專利名稱：制造縱縫焊接管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造縱縫焊接金屬管的方法，用該法時(shí)將一種金屬帶從一個(gè)儲(chǔ)料卷筒抽出并逐漸形成一個(gè)槽管，接著將該槽管用一種激光射線焊接。
對(duì)于焊接管子的縱向邊緣來(lái)說(shuō)，已知的有各種各樣的焊接方法，例如電阻焊、自動(dòng)焊、高頻焊、感應(yīng)焊、電弧焊和近期的激光焊。對(duì)于高焊接質(zhì)量來(lái)說(shuō)，必需是使要焊接的邊緣區(qū)域沒(méi)有油脂和粘附在該油脂上的污粒。這特別有利于電弧焊。
因此，已知的是，要焊接的金屬帶在形成槽管前必須要凈化。為此首先是將金屬帶通過(guò)一個(gè)裝有液態(tài)脫脂劑的槽輸送。從槽中輸出后使金屬帶通過(guò)一個(gè)處理區(qū)，在該區(qū)內(nèi)脫脂劑是作為蒸汽而存在的，蒸汽則冷凝在金屬帶的冷表面上。為了加強(qiáng)凈化使蒸氣呈一個(gè)角度噴射在帶面上。作為脫脂劑已被證實(shí)氯化烴例如四氯乙烯和三氯乙烯特別適用。由于該料有損于健康的作用，使所謂MAK值(平均工作地點(diǎn)濃度)降低到，只有用很大的費(fèi)用才能保住。排除用過(guò)的充滿油脂和污物的脫脂劑是化費(fèi)很大的，因?yàn)檫@必須作為特種垃圾來(lái)排除(DE-ASI 272079)。
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種制造縱縫焊接金屬管的方法，該法可以不用昂貴的氯化烴來(lái)使板料脫脂，而且不必?fù)?dān)心焊縫質(zhì)量方面的缺陷。
解決上述任務(wù)的措施是，使一個(gè)在其縱向邊緣切邊帶有油脂的金屬帶形成槽管，并至少使相互對(duì)置的帶邊區(qū)在焊接前加熱到這樣一個(gè)溫度，此時(shí)帶表面上的油脂達(dá)到蒸發(fā)。
事實(shí)證明情況是完全出乎意外的，要達(dá)到良好的焊縫并不需要用昂貴的液體或蒸汽來(lái)脫脂，確切地說(shuō)蒸發(fā)附在金屬帶上的油脂組分就夠了，就足以凈化那些要焊接的帶邊區(qū)。產(chǎn)生的油脂蒸汽適當(dāng)加以抽走。
按照本發(fā)明一種特別有利的結(jié)構(gòu)加熱帶邊區(qū)是通過(guò)適用于焊接的激光束來(lái)進(jìn)行。因而可以取消附加的熱源。由于導(dǎo)熱是相反于帶的流動(dòng)方向，在帶的流動(dòng)速度不是過(guò)高時(shí)使得帶料在焊接點(diǎn)之前就被加熱到一個(gè)足夠高的溫度上，以使油脂可以蒸發(fā)。
對(duì)本發(fā)明重要的是，使激光束可按照焊縫走向來(lái)移動(dòng)。這對(duì)焊縫保證質(zhì)量是必要的，因?yàn)槟＞呓Y(jié)構(gòu)并不能保證要焊接槽縫在任何時(shí)候都有一個(gè)直線的走向。
本發(fā)明還涉及一種制造縱縫焊接金屬管的方法，該法是將一種金屬帶從一個(gè)儲(chǔ)料卷筒抽出并且逐漸形成一種縫管，接著用電弧焊焊接該槽管。
用這種方法重要的是，對(duì)焊接點(diǎn)要提供完全沒(méi)有油脂的區(qū)域。為解決這一任務(wù)對(duì)該金屬帶在其帶邊區(qū)內(nèi)用一個(gè)配置在焊接部位前面的激光將存在于金屬帶表面上的油脂殘?jiān)辽偌訜岬狡湔舭l(fā)溫度。特別有利的是使用一種固體激光器。用固體激光器時(shí)涉及到一些因要求很低而使價(jià)格很便宜的裝置，例如CO2激光器或憶鋁石榴石激光器。有利的是使激光器不作完全聚焦。因而使帶邊區(qū)有較寬范圍過(guò)照射而脫脂。
按本發(fā)明的方法特別適合于制造由帶料制的管子，帶料由一種金屬構(gòu)成，該金屬易于腐蝕，為此已由生產(chǎn)廠方涂有一層油脂薄膜以防止其受氣候影響或作低溫焊接。這方面作為例子有普通的鋼和鋁。然而這些方法同樣適用于制造由諸如優(yōu)質(zhì)鋼的不易或幾乎不易腐蝕金屬構(gòu)成的管子。用這種料時(shí)要制造管子的直徑和壁厚比小于15就需要在形成槽管前在模具和/或帶料上涂脂。涂脂可以防止優(yōu)質(zhì)鋼帶卡住模具。
本發(fā)明借助于示意圖中所示的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明。


圖1和2表示對(duì)本發(fā)明方法來(lái)說(shuō)可使用的兩種裝置的側(cè)視圖。
從一個(gè)出帶裝置1拉出一個(gè)鋼帶2并輸往一個(gè)切邊裝置4上，在其內(nèi)剪切帶邊。鋼帶2未經(jīng)處理，即帶有由鋼帶制造廠在廠內(nèi)涂覆的油脂膜進(jìn)入到一臺(tái)造型設(shè)備5內(nèi)，鋼帶2在該設(shè)備內(nèi)經(jīng)多級(jí)成形被加工成槽管6。第一成形級(jí)7是一個(gè)滾壓模具，對(duì)此后面的成形級(jí)是形成錐形的管子，而在其后面則配置有環(huán)形件。在第一成形級(jí)7之前，可以將一個(gè)例如光波導(dǎo)體的電纜芯8嵌入到還是敞口的槽管內(nèi)，在成形級(jí)內(nèi)通常是在帶邊區(qū)內(nèi)使備好的管子成形彎曲。然而電纜芯8也可以是一個(gè)金屬管，該管以未示出方式是同心于槽管6安裝的。金屬管和縱縫焊接管之間的環(huán)形縫隙可以用一種在聚氨酯基礎(chǔ)上的發(fā)泡塑料來(lái)發(fā)泡。這種方法由德國(guó)專利說(shuō)明書(shū)DE-PS1779406是本來(lái)已知的。
使槽管6從造型設(shè)備5輸出后在一個(gè)焊接裝置9下面通過(guò)。焊接管10可以借助于一個(gè)環(huán)形拉模12縮小其直徑。作為抽拉裝置是用一種所謂彈簧夾頭抽拉裝置13，該裝置由一些夾持該管10并能松開(kāi)的彈簧夾頭對(duì)組成，這些彈簧夾頭對(duì)是固定在一條被驅(qū)動(dòng)的循環(huán)鏈上。然后可以將成品盤繞在一個(gè)儲(chǔ)料卷筒14上。
制造按德國(guó)專利說(shuō)明書(shū)DE-PS1779406的絕熱導(dǎo)管時(shí)，可以不用環(huán)形拉模12，而在彈簧夾頭13的后面則有一個(gè)未示出的連續(xù)波形裝置。
焊接裝置9涉及到一種激光束焊接裝置。輸入的焊接能量和管子10的排出速度現(xiàn)在是彼此適配成，使供給焊接點(diǎn)的熱量由于鋼帶2的導(dǎo)熱性而相反于制作方向傳播，而槽管6的帶邊區(qū)則在焊接點(diǎn)之前被加熱到某個(gè)溫度，足以使處在鋼帶2上的油脂膜蒸發(fā)。通過(guò)一個(gè)未示出的抽吸裝置將油或油脂蒸汽除掉。供給焊接點(diǎn)的帶邊區(qū)幾乎是完全沒(méi)有油脂的，因此可以順利地焊接。激光束焊接裝置是設(shè)置成，使激光束跟蹤槽管6縱縫的走向。這種操作方式本來(lái)是已知的，因而不需要詳加說(shuō)明。
本發(fā)明的另一種方案-參閱圖2-是標(biāo)有件號(hào)19的一種氣體保護(hù)焊接裝置，該裝置設(shè)有例如一個(gè)不熔化的鎢電極。金屬帶2的帶邊區(qū)在焊接裝置19前用一個(gè)固體激光器17照射，并且與此同時(shí)被加熱到約500℃。在該高溫情況下所有處于金屬帶2上的防蝕膜其油脂組分都蒸發(fā)。甚至在采用這種方案時(shí)抽吸油脂蒸汽也是合理而必要的。激光束的聚焦點(diǎn)如在最后的成形級(jí)就是槽管，-一般這是一個(gè)模型環(huán)16-槽管必須加以潤(rùn)滑，以防止模型環(huán)16和焊接裝置19之間的“卡住”。對(duì)于金屬帶來(lái)說(shuō)在形成槽管時(shí)是不需要潤(rùn)滑的，此時(shí)將聚焦點(diǎn)設(shè)在最后的輥對(duì)15和環(huán)形拉模16之間。由激光束進(jìn)行的帶邊預(yù)熱除了由裝料情況形成的優(yōu)點(diǎn)外還可以有利于提高焊接速度。固體激光器并不是聚焦于一個(gè)點(diǎn)上，而是聚焦在一個(gè)圓面積上，因而照射范圍較大。
要是使用一種優(yōu)質(zhì)鋼帶，這種鋼帶因其耐蝕性生產(chǎn)廠方是未涂有油脂的，因而存在一種危險(xiǎn)，特別是在優(yōu)質(zhì)鋼帶的帶寬和壁厚比較小時(shí)，也就是說(shuō)對(duì)一種用于制造具有小直徑厚壁管子的鋼帶，該優(yōu)質(zhì)鋼帶2可能卡住第一成形級(jí)7的金屬成型輥。在該成形級(jí)內(nèi)僅給帶的邊緣區(qū)提供一個(gè)劇烈的彎曲，變形力高到不潤(rùn)滑帶2或成形級(jí)7的輥就不可能生產(chǎn)。還可以通過(guò)本發(fā)明的方法不成問(wèn)題地蒸發(fā)這種油脂膜。本發(fā)明由此提出一種可能，即可以制造具有良好焊縫、小直徑的厚壁優(yōu)質(zhì)鋼管。
對(duì)于光波導(dǎo)體水下電纜用的、外徑約為3毫米而壁厚約為0.2毫米的優(yōu)質(zhì)鋼管焊接，按本發(fā)明方法由于下述原因可能是有利的。
焊接速度采用1.5瓦激光器時(shí)對(duì)于壁厚為0.2毫米的帶鋼約為6.5米/分。激光束焊接的優(yōu)點(diǎn)在于，一個(gè)激光器在能預(yù)計(jì)到的長(zhǎng)生產(chǎn)時(shí)間必須不發(fā)生變化。對(duì)于鎢極惰性氣體保護(hù)焊其電極因總是存在有機(jī)物質(zhì)例如油、油脂、臟物的殘?jiān)子跓龘p。通常一個(gè)細(xì)小的鎢電極工作時(shí)間為幾個(gè)小時(shí)。鎢極惰性氣體保護(hù)焊的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，焊接這樣薄的帶料時(shí)其焊接速度達(dá)到很高，因?yàn)殡娀〉哪芰棵芏群鸵蚨纬傻臏囟仁禽^高的。由于這種壁厚采用焊接電流強(qiáng)度為20安至70安來(lái)焊接，電弧是不穩(wěn)定的，并可因外界影響，例如通風(fēng)、油脂或類似料而致偏。要是如本發(fā)明那樣用一個(gè)激光源來(lái)凈化和預(yù)熱要焊接的帶邊，因而對(duì)后面的電弧來(lái)說(shuō)就是預(yù)先活化，使電弧甚至是在電流強(qiáng)度很小時(shí)完全出乎意外地達(dá)到非常穩(wěn)定，電極壽命也就提高。一根例如直徑為3毫米、壁厚為0.2毫米的不銹鋼制管子，按本發(fā)明的技術(shù)方案可以用速度20米/分可靠地進(jìn)行焊接。單用激光器焊接速度只可能達(dá)到約為6.5米/分。用鎢極惰性氣體保護(hù)焊，此時(shí)帶邊不作凈化和預(yù)熱其速度雖可達(dá)到20米/分，但因電弧不穩(wěn)定會(huì)出現(xiàn)焊接缺陷和劇烈燒損。因而就不能制作沒(méi)有缺陷的長(zhǎng)段管料。
權(quán)利要求
1.制造縱縫焊接金屬管的方法，用該法時(shí)將一種金屬帶從一個(gè)儲(chǔ)料卷筒拉出，并逐漸形成一個(gè)槽管，接著將該槽管用一種激光束焊接，其特征在于，使一個(gè)在其縱向邊緣切邊帶有油脂的金屬帶形成槽管，并至少使相互對(duì)置的帶邊區(qū)在焊接前加熱到這樣一個(gè)溫度，此時(shí)帶表面上的油脂達(dá)到蒸發(fā)。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，加熱帶邊區(qū)是通過(guò)適用于焊接的激光束來(lái)進(jìn)行。
3.按權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，使激光束可按照焊縫走向來(lái)移動(dòng)。
4.制造縱縫焊接金屬管的方法，用該法時(shí)將一種金屬帶從一個(gè)儲(chǔ)料卷筒拉出，并逐漸形成一個(gè)槽管，接著將該槽管用一種電弧焊接，其特征在于，對(duì)該金屬帶在其帶邊區(qū)內(nèi)用一個(gè)配置在焊接部位前面的激光器將存在于金屬帶表面上的油脂殘?jiān)辽偌訜岬狡湔舭l(fā)溫度。
5.按權(quán)利要求4的方法，其特征在于，使用一種固體激光器。
6.按權(quán)利要求4或5的方法，其特征在于，使激光器不完全地聚焦。
7.按權(quán)利要求1至6其中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，由一種優(yōu)質(zhì)鋼制的帶來(lái)制造一種槽管，該槽管的直徑和壁厚比至少為15，其中優(yōu)質(zhì)鋼帶在形成槽管前和/或成形裝置要涂油。
全文摘要
一種制造縱縫焊接金屬管的方法，用該法時(shí)將一種金屬帶從一個(gè)儲(chǔ)料卷筒拉出，并逐漸形成一個(gè)槽管，然后焊接該槽管。該法使用一種在其縱向邊緣切邊涂有油脂的金屬帶并將相互對(duì)置的帶邊區(qū)至少在焊接前加熱到這樣一個(gè)溫度,此時(shí)帶表面上的油脂達(dá)到蒸發(fā)。加熱帶邊使用一種激光裝置。
文檔編號(hào)B23K26/26GK1063435SQ9210045
公開(kāi)日1992年8月12日 申請(qǐng)日期1992年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月24日
發(fā)明者G·齊梅克, W·克萊布爾, H·施塔斯朱斯基 申請(qǐng)人:電纜金屬電氣有限公司