一種基于大口徑焊管脈沖電流加熱對(duì)接摩擦焊裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大口徑圓管焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于大口徑焊管脈沖電流加熱對(duì)接摩擦焊裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]摩擦焊是一種利用壓力和摩擦熱使工件連接在一起的固態(tài)連接方法。目前我國摩擦焊接技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，可焊接圓管尺寸范圍也是非常廣泛，近年來隨著我國航空航天以及高鐵事業(yè)的發(fā)展，也加速摩擦焊技術(shù)的向這些領(lǐng)域滲透。圓管對(duì)接焊接時(shí)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)工件旋轉(zhuǎn)，同時(shí)把另一工件壓向旋轉(zhuǎn)工件，使其接觸面相互摩擦產(chǎn)生熱量和一定塑性變形，然后減速停止旋轉(zhuǎn)，同時(shí)施加頂鍛壓力完成焊接。對(duì)于大口徑焊管的焊接一般都采用對(duì)接摩擦焊，比較其他焊接方法，這樣可以保證環(huán)形焊縫質(zhì)量均勻性，但是隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)大口徑焊管的質(zhì)量要求越來越高，現(xiàn)在的熱處理方式根本解決不了焊縫質(zhì)量不均勻，組織性能差的缺點(diǎn)，而且熱處理時(shí)，也會(huì)很容易出現(xiàn)處理不均勻的缺點(diǎn)，針對(duì)以上問題，發(fā)明一種基于大口徑焊管脈沖電流加熱對(duì)接摩擦焊裝置來滿足生產(chǎn)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種焊縫組織性能均勻、安全可靠、操作簡單的基于大口徑焊管脈沖電流加熱對(duì)接摩擦焊裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案:本發(fā)明所述裝置由對(duì)接裝置、加熱裝置和供電設(shè)備組成;所述對(duì)接裝置包括支撐平臺(tái)、夾具、升降架和支撐座;夾具由夾具頂板和夾具底板組成;在支撐平臺(tái)的一側(cè)表面上加工條形滑移槽，在滑移槽中安裝螺桿，螺桿上套接進(jìn)給螺母，進(jìn)給螺母的頂端與升降架的底端固接在一起;所述升降架與支撐平臺(tái)為垂直狀態(tài)，升降架為立式板體結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)表面固接升降板，升降板與夾具頂板固接，夾具頂板與夾具底板上下配合連接并在連接處形成圓形卡口，在圓形卡口中安裝進(jìn)給焊管，夾具底板的底部滑動(dòng)連接在滑移槽中；在支撐平臺(tái)的另一側(cè)端面上立式安裝支撐座，在支撐座上橫向安裝旋轉(zhuǎn)焊管，支撐座與升降架為縱向平行狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)焊管與進(jìn)給焊管為水平對(duì)接狀態(tài)；
[0005]所述加熱裝置分為兩套并分別與供電設(shè)備相接，兩套加熱裝置采用上下對(duì)稱的安裝結(jié)構(gòu)設(shè)置在進(jìn)給焊管和旋轉(zhuǎn)焊管的上下方，上方加熱裝置呈M形結(jié)構(gòu)，下方加熱裝置呈W形結(jié)構(gòu)，加熱裝置的兩個(gè)端頭均設(shè)有接觸輥，在接觸輥端面設(shè)有一層石墨外套，所述兩個(gè)石墨外套分別與進(jìn)給焊管、旋轉(zhuǎn)焊管滾動(dòng)接觸。
[0006]進(jìn)一步的，所述供電設(shè)備由IGBT模塊、變壓器、整流橋和加熱電路組成，IGBT模塊的輸出端連接變壓器，變壓器的輸出端與整流橋連接，整流橋外接加熱電路，加熱電路設(shè)有兩個(gè)斷點(diǎn)，斷點(diǎn)處與加熱裝置的石墨外套相接。
[0007]進(jìn)一步的，所述每套加熱裝置由兩組左右對(duì)稱的加熱組件組成，每組加熱組件包括連接支架、調(diào)節(jié)螺桿、雙頭螺母、調(diào)節(jié)軸承、主架、接觸輥調(diào)節(jié)螺釘、接觸輥固定軸、固潤滑套、支撐架、接觸輥、旋轉(zhuǎn)軸承、石墨外套;每組加熱組件上的連接支架后端與調(diào)節(jié)螺桿垂直固接，調(diào)節(jié)螺桿的另一端與主架連接，在調(diào)節(jié)螺桿與主架連接處設(shè)有調(diào)節(jié)軸承，調(diào)節(jié)螺桿與調(diào)節(jié)軸承相互配合;在調(diào)節(jié)螺桿上套接雙頭螺母所述主架端部開設(shè)孔槽，在孔槽中固定安裝環(huán)狀支撐架，在支撐架中心孔中安裝固潤滑套，固潤滑套的內(nèi)部安插連接接觸輥固定軸；所述接觸輥固定軸的前端通過旋轉(zhuǎn)軸承與接觸輥連接，在接觸輥的端面上套有一層石墨外套;接觸輥固定軸的尾端與接觸輥調(diào)節(jié)螺釘連接，接觸輥調(diào)節(jié)螺釘從主架外部插入后與接觸輥固定軸尾端連接;兩組加熱組件上的連接支架前端對(duì)稱連接在加熱裝置上，形成M形或W形左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步的，所述連接支架為斜向上方向，調(diào)節(jié)螺桿為斜向下方向。
[0009]進(jìn)一步的，所述石墨外套的外表面為錐面。
[0010]進(jìn)一步的，所述夾具底板與夾具頂板均呈上下半圓弧孔槽狀結(jié)構(gòu)，通過對(duì)接邊緣位置孔槽內(nèi)的滑移軸進(jìn)行固定安裝，夾具頂板頂部位置與升降板底部進(jìn)行固定連接，夾具底板底部為平面并滑動(dòng)安裝在滑移槽中，升降架底部連接在進(jìn)給螺母上并配合滑移槽進(jìn)行橫向移動(dòng)。
[0011]工作過程大致如下:
[0012]焊管上下均設(shè)置脈沖加熱裝置，形成雙向焊管加熱，加熱更加充分，所述IGBT模塊作為脈沖電源，整合電源后輸出電流經(jīng)過變壓器、整流橋，使得穩(wěn)定脈沖電流進(jìn)入加熱電路，對(duì)焊縫區(qū)進(jìn)行持續(xù)加熱配合對(duì)接摩擦實(shí)施焊接過程。加熱電路對(duì)應(yīng)加熱裝置形成的閉合回路，整合電流經(jīng)過導(dǎo)電的加熱裝置接觸輥上的石墨外套流經(jīng)焊縫位置，通過另一端接觸輥形成閉合回路，上下加熱裝置原理相同，使得焊管焊縫加熱更加精密全面，加熱裝置工作同時(shí)，旋轉(zhuǎn)焊管幅度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給焊管通過夾具底板與夾具頂板配合對(duì)其進(jìn)行充分固定，并且通過進(jìn)給螺母在螺桿上的精密進(jìn)給，帶動(dòng)升降架和夾具底板等在滑移槽內(nèi)進(jìn)給滑動(dòng)，使得焊管對(duì)接產(chǎn)生摩擦對(duì)接，配合脈沖電流加熱實(shí)施焊接過程。在此過程中，斜置的調(diào)節(jié)螺桿可以通過雙頭螺母進(jìn)行距離調(diào)節(jié)，使接觸輥與焊管持續(xù)接觸，配合接觸輥調(diào)節(jié)螺釘對(duì)接觸輥固定軸的調(diào)節(jié)，充分保證焊管尺寸和距離加熱范圍的適應(yīng)性。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、采用雙向脈沖電流對(duì)大口徑焊管焊接區(qū)進(jìn)行對(duì)接摩擦加熱焊接，減少焊管焊接過程中缺陷產(chǎn)生，有效提高焊縫組織性能和力學(xué)性能。
[0015]2、采用接觸輥斜置接觸以及機(jī)床式精密進(jìn)給技術(shù)，配合調(diào)節(jié)裝置對(duì)接觸輥的接觸位置和距離調(diào)節(jié)功能，充分保證大口徑對(duì)接焊管的加熱焊接性能。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的主剖視圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的電路原理圖。
[0018]附圖標(biāo)號(hào):I一連接支架;2—調(diào)節(jié)螺桿;3—雙頭螺母;4一調(diào)節(jié)軸承;5—主架;6—接觸輥調(diào)節(jié)螺釘;7—支撐座;8—旋轉(zhuǎn)焊管;9一接觸輥固定軸；10—固潤滑套；11一支撐架；12一接觸棍；13一旋轉(zhuǎn)軸承；14一石墨外套；15—支撐平臺(tái)；16—進(jìn)給螺母；17—螺桿；18一滑移槽；19 一升降架；20—夾具底板;21—滑移軸；22—夾具頂板;23—升降板;24—進(jìn)給焊管;25—IGBT模塊;26—整流橋;27—加熱電路;28—焊縫區(qū)；29—變壓器。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0020]如圖1所示，本發(fā)明所述裝置由對(duì)接裝置、加熱裝置和供電設(shè)備組成;所述對(duì)接裝置包括支撐平臺(tái)15、夾具、升降架19和支撐座7;夾具由夾具頂板22和夾具底板20組成;在支撐平臺(tái)的一側(cè)表面上加工條形滑移槽18，在滑移槽中安裝螺桿17，螺桿上套接進(jìn)給螺母16，進(jìn)給螺母的頂端與升降架的底端固接在一起;所述升降架與支撐平臺(tái)為垂直狀態(tài)，升降架為立式板體結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)表面固接升降板23，升降板與夾具頂板固接，夾具頂板與夾具底板上下配合連接并在連接處形成圓形卡口，在圓形卡口中安裝進(jìn)給焊管24，夾具底板的底部滑動(dòng)連接在滑移槽中；在支撐平臺(tái)的另一側(cè)端面上立式安裝支撐座，在支撐座上橫向安裝旋轉(zhuǎn)焊管8，支撐座與升降架為縱向平行狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)焊管與進(jìn)給焊管為水平對(duì)接狀態(tài)。
[0021]所述加熱裝置分為兩套并分別與供電設(shè)備相接，兩套加熱裝置采用上下對(duì)稱的安裝結(jié)構(gòu)設(shè)置在進(jìn)給焊管和旋轉(zhuǎn)焊管的上下方，上方加熱裝置呈M形結(jié)構(gòu)，下方加熱裝置呈W形結(jié)構(gòu)，加熱裝置的兩個(gè)端頭均設(shè)有接觸輥，在接觸輥端面設(shè)有一層石墨外套，所述兩個(gè)石墨外套分別與進(jìn)給焊管、旋轉(zhuǎn)焊管滾動(dòng)接觸。所述每套加熱裝置由兩組左右對(duì)稱的加熱組件組成，每組加熱組件包括連接支架1、調(diào)節(jié)螺桿2、雙頭螺母3、調(diào)節(jié)軸承4、主架5、接觸輥調(diào)節(jié)螺釘6、接觸輥固定軸9、固潤滑套1、支撐架11、接觸輥12、旋轉(zhuǎn)軸承13、石墨外套14;每組加熱組件上的連接支架后端與調(diào)節(jié)螺桿垂直固接，調(diào)節(jié)螺桿的另一端與主架連接，在調(diào)節(jié)螺桿與主架連接處設(shè)有調(diào)節(jié)軸承，調(diào)節(jié)螺桿與調(diào)節(jié)軸承相互配合;在調(diào)節(jié)螺桿上套接雙頭螺母所述主架端部開設(shè)孔槽，在孔槽中固定安裝環(huán)狀支撐架，在支撐架中心孔中安裝固潤滑套，固潤滑套的內(nèi)部安插連接接觸輥固定軸;所述接觸輥固定軸的前端通過旋轉(zhuǎn)軸承與接觸輥連接，在接觸輥的端面上套有一層石墨外套;接觸輥固定軸的尾端與接觸輥調(diào)節(jié)螺釘連接，接觸輥調(diào)節(jié)螺釘從主架外部插入后與接觸輥固定軸尾端連接;兩組加熱組件上的連接支架前端對(duì)稱連接在加熱裝置上，形成M形或W形左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0022]所述連接支架為斜向上方向，調(diào)節(jié)螺桿為斜向下方向。
[0023]所述石墨外套的外表面為錐面。
[0024]如圖2所示，供電設(shè)備由IGBT模塊25、變壓器29、整流橋26和加熱電路27組成，IGBT模塊的輸出端連接變壓器，變壓器的輸出端與整流橋連接，整流橋外接加熱電路，加熱電路設(shè)有兩個(gè)斷點(diǎn)，斷點(diǎn)處與加熱裝置的石墨外套相接，石墨外套與進(jìn)給焊管和旋轉(zhuǎn)焊管貼合接觸形成焊縫區(qū)28。
[0025]打開IGBT模塊中脈沖電源開關(guān)，脈沖供電裝置開始運(yùn)行，電流經(jīng)過變壓器進(jìn)行低壓處理，進(jìn)入整流橋中，使得電流轉(zhuǎn)化為脈沖電流進(jìn)入加熱電路中，這時(shí)，正極一端連接在一側(cè)加熱裝置上，負(fù)極一端連接在另一側(cè)，脈沖電流經(jīng)過一側(cè)加熱裝置，流經(jīng)焊管對(duì)接所述焊縫區(qū)，然后經(jīng)由另一側(cè)加熱裝置流出返回負(fù)極，形成對(duì)接摩擦焊加熱焊接過程。
[0026]上述結(jié)構(gòu)中，焊管上下均設(shè)置脈沖加熱裝置，形成雙向焊管加熱，加熱更加充分，上下加熱裝置原理相同，使得焊管焊縫加熱更加精密全面，加熱裝置工作同時(shí)，旋轉(zhuǎn)焊管幅度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給焊管通過所述夾具底板與所述夾具頂板配合，對(duì)其進(jìn)行充分固定，并且通過進(jìn)給螺母在所述螺桿上的精密進(jìn)給，帶動(dòng)升降架和夾具底板等在滑移槽內(nèi)進(jìn)給滑動(dòng)，使得焊管對(duì)接產(chǎn)生摩擦對(duì)接行為，配合脈沖電流加熱實(shí)施焊接過程。
[0027]考慮到裝置使用過程中面對(duì)焊管口徑不同以及所述石墨外套磨損情況，斜置的調(diào)節(jié)螺桿可以通過雙頭螺母進(jìn)行距離調(diào)節(jié)，使得接觸輥與焊管持續(xù)接觸，配合接觸輥調(diào)節(jié)螺釘對(duì)接觸輥固定軸的調(diào)節(jié)，充分保證焊管尺寸和距離加熱范圍的適應(yīng)性，一定程度上提高工廠焊管對(duì)接焊縫的組織性能和力學(xué)性能。
[0028]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于大口徑焊管脈沖電流加熱對(duì)接摩擦焊裝置，其特征在于:所述裝置由對(duì)接裝置、加熱裝置和供電設(shè)備組成;所述對(duì)接裝置包括支撐平臺(tái)、夾具、升降架和支撐座;夾具由夾具頂板和夾具底板組成;在支撐平臺(tái)的一側(cè)表面上加工條形滑移槽，在滑移槽中安裝螺桿，螺桿上套接進(jìn)給螺母，進(jìn)給螺母的頂端與升降架的底端固接在一起;所述升降架與支撐平臺(tái)為垂直狀態(tài)，升降架為立式板體結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)表面固接升降板，升降板與夾具頂板固接，夾具頂板與夾具底板上下配合連接并在連接處形成圓形卡口，在圓形卡口中安裝進(jìn)給焊管，夾具底板的底部滑動(dòng)連接在滑移槽中；在支撐平臺(tái)的另一側(cè)端面上立式安裝支撐座，在支撐座上橫向安裝旋轉(zhuǎn)焊管，支撐座與升降架為縱向平行狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)焊管與進(jìn)給焊管為水平對(duì)接狀態(tài)； 所述加熱裝置分為兩套并分別與供電設(shè)備相接，兩套加熱裝置采用上下對(duì)稱的安裝結(jié)構(gòu)設(shè)置在進(jìn)給焊管和旋轉(zhuǎn)焊管的上下方，上方加熱裝置呈M形結(jié)構(gòu)，下方加熱裝置呈W形結(jié)構(gòu)，加熱裝置的兩個(gè)端頭均設(shè)有接觸輥，在接觸輥端面設(shè)有一層石墨外套，所述兩個(gè)石墨外套分別與進(jìn)給焊管、旋轉(zhuǎn)焊管滾動(dòng)接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于大口徑焊管脈沖電流加熱對(duì)接摩擦焊裝置，其特征在于:所述供電設(shè)備由IGBT模塊、變壓器、整流橋和加熱電路組成，IGBT模塊的輸出端連接變壓器，變壓器的輸出端與整流橋連接，整流橋外接加熱電路，加熱電路設(shè)有兩個(gè)斷點(diǎn)，斷點(diǎn)處與加熱裝置的石墨外套相接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于大口徑焊管脈沖電流加熱對(duì)接摩擦焊裝置，其特征在于:所述每套加熱裝置由兩組左右對(duì)稱的加熱組件組成，每組加熱組件包括連接支架、調(diào)節(jié)螺桿、雙頭螺母、調(diào)節(jié)軸承、主架、接觸輥調(diào)節(jié)螺釘、接觸輥固定軸、固潤滑套、支撐架、接觸輥、旋轉(zhuǎn)軸承、石墨外套;每組加熱組件上的連接支架后端與調(diào)節(jié)螺桿垂直固接，調(diào)節(jié)螺桿的另一端與主架連接，在調(diào)節(jié)螺桿與主架連接處設(shè)有調(diào)節(jié)軸承，調(diào)節(jié)螺桿與調(diào)節(jié)軸承相互配合;在調(diào)節(jié)螺桿上套接雙頭螺母所述主架端部開設(shè)孔槽，在孔槽中固定安裝環(huán)狀支撐架，在支撐架中心孔中安裝固潤滑套，固潤滑套的內(nèi)部安插連接接觸輥固定軸;所述接觸輥固定軸的前端通過旋轉(zhuǎn)軸承與接觸輥連接，在接觸輥的端面上套有一層石墨外套;接觸輥固定軸的尾端與接觸輥調(diào)節(jié)螺釘連接，接觸輥調(diào)節(jié)螺釘從主架外部插入后與接觸輥固定軸尾端連接;兩組加熱組件上的連接支架前端對(duì)稱連接在加熱裝置上，形成M形或W形左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于大口徑焊管脈沖電流加熱對(duì)接摩擦焊裝置，其特征在于:所述連接支架為斜向上方向，調(diào)節(jié)螺桿為斜向下方向。5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種基于大口徑焊管脈沖電流加熱對(duì)接摩擦焊裝置，其特征在于:所述石墨外套的外表面為錐面。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于大口徑焊管脈沖電流加熱對(duì)接摩擦焊裝置，其特征在于:所述夾具底板與夾具頂板均呈上下半圓弧孔槽狀結(jié)構(gòu)，通過對(duì)接邊緣位置孔槽內(nèi)的滑移軸進(jìn)行固定安裝，夾具頂板頂部位置與升降板底部進(jìn)行固定連接，夾具底板底部為平面并滑動(dòng)安裝在滑移槽中，升降架底部連接在進(jìn)給螺母上并配合滑移槽進(jìn)行橫向移動(dòng)。
【專利摘要】一種基于大口徑焊管脈沖電流加熱對(duì)接摩擦焊裝置，所述裝置由對(duì)接裝置、加熱裝置和供電設(shè)備組成；對(duì)接裝置包括支撐平臺(tái)、夾具、升降架和支撐座；在支撐平臺(tái)的一側(cè)表面上加工滑移槽，滑移槽中安裝螺桿，螺桿上套接進(jìn)給螺母，進(jìn)給螺母的頂端與升降架固接；升降架表面固接升降板，升降板與夾具頂板固接，夾具頂板與夾具底板上下配合固定進(jìn)給焊管，夾具底板底部滑動(dòng)連接在滑移槽中；在支撐平臺(tái)另一側(cè)安裝支撐座，支撐座上安裝旋轉(zhuǎn)焊管；加熱裝置分為兩套并分別與供電設(shè)備相接。本發(fā)明采用雙向脈沖電流對(duì)大口徑焊管焊接區(qū)進(jìn)行對(duì)接摩擦加熱焊接，減少焊接過程中的缺陷，提高焊縫組織性能和力學(xué)性能。
【IPC分類】B23K37/053, B23K28/02
【公開號(hào)】CN105710541
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610224726
【發(fā)明人】韓毅, 楊碩林
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)