между ними с устройством преобразования полученных из зоны контроля сигналов в электрические, позиционные датчики и блок обработки данных для управления блоками формирования и перемещения трубы, блок трехкоординатного перемещения сварочной головки с системами управления и бесконтактного слежения за относительным положением луча и зазора между свариваемыми кромками и обработки данных, узел измерения температуры с системой обработки данных, механизм регулирования перемещения направляющих элементов и узел измерения величины осадки с системой обработки данных. To improve the quality of the welded joint by correcting the position of the tubular billet, the device also includes a unit for measuring the displacement of the edges of the tape and the width of the gap between them with a device for converting signals received from the control zone into electric, position sensors and a data processing unit for controlling the pipe forming and moving blocks, block three-coordinate movement of the welding head with control systems and non-contact tracking of the relative position of the beam and the gap between the welded edges mi and data processing, a temperature measuring unit with a data processing system, a mechanism for regulating the movement of the guide elements and a unit for measuring precipitation with a data processing system.

Устройство имеет следующие ограничения:
Несмотря на наличие блоков, позволяющих корректировать положение трубчатой заготовки в пространстве, трудно достигнуть высокого качества сварного шва, т.к. скорость образования ванны расплава для тонкостенных труб (с толщиной стенок менее 0,5 мм) выше, чем скорость функционирования корректирующих механизмов. При снижении же энергии лазерного луча уменьшается производительность.The device has the following limitations:
Despite the presence of blocks that allow you to adjust the position of the tubular workpiece in space, it is difficult to achieve high quality weld, because the rate of formation of the melt bath for thin-walled pipes (with wall thickness less than 0.5 mm) is higher than the speed of functioning of the corrective mechanisms. With a decrease in the energy of the laser beam, productivity decreases.

Большая вытяжка краев трубчатой заготовки по отношению к ее остальному сечению и, как следствие, значительные величины напряжения сжатия краев в зонах между профилированным роликами. Для тонкостенных труб это приводит к образованию складок на краях трубчатой заготовки, которые для труб с толщиной стенки менее 0,7 мм исключают возможность ведения сварочного процесса лучом лазера. A large stretch of the edges of the tubular workpiece in relation to its remaining cross section and, as a result, significant values of the compression stress of the edges in the areas between the profiled rollers. For thin-walled pipes, this leads to the formation of folds at the edges of the tubular billet, which for pipes with a wall thickness of less than 0.7 mm exclude the possibility of conducting the welding process by a laser beam.

Используемые блоки коррекции не исключают процесса вращения трубчатой заготовки при ее формировании вокруг продольной оси, а также ее смещение в направлении этой оси, поэтому точка совмещения краев трубчатой заготовки, в которую направлен луч лазера, совершает сложные пространственные колебания, при коррекции которых происходит постоянное запаздывание лазерного луча, поэтому ухудшается качество сварного продольного шва. Устройство имеет сложную конструкцию. The used correction blocks do not exclude the process of rotation of the tubular workpiece during its formation around the longitudinal axis, as well as its displacement in the direction of this axis, therefore, the point of alignment of the edges of the tubular workpiece, into which the laser beam is directed, performs complex spatial vibrations, during correction of which the laser is constantly delayed beam, therefore, the quality of the welded longitudinal seam is deteriorating. The device has a complex structure.

Из-за ограничения области над плоскостью сжатия трубчатой заготовки, в которой установлена лазерная сварочная головка, устройство не позволяет установить второй лазерный источник с собственной фокусирующей системой или источник плазмы с направленным пучком, способные воздействовать направленным потоком энергии на ту же точку совмещения, в которую направлен луч первого лазера. Поэтому устройство для предварительного нагрева краев трубчатой заготовки может быть размещено только перед плоскостью совмещения краев по ходу ее перемещения, что ухудшает качество сварочного шва, увеличивая его толщину. Due to the limitation of the region above the compression plane of the tubular workpiece in which the laser welding head is installed, the device does not allow the installation of a second laser source with its own focusing system or a plasma source with a directed beam, capable of influencing the directed energy flow at the same alignment point to which it is directed beam of the first laser. Therefore, a device for preheating the edges of the tubular workpiece can only be placed in front of the plane of alignment of the edges in the course of its movement, which affects the quality of the weld, increasing its thickness.

Устройство реализует второй вышеописанный способ направления луча лазера в точку совмещения краев трубчатой заготовки под прямым углом к ее продольной оси со всеми присущими ему ограничениями. The device implements the second method described above for directing the laser beam to the point of alignment of the edges of the tubular workpiece at right angles to its longitudinal axis with all its inherent limitations.

В основу настоящего изобретения положена задача создать способ изготовления продольношовных труб сваркой лазером, в котором трубчатая заготовка была сформирована такой, а луч лазера был направлен так, чтобы устранить возникновение в области сварки высоких величин продольных напряжений, сжимающих края трубчатой заготовки, исключить пространственное смещение точки совмещения краев трубчатой заготовки и пятна лазерного луча из-за поворота заготовки вокруг продольной оси и ее смещения вдоль продольной оси по ходу трубчатой заготовки, а также создать устройство, реализующее способ, в котором клети формовочного стана, сварочная клеть и лазерный источник с фокусирующей системой были выполнены и установлены так, чтобы повысить точность совмещения пятна лазера с точкой совмещения краев трубчатой заготовки, обеспечить возможность преобразования без применения специальной оптики круглого в поперечном сечении луча лазера в пятно эллиптической формы, обеспечить предотвращение попадания луча лазера на стенку трубчатой заготовки, противоположную продольной прорези ее краев, упростить конструкцию и таким образом повысить качество сварного соединения. The present invention is based on the task of creating a method for manufacturing longitudinal welded pipes by laser welding, in which the tubular billet was formed such that the laser beam was directed so as to eliminate the occurrence of high longitudinal stresses in the welding area, compressing the edges of the tubular billet, to eliminate the spatial displacement of the alignment point the edges of the tubular workpiece and the spot of the laser beam due to the rotation of the workpiece around the longitudinal axis and its displacement along the longitudinal axis along the tubular workpiece, and also create a device that implements a method in which the stands of the molding mill, the welding stand and the laser source with the focusing system were made and installed so as to increase the accuracy of combining the laser spot with the point of alignment of the edges of the tubular workpiece, to allow conversion without the use of special round cross-section of the laser beam in an elliptical spot, to ensure that the laser beam does not hit the wall of the tubular workpiece, opposite the longitudinal slot of its edges to simplify the design and thus improve the quality of the welded joint.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления продольношовных труб сваркой лазером, включающем формирование трубчатой заготовки из полосы сгибанием ее краев относительно их плоскости симметрии, проходящей через продольную ось полосы, при одновременном перемещении полосы в направлении ее продольной оси, причем трубчатую заготовку ориентируют так, что упомянутая плоскость симметрии пространственно расположена в вертикальной плоскости, совмещение упомянутых краев трубчатой заготовки путем ее сжатия, осуществляемое в плоскости совмещения, которая ортогональна упомянутой плоскости симметрии трубчатой заготовки, направление по плоскости симметрии луча лазера с наружной стороны трубчатой заготовки в точку совмещения ее краев под острым углом к продольной оси по ходу перемещения заготовки, согласно изобретению при формировании трубчатой заготовки ей по ходу ее перемещения придают в поперечном сечении эллиптическую форму, одна из осей которой совпадает с плоскостью симметрии трубчатой заготовки, и одновременно трубчатую заготовку по ходу ее перемещения изгибают в продольном направлении по дуге так, что трубчатая заготовка перед плоскостью совмещения принимает вид сектора тора с упомянутой эллиптической формой в поперечном сечении и с продольной прорезью стенки, образованной краями полосы, края трубчатой заготовки при ее формировании ориентируют так, что в плоскости совмещения они расположены на максимальном радиусе Rmax тора, центр которого расположен на плоскости совмещения, и трубчатую заготовку пространственно ориентируют так, что плоскость совмещения ее краев расположена на спадающей вниз по ходу перемещения трубчатой заготовки упомянутой дуге. The problem is solved in that in a method for manufacturing longitudinal welded pipes by laser welding, comprising forming a tubular billet from a strip by bending its edges relative to their plane of symmetry passing through the longitudinal axis of the strip, while simultaneously moving the strip in the direction of its longitudinal axis, and the tubular billet is oriented so that said plane of symmetry is spatially located in a vertical plane, the combination of the said edges of the tubular workpiece by compression, carried out in alignment teeth, which is orthogonal to the said plane of symmetry of the tubular workpiece, the direction along the symmetry plane of the laser beam from the outside of the tubular workpiece to the point of alignment of its edges at an acute angle to the longitudinal axis in the direction of movement of the workpiece, according to the invention, when forming a tubular workpiece, it is attached to it in cross section an elliptical shape, one of the axes of which coincides with the plane of symmetry of the tubular workpiece, and at the same time the tubular workpiece is moved along it I bend in the longitudinal direction along the arc so that the tubular billet in front of the alignment plane takes the form of a torus sector with the said elliptical shape in cross section and with a longitudinal slot of the wall formed by the edges of the strip, the edges of the tubular billet during its formation are oriented so that they align in the alignment plane located at the maximum radius Rmax of the torus, the center of which is located on the alignment plane, and the tubular billet is spatially oriented so that the alignment plane of its edges is located at giving downstream movement of said arc tube blank.

Возможны дополнительные варианты осуществления способа, в которых целесообразно, чтобы
плоскость совмещения была расположена в пределах ± 5o от плоскости горизонта;
малая ось трубчатой заготовки с эллиптической формой в поперечном сечении совпадала бы с упомянутой плоскостью симметрии;
угол β между направлением луча лазера и плоскостью совмещения со стороны наружной поверхности тора с максимальным радиусом выбирали в пределах 50 - 90o;
луч лазера направляли бы через продольную прорезь стенки тора в точку совмещения краев трубчатой заготовки, которая расположена на линии в упомянутой плоскости совмещения;
соотношение малой и большой осей эллиптической формы поперечного сечения тора выбирали бы в пределах
0,5 ≤ n/m ≤ 0,9
где n - длина малой оси упомянутого тора;
m - длина большой оси упомянутого тора,
вводили бы второй луч лазера или направленный луч плазмы, который направляли в ту же точку совмещения краев трубчатой заготовки под углом, не совпадающим с углом β луча лазера.Additional embodiments of the method are possible, in which it is advisable that
the alignment plane was located within ± 5 o from the horizon plane;
the small axis of the tubular billet with an elliptical cross-sectional shape would coincide with the said plane of symmetry;
the angle β between the direction of the laser beam and the alignment plane from the side of the outer surface of the torus with a maximum radius was chosen in the range of 50 - 90 o ;
the laser beam would be directed through a longitudinal slot of the torus wall to the alignment point of the edges of the tubular workpiece, which is located on a line in the said alignment plane;
the ratio of the minor and major axes of the elliptical shape of the cross section of the torus would be chosen within
0.5 ≤ n / m ≤ 0.9
where n is the length of the minor axis of the torus;
m is the length of the major axis of said torus,
a second laser beam or a directed plasma beam would be introduced, which would be directed to the same point of alignment of the edges of the tubular workpiece at an angle that did not coincide with the angle β of the laser beam.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для сварки продольношовных труб лазером, содержащем лазерный источник с фокусирующей системой, по меньшей мере три клети формовочного стана, выполненные из профилированных роликов с возможностью перемещения и формирования трубчатой заготовки из полосы, причем профилированные ролики установлены с возможностью вращения вокруг своих горизонтальных осей, сварочную клеть, выполненную с возможностью совмещения продольных краев трубчатой заготовки в плоскости совмещения с двух противоположных сторон относительно ее продольной оси посредством валков, а оси вращения валков расположены в плоскости совмещения, причем фокусирующая система выполнена с возможностью направления луча лазера в точку совмещения краев трубчатой заготовки по плоскости симметрии для них, расположенную пространственно вертикально на продольной оси трубчатой заготовки и ортогонально плоскости совмещения, согласно изобретению профилированные ролики клетей формовочного стана установлены по дуге вдоль плоскости симметрии и выполнены с возможностью изгиба трубчатой заготовки вдоль ее продольной оси и придания трубчатой заготовке на выходе из последней формовочной клети по ходу ее перемещения элемента сектора тора с эллиптической формой поперечного сечения и с продольной прорезью его стенки, которая образована продольными краями трубчатой заготовки и расположена на максимальном радиусе тора, при этом одна из осей эллиптической формы поперечного сечения трубчатой заготовки совмещена с упомянутой плоскостью симметрии, а валки сварочной клети установлены внизу относительно формовочных клетей по ходу перемещения трубчатой заготовки, фокусирующая система выполнена с возможностью направления луча лазерного источника под острым углом к продольной оси по ходу перемещения трубчатой заготовки, причем упомянутые точка совмещения и центр максимального радиуса тора расположены на одной прямой в плоскости совмещения. The problem is also solved by the fact that in the device for welding longitudinal tubes with a laser containing a laser source with a focusing system, at least three stands of the molding mill, made of profiled rollers with the ability to move and form a tubular workpiece from a strip, and profiled rollers are installed with the possibility rotation around its horizontal axes, a welding stand, made with the possibility of combining the longitudinal edges of the tubular workpiece in the plane of alignment with two prot the opposite sides relative to its longitudinal axis by means of rolls, and the axis of rotation of the rolls are located in the alignment plane, and the focusing system is configured to direct the laser beam to the alignment point of the edges of the tubular workpiece along the symmetry plane for them, located spatially vertically on the longitudinal axis of the tubular workpiece and orthogonal to the plane combining, according to the invention, the profiled rollers of the stands of the forming mill are installed in an arc along the plane of symmetry and are made possible bending the tubular billet along its longitudinal axis and giving the tubular billet at the exit of the last molding stand along its movement an element of the torus sector with an elliptical cross-sectional shape and with a longitudinal slot of its wall, which is formed by the longitudinal edges of the tubular billet and located at the maximum radius of the torus, while one of the axes of the elliptical cross-sectional shape of the tubular workpiece is aligned with the said plane of symmetry, and the rolls of the welding stand are installed below the relative molding of stands along the movement of the tubular blank, the focusing system is configured to direct the laser beam source at an acute angle to the longitudinal axis during the movement of the tubular workpiece, said alignment point and the center of the maximum radius of the torus are arranged on one line in the plane of alignment.

Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы
плоскость совмещения была расположена в пределах ±5o от плоскости горизонта;
профилированные ролики формовочного стана были выполнены с возможностью формирования трубчатой заготовки с упомянутой эллиптической формой поперечного сечения, малая ось которой была расположена в плоскости симметрии;
фокусирующая система лазерного источника была бы выполнена с возможностью изменения угла β между лучом лазерного источника и упомянутой плоскостью совмещения в пределах 50 - 90o и с возможностью поворота луча лазерного источника вокруг точки совмещения краев трубчатой заготовки;
был введен второй лазерный источник с собственной фокусирующей системой или источник плазмы с направленным пучком, при этом фокусирующая система луча от второго лазерного источника или источник плазмы с направленным пучком были бы выполнены с возможностью направления луча лазера или направленного пучка плазмы в ту же точку совмещения краев трубчатой заготовки, что и луч упомянутого лазерного источника, под углом к плоскости совмещения, не совпадающим с углом β упомянутого лазерного луча.Possible additional embodiments of the device, in which it is advisable that
the alignment plane was located within ± 5 o from the horizon plane;
profiled rollers of the molding mill were made with the possibility of forming a tubular billet with the said elliptical cross-sectional shape, the minor axis of which was located in the plane of symmetry;
the focusing system of the laser source would be configured to change the angle β between the beam of the laser source and said alignment plane within 50 - 90 ° and with the possibility of rotation of the laser source beam around the alignment point of the edges of the tubular workpiece;
a second laser source with its own focusing system or a plasma source with a directed beam was introduced, while the focusing system of a beam from a second laser source or a plasma source with a directed beam would be capable of directing a laser beam or a directed plasma beam to the same point of coincidence of the tubular edges blanks, as the beam of the said laser source, at an angle to the alignment plane that does not coincide with the angle β of the said laser beam.

За счет осуществления способа и выполнения устройства, как выше описано, удалось решить поставленную задачу. Due to the implementation of the method and the execution of the device, as described above, it was possible to solve the problem.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения станут понятны при рассмотрении лучшего варианта его осуществления со ссылками на прилагаемые иллюстрации:
Фиг. 1 изображает схему устройства для осуществления способа;
фиг. 2 - формирование полосы в первой клети формовочного стана;
фиг. 3 - формирование полосы во второй клети формовочного стана;
фиг. 4 - формирование полосы в третьей клети формовочного стана;
фиг. 5 - формирование трубчатой заготовки с эллиптической формой поперечного сечения в четвертой клети формовочного стана;
фиг. 6 - сжатие трубчатой заготовки в сварочной клети, вид в поперечном сечении трубчатой заготовки;
фиг. 7 - то же, что фиг. 6, вид сверху;
фиг. 8 - схему устройства для измерения направления луча лазера вокруг точки совмещения краев трубчатой заготовки;
фиг. 9 - схему направления луча лазера в точку совмещения краев трубчатой заготовки, расположенную по линии в плоскости совмещения;
фиг. 10 - схему устройства с двумя лазерными источниками.These advantages, as well as the features of the present invention will become apparent when considering the best option for its implementation with reference to the accompanying illustrations:
FIG. 1 depicts a diagram of a device for implementing the method;
FIG. 2 - forming a strip in the first stand of the molding mill;
FIG. 3 - forming a strip in the second stand of the molding mill;
FIG. 4 - forming a strip in the third stand of the molding mill;
FIG. 5 - forming a tubular billet with an elliptical cross-sectional shape in the fourth stand of the molding mill;
FIG. 6 - compression of a tubular workpiece in a welding stand, view in cross section of a tubular workpiece;
FIG. 7 is the same as FIG. 6, top view;
FIG. 8 is a diagram of a device for measuring the direction of a laser beam around a point of alignment of the edges of a tubular workpiece;
FIG. 9 is a diagram of the direction of the laser beam to the alignment point of the edges of the tubular workpiece, located along a line in the alignment plane;
FIG. 10 is a diagram of a device with two laser sources.

Способ осуществляют следующим образом (фиг. 1-7). The method is as follows (Fig. 1-7).

Формируют трубчатую заготовку 1 из полосы 2 сгибанием ее краев 3 относительно их плоскости симметрии 4, проходящей через продольную ось полосы 2, при одновременном перемещении полосы 2 в направлении ее продольной оси. При перемещении трубчатую заготовку 1 ориентируют так, что упомянутая плоскость симметрии 4 пространственно расположена в вертикальной плоскости. Совмещают края 3 трубчатой заготовки 1 путем ее сжатия, осуществляемое в плоскости совмещения 5, которая ортогональна плоскости симметрии 4. Направляют по плоскости симметрии 4 луч 6 лазера с наружной стороны трубчатой заготовки 1 в точку А совмещения ее краев 3 под острым углом к продольной оси по ходу перемещения трубчатой заготовки 1. A tubular blank 1 is formed from strip 2 by bending its edges 3 relative to their plane of symmetry 4 passing through the longitudinal axis of strip 2, while moving strip 2 in the direction of its longitudinal axis. When moving the tubular blank 1 is oriented so that the aforementioned plane of symmetry 4 is spatially located in a vertical plane. Combine the edges 3 of the tubular billet 1 by compression, carried out in the alignment plane 5, which is orthogonal to the plane of symmetry 4. Direct the laser beam 6 from the outside of the tubular billet 1 from the outside of the tubular blank 1 to the point A of aligning its edges 3 at an acute angle to the longitudinal axis along the symmetry plane 4 the movement of the tubular workpiece 1.

При формировании трубчатой заготовки 1 ей по ходу ее перемещения придают в поперечном сечении эллиптическую форму, одна из осей которой совпадает с плоскостью симметрии 4 трубчатой заготовки 1. Одновременно трубчатую заготовку 1 по ходу ее перемещения изгибают в продольном направлении по дуге L так, что она перед плоскостью совмещения 5 принимает вид сектора тора с эллиптической формой в поперечном сечении и с продольной прорезью 7 стенки (фиг.5, 7), образованной краями 3 полосы 2. Края 3 трубчатой заготовки 1 при ее формировании ориентируют так, что в плоскости совмещения 5 они расположены на максимальном радиусе Rmax тора, центр которого расположен на плоскости совмещения 5 (фиг. 1). Кроме того, трубчатую заготовку 1 пространственно ориентируют так, что плоскость совмещения 5 ее краев 3 расположена на спадающей вниз по ходу перемещения трубчатой заготовки 1 дуге L.When forming the tubular billet 1, it is elliptically shaped in cross section in the direction of its movement, one of the axes of which coincides with the plane of symmetry 4 of the tubular billet 1. At the same time, the tubular billet 1 is bent in the longitudinal direction along the arc L so that it faces the alignment plane 5 takes the form of a torus sector with an elliptical cross-sectional shape and with a longitudinal wall slot 7 (FIGS. 5, 7) formed by the edges 3 of the strip 2. The edges 3 of the tubular workpiece 1 are oriented so that that in the alignment plane 5 they are located at the maximum radius R max of the torus, the center of which is located on the alignment plane 5 (Fig. 1). In addition, the tubular preform 1 is spatially oriented so that the alignment plane 5 of its edges 3 is located on the arc L falling down along the movement of the tubular preform 1.

Придание трубчатой заготовке 1 эллиптической формы поперечного сечения и изгиб ее относительно продольной оси с выполнением указанных условий симметрии позволяет предотвратить при ее перемещении поворот вокруг продольной оси и смещения относительно продольной оси как в продольном, так и в поперечном направлениях. За счет изгиба трубчатой заготовки 1 вдоль продольной оси она после сварки не испытывает деформаций и напряжений, т.к. перед плоскостью совмещения 5 в процессе изгиба в продольном направлении, края 3 трубчатой заготовки 1 испытывают растяжение, что исключает гофрообразование, а сварочный шов не испытывает значительных напряжений при расположении краев 3 трубчатой заготовки 1 на максимальном радиусе Rmax тора.Giving the tubular billet 1 an elliptical cross-sectional shape and bending it relative to the longitudinal axis with the fulfillment of the indicated symmetry conditions prevents it from rotating around the longitudinal axis and displacing relative to the longitudinal axis both in the longitudinal and transverse directions. Due to the bending of the tubular billet 1 along the longitudinal axis, it does not undergo deformation or stress after welding, since in front of the alignment plane 5 during bending in the longitudinal direction, the edges 3 of the tubular billet 1 experience tension, which eliminates corrugation, and the weld does not experience significant stresses when the edges 3 of the tubular billet 1 are located at a maximum radius R max of the torus.

В общем случае для обеспечения высокого качества сварного шва плоскость совмещения 5 может быть пространственно расположена в любой ортогональной плоскости к вертикальной плоскости на спадающей вниз по ходу перемещения трубчатой заготовки 1 дуге L. Однако, для получения симметричной ванны расплава за счет исключения влияния сил притяжения земной поверхности ее целесообразно располагать в пределах ± 5o от плоскости горизонта.In the General case, to ensure high quality of the weld, the alignment plane 5 can be spatially located in any orthogonal plane to the vertical plane on the arc L falling down along the movement of the tubular blank 1. However, to obtain a symmetrical melt bath due to the exclusion of the influence of the Earth's attractive forces it is advisable to place within ± 5 o from the plane of the horizon.

Также предпочтительно малую ось в трубчатой заготовке 1 ( фиг. 5, 6) с эллиптической формой в поперечном сечении ориентировать совпадающей с упомянутой вертикальной плоскостью симметрии 4. При этом создается большая жесткость от проворота трубчатой заготовки 1 вокруг продольной оси, т.к. изгиб трубчатой заготовки 1 вдоль продольной оси идет в плоскости симметрии 4. Кроме того, для обеспечения лучших результатов края 3 трубчатой заготовки 1 должны сводиться друг с другом (фиг. 6) в положении, наиболее близком к плоскопараллельному и после стыковки не иметь относительного смещения, поэтому предпочтительно для сварки выбрать часть стенки трубчатой заготовки 1 с меньшим радиусом ее кривизны. It is also preferable to orient the small axis in the tubular billet 1 (Fig. 5, 6) with an elliptical cross-sectional shape coinciding with the said vertical plane of symmetry 4. This creates greater rigidity from turning the tubular billet 1 around the longitudinal axis, because the bend of the tubular billet 1 along the longitudinal axis goes in the plane of symmetry 4. In addition, to ensure better results, the edges 3 of the tubular billet 1 should be reduced to each other (Fig. 6) in the position closest to the plane-parallel and after joining should not have a relative displacement, therefore, it is preferable for welding to choose a part of the wall of the tubular billet 1 with a smaller radius of curvature.

Экспериментально получено, что радиус R изгиба продольной оси сектора тора на выходе из последней формовочной клети целесообразно выбирать, в пределах (30-60) m, где m - длина большой оси эллиптического сечения тора (фиг. 6). Для малых усредненных диаметров изготовления труб 5-14 мм этот радиус R целесообразно выбирать ближе к нижнему пределу, для усреднения больших диаметров труб, приближающихся к величинам 30 мм, ближе к верхнему пределу. It was experimentally obtained that the bending radius R of the longitudinal axis of the torus sector at the exit from the last molding stand is advisable to choose, within (30-60) m, where m is the length of the major axis of the elliptical section of the torus (Fig. 6). For small averaged pipe manufacturing diameters of 5-14 mm, it is advisable to choose this radius R closer to the lower limit, for averaging large pipe diameters approaching 30 mm, closer to the upper limit.

При формировании и изгибе трубчатой заготовки 1 ее края 3 подвергаются напряжениям и деформациям разного знака. Поэтому радиус Ri продольного изгиба трубчатой заготовки 1 при ее формировании из полосы 2 должен так соотноситься с радиусом Rmin сектора тора в плоскости совмещения 5, чтобы суммарные напряжения были равными или близкими к нулю. На фиг. 1-5 дополнительно показана высота hi поперечного сечения трубчатой заготовки 1 на i-ом участке изменения ее формы, находящаяся в плоскости симметрии 4, где i - выбранный шаг изменения формы, например, соответствующий количеству формовочных клетей в устройстве.When forming and bending the tubular billet 1, its edges 3 are subjected to stresses and strains of different signs. Therefore, the radius R i of the longitudinal bending of the tubular billet 1 during its formation from strip 2 should be so correlated with the radius R min of the torus sector in the alignment plane 5 so that the total stresses are equal to or close to zero. In FIG. 1-5 additionally shows the height h i of the cross section of the tubular billet 1 in the i-th section of its shape change, located in the plane of symmetry 4, where i is the selected shape change step, for example, corresponding to the number of molding stands in the device.

Для отсутствия суммарных напряжений после проведения сварки условие совпадения центров радиусов Ri, Rmax и соответственно Rmin является важным.For the absence of total stresses after welding, the condition of coincidence of the centers of the radii R i , R max and, accordingly, R min is important.

Угол β между направлением луча 6 лазера (фиг. 1) и плоскостью совмещения 5 со стороны наружной поверхности тора с максимальным радиусом выбирают в пределах 50 - 90o. Такое изменение углов позволяет в необходимых пределах варьировать соотношением большой и малой осей эллипса пятна луча 6 лазера. Выбор такого диапазона углов также позволяет производить нагрев в очень малой зоне, поэтому при сварке отсутствует грат (выдавленный расплавленный металл) и зона термического влияния (переход от расплавленного металла к холодному) микроскопически мала и не оказывает отрицательного влияния на качество материала.The angle β between the direction of the laser beam 6 (Fig. 1) and the alignment plane 5 from the outer surface of the torus with a maximum radius is chosen in the range of 50 - 90 o . Such a change in angles allows varying the ratio of the major and minor axes of the ellipse of the spot of the laser beam 6 within the necessary limits. The choice of such a range of angles also allows heating in a very small area, so there is no grata (extruded molten metal) during welding and the heat affected zone (transition from molten metal to cold) is microscopically small and does not adversely affect the quality of the material.

Луч 6 лазера (фиг. 7-9) направляют через продольную прорезь стенки 7 тора в точку А совмещения краев 3 трубчатой заготовки 1, которая расположена на линии в плоскости совмещения 5, точка А совмещения лежит на середине линии (фиг. 9) и на пересечении оси луча 6 и линии стыка. При этом удается использовать все преимущества способа сварки параллельным лучом лазера и устранить все присущие ему недостатки. Так, с помощью обычной короткофокусной лазерной оптики можно сфокусировать луч 6 с минимально возможным диаметром и направить в створ свариваемых краев 3 под углом к линии сопряжения так, чтобы световой поток находился в пределах этой линии. При изменении угла наклона луч 6 будет уменьшаться или увеличиваться размер большой оси эллиптического фокального пятна, поэтому соразмерность светового потока с толщинами свариваемых краев 3 легко достигается угловой настройкой луча 6 и замены оптики в данном случае не требуется. Короткофокусная оптика по сравнению с длиннофокусной лучше концентрирует энергию излучения луча 6 лазера. The laser beam 6 (Fig. 7-9) is directed through a longitudinal slot of the torus wall 7 to the alignment point A of the edges 3 of the tubular blank 1, which is located on the line in the alignment plane 5, the alignment point A lies in the middle of the line (Fig. 9) and the intersection of the axis of the beam 6 and the junction line. At the same time, it is possible to use all the advantages of the method of welding with a parallel laser beam and eliminate all its inherent disadvantages. So, using conventional short-focus laser optics, it is possible to focus the beam 6 with the smallest possible diameter and direct it into the target of the welded edges 3 at an angle to the interface line so that the light flux is within this line. With a change in the angle of inclination, beam 6 will decrease or increase the size of the major axis of the elliptical focal spot, therefore, the proportionality of the light flux with the thicknesses of the welded edges 3 is easily achieved by angular adjustment of beam 6 and the replacement of optics in this case is not required. Short-focus optics in comparison with long-focus optics better concentrate the radiation energy of laser beam 6.

Угол β наклона оси луча 6 (фиг. 1, 8, 9) для получения эллиптического фокального пятна может быть определен по формуле
β = arcsin (d/s),
где d - диаметр сфокусированного луча 6 лазера;
s - толщина стенки трубчатой заготовки 1.The angle β of the inclination of the axis of the beam 6 (Fig. 1, 8, 9) to obtain an elliptical focal spot can be determined by the formula
β = arcsin (d / s),
where d is the diameter of the focused laser beam 6;
s is the wall thickness of the tubular billet 1.

При формировании трубчатой заготовки 1 (фиг. 5, 6) соотношение малой n и большой m осей эллиптической формы поперечного сечения тора выбирают в пределах 0,5 ≤ n/m ≤ 0,9. При соотношении меньше 0,5 ухудшается устойчивость трубчатой заготовки 1 и трудно в случае необходимости в дальнейшем калибровать ее с круглым поперечным сечением. При соотношении больше 0,9 ухудшаются условия удержания трубчатой заготовки 1 от проворота вокруг продольной оси. When forming the tubular blank 1 (Fig. 5, 6), the ratio of the small n and large m axes of the elliptical cross-sectional shape of the torus is chosen in the range 0.5 ≤ n / m ≤ 0.9. When the ratio is less than 0.5, the stability of the tubular billet 1 deteriorates and it is difficult, if necessary, to further calibrate it with a circular cross section. When the ratio is greater than 0.9, the conditions for holding the tubular billet 1 from turning around the longitudinal axis are worsened.

Ввиду увеличения свободной области над плоскостью совмещения 5 способ (фиг. 10) позволяет ввести второй луч 8 лазера или направленный луч плазмы, который направляют в ту же точку А совмещения краев 3 трубчатой заготовки 1 под углом, не совпадающим с углом β луча 6. Поскольку луч 8 направляется в ту же точку А, то резко уменьшается зона термического влияния по сравнению с нагревом металла в любой другой области, и размеры ванны расплава не увеличиваются за счет предварительного нагрева трубчатой заготовки 1 перед плоскостью совмещения 5. Кроме того, может быть обеспечена самофокусировка луча в факеле плазмы. In view of the increase in the free region above the alignment plane 5, the method (Fig. 10) allows the introduction of a second laser beam 8 or a directed plasma beam, which is sent to the same alignment point A of the edges 3 of the tubular blank 1 at an angle that does not coincide with the angle β of beam 6. Since beam 8 is directed to the same point A, the zone of thermal influence is sharply reduced in comparison with metal heating in any other region, and the dimensions of the melt bath do not increase due to preheating of the tubular billet 1 in front of the alignment plane 5. In addition to oh, self-focusing of the beam in the plasma torch can be ensured.

После выполнения сварки трубчатая заготовка 1 может поступать на последующие термообработку и/или редуцирование на меньшие диаметры и/или калибровку и т.п. After welding, the tubular billet 1 can be supplied for subsequent heat treatment and / or reduction to smaller diameters and / or calibration, etc.

Для осуществления этого способа устройство (фиг. 1 - 7) содержит лазерный источник 15 с фокусирующей системой 16, по меньшей мере три клети формовочного стана, на фиг. 1 показано четыре клети 17, 18, 19, 20, выполненные из профилированных роликов 21 с возможностью перемещения и формирования трубчатой заготовки 1 из полосы 2. Профилированные ролики 21 установлены с возможностью вращения вокруг своих горизонтальных осей. Устройство имеет сварочную клеть (на фиг. 1 показана в плоскости совмещения 5), выполненную с возможностью совмещения продольных краев 3 трубчатой заготовки 1 с двух противоположных сторон относительно ее продольной оси посредством валков 22, для лучшего обозрения фиг. 1 валки 22 показаны разведенными относительно трубчатой заготовки 1, а направления их воздействия на трубчатую заготовку 1 показано стрелками. Фокусирующая система 16 выполнена с возможностью направления пятна луча 6 лазера в точку А совмещения краев 3 трубчатой заготовки 1 по плоскости симметрии 4 для них, расположенную пространственно вертикально на продольной оси трубчатой заготовки 1. To implement this method, the device (Figs. 1-7) comprises a laser source 15 with a focusing system 16, at least three stands of the molding mill, in FIG. 1 shows four stands 17, 18, 19, 20 made of profiled rollers 21 with the ability to move and form a tubular blank 1 from strip 2. The profiled rollers 21 are mounted for rotation around their horizontal axes. The device has a welding stand (Fig. 1 is shown in alignment plane 5), configured to align the longitudinal edges 3 of the tubular blank 1 from two opposite sides with respect to its longitudinal axis by means of rolls 22, for a better overview of FIG. 1, the rolls 22 are shown diluted with respect to the tubular blank 1, and the directions of their impact on the tubular blank 1 are shown by arrows. The focusing system 16 is configured to direct the spot of the laser beam 6 to the point A of alignment of the edges 3 of the tubular billet 1 along the plane of symmetry 4 for them, located spatially vertically on the longitudinal axis of the tubular billet 1.

Профилированные ролики 21 клетей 17 - 20 формовочного стана установлены по дуге вдоль плоскости симметрии 4 и выполнены с возможностью трубчатой заготовки 1 вдоль продольной оси и придания трубчатой заготовке 1 на выходе из последней формовочной клети 20 по ходу ее перемещения элемента сектора тора с эллиптической формой поперечного сечения и с продольной прорезью 7 его стенки, которая образована продольными краями 3 трубчатой заготовки 1 и расположена на максимальном радиусе тора. Одна из осей n или m (фиг. 5, 6) эллиптической формы поперечного сечения трубчатой заготовки 1 совмещена с плоскостью симметрии 4. Валки 22 сварочной клети установлены в плоскости совмещения 5 краев 3 трубчатой заготовки 1, ортогональной плоскости симметрии 4, внизу относительно клетей 17 - 20 формовочного стана по ходу перемещения трубчатой заготовки 1. Фокусирующая система 16 выполнена с возможностью направления луча 6 лазерного источника 15 в точку А совмещения краев 3 трубчатой заготовки 1 в сварочной клети под острым углом к продольной оси по ходу перемещения трубчатой заготовки 1. Валки 22 сварочной клети установлены с возможностью сжатия трубчатой заготовки 1 в упомянутой плоскости совмещения 5, в которой расположена точка А совмещения краев 3 трубчатой заготовки 1, оси вращения валков 22 и центр максимального радиуса Rmax тора. Точка А совмещения и центр максимального радиуса Rmax тора расположены на одной прямой в плоскости совмещения 5.The profiled rollers 21 of the stands 17 - 20 of the molding mill are installed in an arc along the plane of symmetry 4 and are configured to tubular 1 along the longitudinal axis and give the tubular blank 1 at the exit of the last molding stand 20 along its movement of the torus sector element with an elliptical cross-sectional shape and with a longitudinal slot 7 of its wall, which is formed by the longitudinal edges 3 of the tubular blank 1 and is located at the maximum radius of the torus. One of the n or m axes (Fig. 5, 6) of an elliptical cross-sectional shape of the tubular billet 1 is aligned with the plane of symmetry 4. The rolls 22 of the welding stand are installed in the plane of alignment of 5 edges 3 of the tubular billet 1, orthogonal to the plane of symmetry 4, bottom relative to stands 17 - 20 molding mill along the movement of the tubular billet 1. The focusing system 16 is configured to direct the beam 6 of the laser source 15 to the point A of alignment of the edges 3 of the tubular billet 1 in the welding stand at an acute angle to the longitudinal axis along the movement of the tubular billet 1. The rolls 22 of the welding stand are installed with the possibility of compression of the tubular billet 1 in the said alignment plane 5, in which there is a point A of the alignment of the edges 3 of the tubular billet 1, the axis of rotation of the rolls 22 and the center of the maximum radius R max of the torus. The alignment point A and the center of the maximum radius R max of the torus are located on one straight line in the alignment plane 5.

На фиг. 1 также показан барабан разматывателя 23. In FIG. 1 also shows an unwinder drum 23.

Профилированные ролики 21 формовочного стана должны быть выполнены с возможностью формирования трубчатой заготовки 1 (фиг. 2 - 5) с упомянутой эллиптической формой поперечного сечения, малая ось n которой расположена в плоскости симметрии 4. Для этого профилированные ролики 21 выполняют с определенной формой внешней поверхности, которая, например, соответствует изображенным на фиг. 2 - 5. Для обеспечения изгиба заготовки 1 вдоль продольной оси по дуге L нижние профилированные ролики 21 устанавливаются так, чтобы линия воздействия их внешней поверхности на трубчатую заготовку 1 была сопряжена с дугой L, например, выполненной с указанным радиусом Ri для одного типоразмера диаметров трубчатых заготовок 1.The profiled rollers 21 of the molding mill must be capable of forming a tubular blank 1 (Figs. 2-5) with the said elliptical cross-sectional shape, the minor axis n of which is located in the plane of symmetry 4. For this, the profiled rollers 21 are made with a certain shape of the outer surface, which, for example, corresponds to those shown in FIG. 2 - 5. To ensure the bending of the workpiece 1 along the longitudinal axis along the arc L, the lower profiled rollers 21 are installed so that the line of action of their outer surface on the tubular workpiece 1 is conjugated with the arc L, for example, made with the specified radius R i for one standard size of diameters tubular blanks 1.

Фокусирующая система 16 лазерного источника 15 выполнена (фиг. 8) с возможностью изменения угла β между лучом 6 лазерного источника 15 и упомянутой плоскостью совмещения 5 в пределах 50 - 90o для различных величин толщин стенок трубчатой заготовки 1. Это позволяет изменять параметры эллиптического пятна луча 6. При угле, равном 90o, получается круглое пятно, при угле 50o- пятно с максимальной эллипсностью.The focusing system 16 of the laser source 15 is made (Fig. 8) with the possibility of changing the angle β between the beam 6 of the laser source 15 and said alignment plane 5 within 50 - 90 o for various wall thicknesses of the tubular billet 1. This allows you to change the parameters of the elliptical spot of the beam 6. At an angle equal to 90 o , a round spot is obtained, at an angle of 50 o - a spot with maximum ellipse.

Фокусирующая система 16 лазерного источника 15 может быть выполнена с возможностью поворота луча 6 лазерного источника 15 вокруг точки А совмещения краев 3 трубчатой заготовки 1. The focusing system 16 of the laser source 15 can be made with the possibility of rotation of the beam 6 of the laser source 15 around the point And the alignment of the edges 3 of the tubular blank 1.

Для этого, например (фиг. 8), лазерный источник 15 с фокусирующей системой 16 установлен на кронштейне 24, связанном с вертикальной станиной 25, на которой установлены клети 17 - 20 формовочного стана, посредством шарнирного соединения 26 с возможностью перемещения кронштейна 24 вокруг точки А совмещения (фиг. 9). Шарнирное соединение выполнено посредством подшипника качения. For this, for example (Fig. 8), a laser source 15 with a focusing system 16 is mounted on an arm 24 connected to a vertical bed 25, on which stands 17 - 20 of the forming mill are mounted, by means of a swivel joint 26 with the possibility of moving the arm 24 around point A alignment (Fig. 9). The swivel joint is made by means of a rolling bearing.

За счет высвобождения пространства над трубчатой заготовкой 1 может быть введен второй лазерный источник 27 (фиг. 10) с собственной фокусирующей системой 28 или источник плазмы с направленным пучком (на фиг. 10 не показан). Фокусирующая система 28 луча 8 от второго лазерного источника 27 или источник плазмы с направленным пучком выполнены с возможностью направления луча 29 лазера или направленного пучка плазмы в ту же точку А совмещения краев 3 трубчатой заготовки 1, что и луч 6 лазерного источника 15 под углом к плоскости совмещения 5, не совпадающим с углом β луча 6. На фиг. 10 также показаны приемный барабан 30 и ролики 31 для изменения изгиба в случае необходимости трубчатой заготовки 1. Как отмечалось, использование второго нагрева краев 3 трубчатой заготовки 1 позволяет увеличить производительность процесса без ухудшения качества сварного шва. By freeing up space above the tubular blank 1, a second laser source 27 (FIG. 10) with its own focusing system 28 or a plasma source with a directional beam (not shown in FIG. 10) can be introduced. The focusing system 28 of the beam 8 from the second laser source 27 or the plasma source with the directed beam is configured to direct the laser beam 29 or the directed plasma beam to the same alignment point A of the edges 3 of the tubular blank 1 as the beam 6 of the laser source 15 at an angle to the plane alignment 5 that does not coincide with the angle β of the beam 6. In FIG. 10 also shows a receiving drum 30 and rollers 31 for changing the bend, if necessary, of the tubular billet 1. As noted, the use of the second heating of the edges 3 of the tubular billet 1 can increase the productivity of the process without compromising the quality of the weld.

Работает устройство (фиг.1 - 7) следующим образом. The device operates (figure 1 - 7) as follows.

Полоса 2 барабана разматывателя 23 подается в первую клеть 17 формовочного стана и заправляется в ее профилированные ролики 21. Механизм (на фиг. 1 не показан), приводящий во вращение профилированные ролики 21, формирует предварительный изгиб краев 3 относительно продольной оси полосы 2 в плоскости симметрии 4 (фиг. 2). В процессе прохождения остальных клетей 18 - 20 (фиг. 3 - 5) профилированные ролики 21 формируют трубчатую заготовку 1 с эллиптической формой поперечного сечения и с изгибом ее продольной оси так, что на выходе из последней клети 20 выходит трубчатая заготовка 1 в виде тора. Трубчатая заготовка 1 поступает в сварочную клеть (фиг. 6, 7), где валки 22 сжимают ее края 3. Луч 6 посредством фокусирующей системы 16 направляется в точку А, расположенную посередине линии стыка в плоскости совмещения 5. На выходе из сварочной клети получают тонкостенную трубчатую заготовку 1 малого диаметра со сваренными краями 3. The strip 2 of the drum of the unwinder 23 is fed into the first stand 17 of the molding mill and tucked into its profiled rollers 21. The mechanism (not shown in Fig. 1), which drives the profiled rollers 21, forms a preliminary bending of the edges 3 relative to the longitudinal axis of the strip 2 in the plane of symmetry 4 (Fig. 2). During the passage of the remaining stands 18 - 20 (Figs. 3 - 5), the profiled rollers 21 form a tubular billet 1 with an elliptical cross-sectional shape and with a bend in its longitudinal axis so that a tubular billet 1 emerges from the last stand 20 in the form of a torus. The tubular billet 1 enters the welding stand (Fig. 6, 7), where the rollers 22 compress its edges 3. Beam 6 is guided by a focusing system 16 to point A, located in the middle of the joint line in the alignment plane 5. At the exit from the welding stand, a thin-walled tubular billet 1 of small diameter with welded edges 3.

На лабораторном оборудовании в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 1, производили сварку тонкостенных труб с толщинами стенок от 0,4 до 1 мм и большими осями m трубчатой заготовки 1 от 5 до 30 мм. В качестве лазерного источника 15 использовался CO2 лазер "Комета-2", а также твердотельный лазер с мощностью 0,4 кВт, производство - Россия. В качестве фокусирующей системы для фокусирования излучения лазерного источника 15 диаметром 40 мм использовали линзу диаметром 60 мм с фокусным расстоянием 120 мм. Минимально возможный диаметр сфокусированного линзой луча 6 получился равным 0,3 - 0,5 мм. Наибольшая скорость формовки и сварки, обусловленная техническими возможностями лабораторного оборудования, не превышала 2 м в 1 мин, что связано с мощностью используемого лазерного источника 15. Толщина сварного шва в поперечном направлении не превышала толщину стенки трубчатой заготовки 1 в месте сварки, т.е. длины линии стыка краев 3 трубчатой заготовки 1. On laboratory equipment in accordance with the circuit depicted in FIG. 1, thin-walled pipes were welded with wall thicknesses from 0.4 to 1 mm and large axes m of tubular billet 1 from 5 to 30 mm. As a laser source 15, a Comet-2 CO2 laser was used, as well as a solid-state laser with a power of 0.4 kW, manufactured in Russia. As a focusing system for focusing radiation of a laser source 15 with a diameter of 40 mm, a lens with a diameter of 60 mm with a focal length of 120 mm was used. The smallest possible diameter of the beam 6 focused by the lens turned out to be 0.3 - 0.5 mm. The highest speed of molding and welding, due to the technical capabilities of the laboratory equipment, did not exceed 2 m per 1 min, which is associated with the power of the laser source used 15. The thickness of the weld in the transverse direction did not exceed the wall thickness of the tubular billet 1 at the welding site, i.e. the length of the joint line of the edges 3 of the tubular workpiece 1.

Указанные выше типы лазеров использовали в качестве второго лазерного источника 27 и процесс проводили по схеме, показанной на фиг. 10. Наибольшая скорость формовки и сварки составляла приблизительно 3 м в 1 мин, что связано со скоростью протяжки полосы 1. Толщина сварного шва в поперечном направлении соответствовала толщине стенки трубчатой заготовки 1. Грат практически отсутствовал. The above types of lasers were used as the second laser source 27 and the process was carried out according to the circuit shown in FIG. 10. The highest speed of molding and welding was approximately 3 m per 1 min, which is associated with the speed of drawing strip 1. The thickness of the weld in the transverse direction corresponded to the wall thickness of the tubular billet 1. There was practically no graticule.

В качестве материалов выбирались углеродистые стали, нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы,
Качество сварного шва по результатам механических испытаний характеризуется следующими показателями:
сплющивание образцов по шву на 100% не вызывает разрушения сварного шва;
раздача на конус разрушает образцы по основному металлу или приводит к потере продольной устойчивости, не нарушая целостности сварного шва;
отбортовка торцов труб не разрушает основное сварное соединение.The materials selected were carbon steels, stainless steels, non-ferrous metals and their alloys,
The quality of the weld according to the results of mechanical tests is characterized by the following indicators:
flattening the samples along the seam by 100% does not cause destruction of the weld;
distribution to the cone destroys the samples of the base metal or leads to a loss of longitudinal stability without violating the integrity of the weld;
flanging the ends of the pipes does not destroy the main welded joint.

Металлографический и фактографический анализ сварного соединения, проведенный методом растровой электронной микроскопии на приборе τ s M-35 фирмы "TEOL" (Япония) при увеличении 3000 - 15000 крат, показал, что следов нарушения сплошности металла по линии сплавления нет. Кроме того, сварной шов из-за отсутствия ликвации элементов и выраженной структурной неоднородности практически не отличается от основного металла. Metallographic and factographic analysis of the welded joint, carried out by scanning electron microscopy on a τ s M-35 instrument of TEOL company (Japan) at an increase of 3000-15000 times, showed that there are no traces of metal continuity violation along the fusion line. In addition, the weld due to the lack of segregation of elements and pronounced structural heterogeneity is practically no different from the base metal.

Наиболее успешно заявленные способ и устройство для изготовления продольношовных труб сваркой лазером могут быть использованы в машиностроении и металлургии при изготовлении труб малого диаметра с малыми толщинами стенок. The most successfully claimed method and device for the manufacture of longitudinal welded pipes by laser welding can be used in mechanical engineering and metallurgy in the manufacture of pipes of small diameter with small wall thicknesses.

Claims (12)

1. Способ изготовления продольношовных труб сваркой лазером, включающий формирование трубчатой заготовки из полосы сгибанием ее краев относительно их плоскости симметрии, проходящей через продольную ось полосы, при одновременном перемещении полосы в направлении ее продольной оси, ориентирование трубчатой заготовки с расположением упомянутой плоскости симметрии в вертикальной плоскости, совмещение упомянутых краев трубчатой заготовки путем ее сжатия, осуществляемое в плоскости совмещения, которая ортогональна упомянутой плоскости симметрии трубчатой заготовки, направление по плоскости симметрии луча лазера с наружной стороны трубчатой заготовки в точку совмещения ее краев под острым углом к продольной оси по ходу перемещения трубчатой заготовки, отличающийся тем, что при формировании трубчатой заготовки ей по ходу ее перемещения придают в поперечном сечении эллиптическую форму, одна из осей которой совпадает с плоскостью симметрии трубчатой заготовки, и одновременно трубчатую заготовку по ходу ее перемещения изгибают в продольном направлении по дуге, придавая ей перед плоскостью совмещения вид сектора тора с упомянутой эллиптической формой в поперечном сечении и с продольной прорезью стенки, образованной краями полосы, края трубчатой заготовки при ее формировании ориентируют, располагая их в плоскости совмещения на максимальном радиусе тора, центр которого расположен на плоскости совмещения, трубчатую заготовку пространственно ориентируют, располагая плоскость совмещения ее краев на спадающей вниз по ходу перемещения трубчатой заготовки упомянутой дуге. 1. A method of manufacturing longitudinal welded pipes by laser welding, comprising forming a tubular workpiece from a strip by bending its edges relative to their plane of symmetry passing through the longitudinal axis of the strip, while moving the strip in the direction of its longitudinal axis, orienting the tubular workpiece with the location of the said plane of symmetry in a vertical plane , alignment of the said edges of the tubular workpiece by compression, carried out in the alignment plane, which is orthogonal to the plane symmetry of the tubular workpiece, the direction along the plane of symmetry of the laser beam from the outside of the tubular workpiece to the point of alignment of its edges at an acute angle to the longitudinal axis in the direction of movement of the tubular workpiece, characterized in that when forming the tubular workpiece, it is given an elliptical cross section in the course of its movement shape, one of the axes of which coincides with the plane of symmetry of the tubular workpiece, and at the same time the tubular workpiece in the direction of its movement is bent in the longitudinal direction along the arc, giving in front of the alignment plane, a view of the torus sector with the said elliptical cross-sectional shape and with a longitudinal slot of the wall formed by the edges of the strip, the edges of the tubular workpiece during its formation are oriented, placing them in the alignment plane at the maximum radius of the torus, the center of which is located on the alignment plane, tubular the workpiece is spatially oriented, having the plane of alignment of its edges on the arc falling down along the movement of the tubular workpiece. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что плоскость совмещения располагают в пределах ± 5o от плоскости горизонта.2. The method according to p. 1, characterized in that the alignment plane is located within ± 5 o from the horizon plane. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что малую ось трубчатой заготовки с эллиптической формой в поперечном сечении совмещают с упомянутой плоскостью симметрии. 3. The method according to p. 1, characterized in that the small axis of the tubular workpiece with an elliptical shape in cross section is combined with the said plane of symmetry. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что радиус продольной оси упомянутого сектора тора выбирают в пределах (30 - 60)m, где m - длина большой оси эллиптического сечения тора. 4. The method according to p. 1, characterized in that the radius of the longitudinal axis of the said torus sector is selected in the range (30-60) m, where m is the length of the major axis of the elliptical section of the torus. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что угол β между направлением луча лазера и плоскостью совмещения со стороны наружной поверхности тора с максимальным радиусом выбирают в пределах 50 - 90o.5. The method according to p. 1, characterized in that the angle β between the direction of the laser beam and the alignment plane on the side of the outer surface of the torus with a maximum radius is selected in the range of 50 - 90 o . 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что луч лазера направляют через продольную прорезь стенки тора в точку совмещения краев трубчатой заготовки, которую располагают на линии в упомянутой плоскости совмещения. 6. The method according to p. 1, characterized in that the laser beam is directed through a longitudinal slot of the torus wall to the alignment point of the edges of the tubular workpiece, which is placed on a line in the said alignment plane. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соотношение малой и большой осей эллиптической формы поперечного сечения тора выбирают в пределах
0,5 ≤ n/m ≤ 0,9,
где
n - длина малой оси упомянутого тора;
m -длина большой оси упомянутого тора.7. The method according to p. 1, characterized in that the ratio of the minor and major axes of the elliptical cross-sectional shape of the torus is chosen within
0.5 ≤ n / m ≤ 0.9,
Where
n is the length of the minor axis of said torus;
m is the length of the major axis of the mentioned torus. 8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что вводят второй луч лазера или направленный луч плазмы, который направляют в ту же точку совмещения краев трубчатой заготовки под углом, несовпадающим с углом β первого луча лазера. 8. The method according to p. 5, characterized in that the second laser beam or a directed plasma beam is introduced, which is directed to the same point of alignment of the edges of the tubular workpiece at an angle that does not coincide with the angle β of the first laser beam. 9. Устройство для сварки продольношовных труб лазером, содержащее лазерный источник с фокусирующей системой, по меньшей мере три клети формовочного стана, выполненные из профилированных роликов, выполненных с возможностью перемещения и формирования трубчатой заготовки из полосы, и установлены с возможностью вращения вокруг своих горизонтальных осей, сварочную клеть с валками, выполненную с возможностью совмещения продольных краев трубчатой заготовки в плоскости совмещения с двух противоположных сторон относительно ее продольной оси посредством валков, оси вращения которых расположены в плоскости совмещения, фокусирующую систему, выполненную с возможностью направления луча лазерного источника в точку совмещения краев трубчатой заготовки по плоскости симметрии для них, расположенную пространственно вертикально на продольной оси трубчатой заготовки и ортогонально плоскости совмещения, отличающееся тем, что профилированные ролики клетей формовочного стана установлены с возможностью изгиба трубчатой заготовки вдоль ее продольной оси и придания трубчатой заготовке на выходе из последней клети по ходу ее перемещения элемента сектора тора с эллиптической формой поперечного сечения и с продольной прорезью его стенки, которая образована краями трубчатой заготовки и расположена на максимальном радиусе тора, при этом одна из осей эллиптической формы поперечного сечения трубчатой заготовки совмещена с упомянутой плоскостью симметрии, а валки сварочной клети установлены внизу относительно клетей формовочного стана по ходу перемещения трубчатой заготовки, фокусирующая система выполнена с возможностью направления луча лазерного источника под острым углом к продольной оси по ходу перемещения трубчатой заготовки, причем упомянутые точка совмещения и центр максимального радиуса тора расположены на одной прямой в плоскости совмещения. 9. A device for welding longitudinal steel tubes with a laser, comprising a laser source with a focusing system, at least three stands of the molding mill, made of profiled rollers made to move and form a tubular workpiece from a strip, and mounted to rotate around its horizontal axes, welding stand with rolls, made with the possibility of combining the longitudinal edges of the tubular workpiece in the alignment plane from two opposite sides relative to its longitudinal axis by means of rolls, the rotation axes of which are located in the alignment plane, a focusing system configured to direct the laser source beam to the alignment point of the edges of the tubular workpiece along the symmetry plane for them, located spatially vertically on the longitudinal axis of the tubular workpiece and orthogonal to the alignment plane, characterized in that profiled rollers of stands of the molding mill are installed with the possibility of bending the tubular billet along its longitudinal axis and giving the tubular billet at the exit from the last stand along its movement an element of the torus sector with an elliptical cross-sectional shape and with a longitudinal cut of its wall, which is formed by the edges of the tubular workpiece and located at the maximum radius of the torus, while one of the axes of the elliptical cross-sectional shape of the tubular workpiece is aligned with the said plane of symmetry, and the rolls of the welding stand are installed below relative to the stands of the forming mill along the movement of the tubular workpiece, the focusing system is made with possibly Tew direction of the beam of the laser source at an acute angle to the longitudinal axis during the movement of the tubular workpiece, said alignment point and the center of the maximum radius of the torus are arranged on one line in the plane of alignment. 10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что профилированные ролики формовочного стана выполнены с возможностью формирования трубчатой заготовки с упомянутой эллиптической формой поперечного сечения, малая ось которой расположена в плоскости симметрии. 10. The device according to p. 9, characterized in that the profiled rollers of the molding mill are configured to form a tubular blank with said elliptical cross-sectional shape, the minor axis of which is located in the plane of symmetry. 11. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что фокусирующая система лазерного источника выполнена с возможностью изменения угла β между лучом лазерного источника и упомянутой плоскостью совмещения в пределах 50 - 90o и с возможностью поворота луча лазерного источника вокруг точки совмещения краев трубчатой заготовки.11. The device according to p. 9, characterized in that the focusing system of the laser source is configured to change the angle β between the beam of the laser source and said plane of alignment within 50 - 90 o and with the possibility of rotation of the beam of the laser source around the point of alignment of the edges of the tubular workpiece. 12. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что введен второй лазерный источник с собственной фокусирующей системой или источник плазмы с направленным пучком, при этом фокусирующая система луча от второго лазерного источника или источник плазмы с направленным пучком выполнены с возможностью направления луча лазерного источника или направленного пучка плазмы в ту же точку совмещения краев трубчатой заготовки, что и луч от первого лазерного источника, под углом к плоскости совмещения, несовпадающим с углом β упомянутого луча от лазерного источника. 12. The device according to claim 9, characterized in that a second laser source with its own focusing system or a plasma source with a directed beam is introduced, while the focusing beam system from the second laser source or a plasma source with a directed beam is configured to direct the beam of the laser source or directed plasma beam to the same point of alignment of the edges of the tubular workpiece as the beam from the first laser source, at an angle to the alignment plane that does not coincide with the angle β of the beam from the laser source chnika.
RU97116489A 1996-12-10 1996-12-10 Method of and device for making of pipes by laser welding of longitudinal seams RU2120365C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RUPCT/RU96/00342 1996-12-10
PCT/RU1996/000342 WO1998025727A1 (en) 1996-12-10 1996-12-10 Method for manufacturing longitudinally welded pipes by laser welding and structure for implementation of the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2120365C1 true RU2120365C1 (en) 1998-10-20
RU97116489A RU97116489A (en) 1999-01-10

Family

ID=20130059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97116489A RU2120365C1 (en) 1996-12-10 1996-12-10 Method of and device for making of pipes by laser welding of longitudinal seams

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2120365C1 (en)
WO (1) WO1998025727A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008010746A2 (en) * 2006-07-17 2008-01-24 Grigoryants Alexandr Grigoreye Method for laser and light heat treatment of metal materials at a controllable temperature changes
RU2525016C2 (en) * 2008-10-25 2014-08-10 Кьелльберг Финстервальде Пласма унд Машинен ГмбХ System for thermal treatment of articles including plasma or laser processing head to be connected with help of one shank
RU2543657C1 (en) * 2013-10-30 2015-03-10 Публичное акционерное общество "Северсталь" ПАО "Северсталь") Production method of longitudinally welded main pipes
RU187914U1 (en) * 2018-09-13 2019-03-22 Акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (АО "ЦТСС") LASER-ARC AUTOMATIC MACHINE FOR WELDING HOUSING STRUCTURES IN VARIOUS SPATIAL PROVISIONS
RU2741726C1 (en) * 2017-01-17 2021-01-28 ФОРУМ ЮЭс, ИНК. Method for production of flexible tubing

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2816859B1 (en) * 2000-11-17 2003-01-31 Air Liquide PROCESS AND PLANT FOR THE MANUFACTURE OF CONTINUOUSLY WELDED METAL TUBES, SUCH AS FURNISHED WELDING WIRES
US20140175069A1 (en) * 2011-04-28 2014-06-26 Jfe Steel Corporation Method of manufacturing laser welded steel pipe

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT290258B (en) * 1969-09-08 1971-05-25 Voest Ag Device and method for the optional production of either two single-seam tubes or one double-seam tube
SU667269A1 (en) * 1978-01-03 1979-06-15 Предприятие П/Я В-8173 Tube-welding unit
DE3632952A1 (en) * 1986-09-27 1988-04-07 Hoesch Ag METHOD AND DEVICE FOR THE CONTINUOUS PRODUCTION OF TUBULAR BODIES BY LASER LENGTH SEAL WELDING
DE3703270A1 (en) * 1987-02-04 1988-08-18 Krupp Gmbh METHOD FOR PRODUCING A CONTAINER HULL WITH BLUNT-WELDED LENGTH SEAM FROM A SHEET METAL CUT AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD
DE8713471U1 (en) * 1987-10-07 1987-12-03 Rofin-Sinar Laser GmbH, 2000 Hamburg Laser welding machine for welding hollow profiles and flat profiles
DE3808728A1 (en) * 1987-12-24 1989-07-06 Franz Anton Schroeder Method for the production of a tube with a longitudinal seam
DE69515628T2 (en) * 1994-07-27 2000-11-02 Sumitomo Metal Industries, Ltd. METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING LASER-WELDED TUBES

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Технологические лазеры, Справочник под ред. Абильсиитова Г.А., т.1. - М.: Машиностроение, 1991, с.132. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008010746A2 (en) * 2006-07-17 2008-01-24 Grigoryants Alexandr Grigoreye Method for laser and light heat treatment of metal materials at a controllable temperature changes
WO2008010746A3 (en) * 2006-07-17 2008-03-20 Alexandr Grigoreye Grigoryants Method for laser and light heat treatment of metal materials at a controllable temperature changes
RU2525016C2 (en) * 2008-10-25 2014-08-10 Кьелльберг Финстервальде Пласма унд Машинен ГмбХ System for thermal treatment of articles including plasma or laser processing head to be connected with help of one shank
RU2543657C1 (en) * 2013-10-30 2015-03-10 Публичное акционерное общество "Северсталь" ПАО "Северсталь") Production method of longitudinally welded main pipes
RU2741726C1 (en) * 2017-01-17 2021-01-28 ФОРУМ ЮЭс, ИНК. Method for production of flexible tubing
US11833561B2 (en) 2017-01-17 2023-12-05 Forum Us, Inc. Method of manufacturing a coiled tubing string
RU187914U1 (en) * 2018-09-13 2019-03-22 Акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (АО "ЦТСС") LASER-ARC AUTOMATIC MACHINE FOR WELDING HOUSING STRUCTURES IN VARIOUS SPATIAL PROVISIONS

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998025727A1 (en) 1998-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4691093A (en) Twin spot laser welding
US4827099A (en) Method and apparatus for continuous production of tubular bodies by means of laser longitudinal seam welding
US4649256A (en) High-frequency electric resistance welding method using irradiation with a laser beam
US5595670A (en) Method of high speed high power welding
RU2356713C2 (en) Method of continuous butt-welding with plasma and laser, and method of producing pipes by proposed welding method
US5603853A (en) Method of high energy density radiation beam lap welding
KR101440671B1 (en) Method for eccentrically orienting a laser cutting beam in relation to a nozzle axis and for cutting at an angle； corresponding laser machining head and laser machining tool
EP0130799B1 (en) Apparatus for laser welding pipes and the like
US4912297A (en) Device for and method of establishing joints by means of laser beams
US6770840B2 (en) Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor
RU2120365C1 (en) Method of and device for making of pipes by laser welding of longitudinal seams
AU734139B2 (en) Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor
RU2637035C1 (en) Method of hybrid arc augmented laser welding of pipe longitudinal seam
ZA200700215B (en) Improvements in welding hollow flange members
JP2867790B2 (en) Fin pass roll and welded pipe manufacturing equipment
JPH10272585A (en) Method and device for butt welding of hot rolled slab
JP2845139B2 (en) Seam scanning control method and seam scanning control device for beam welded pipe
WO1995029034A1 (en) Method for welding automatic pipe forming machine
RU2697530C1 (en) Method of welding large-diameter pipes
JP2000015469A (en) Method and device for setting initial irradiation position with laser beam in laser welding pipe making process
RU2259906C1 (en) Tube electron-beam welding method
CN104759789A (en) Online welding-on production equipment for seamless flux-cored wires
JPS6156792A (en) Manufacture of extreme thin wall welded tube
KR20210037098A (en) Laser welding device for heat pipe
JPS61162283A (en) Electric resistance welding method making combination use of energy beam