一种高功率连续光纤激光器螺旋翅片管热拉成型焊接设备制造技术

本发明专利技术公开了一种高功率连续光纤激光器螺旋翅片管热拉成型焊接设备，包括主机台，主机台上固定设置有一对直线齿条，一对直线齿条之间设置有主轴座，主轴座上设置有可旋转卡盘，所述卡盘由设置在主轴座的卡盘旋转电机驱动旋转，主机台上与卡盘相对的另一侧设置有双悬臂模架，双悬臂模架一侧面贴合有成型模，双悬臂模架上方设置有光纤激光器，待焊接钢带沿Y轴方向送料且经过设置在双悬臂模架一侧的导向轮、智能超高频涡流加热机、恒温油箱后延伸至成型模与双悬臂模架之间，光纤激光器射出的激光束射向钢管和钢带挤压处进行焊接从而在钢管表面形成螺旋状翅片，本发明专利技术的有益效果为：本设备整体的精度、效率和成型出来的产品质量都有了较大的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及螺旋翅片管生产
，具体涉及一种高功率连续光纤激光器螺旋翅片管热拉成型焊接设备。
技术介绍
螺旋翅片管作为换热元件，长期工作于高温烟气的工况下，比如锅炉换热器用翅片管使用环境恶劣，高温高压且处于腐蚀性气氛，这要求翅片管应具有很高的性能指标。如防腐性能、耐磨性能、低的接触热阻、高的稳定性和防积灰能力等。传统的螺旋翅片管生产方法主要有几下几种。1、套装翅片：套装翅片工艺是预先加工出一批单个的翅片，然后用人工或机械方法，按一定的翅距，靠过盈配合把翅片套装在管子外表面上，该工艺的配合效果差，热转换效率低。2、内镶式螺旋翅片：镶嵌式螺旋翅片管是在钢管上先加工出一定宽度和深度的螺旋槽，然后在车床上把钢带镶嵌在钢管上，在缠绕。该工艺复杂，生产效率低，热转换效率低。3、钎焊螺旋翅片管：钎焊螺旋翅片管的加工分两步进行。首先，将钢带平面垂直于管子轴线按螺旋线方式缠绕在管子外表面上，并把钢带两端焊在钢管上固定，然后消除钢带和钢管接触处的间隙，用钎焊的方法将钢带和钢管焊在一起。该工艺效率低，不环保，且产品不抗腐蚀，使用寿命短，热转换效率低。4、高频焊螺旋翅片：高频焊螺旋翅片管是目前应用最为广泛的螺旋翅片管之一，现广泛应用于电力、冶金、水泥行业的余热回收以及石油化工等行业。高频焊螺旋翅片管是在钢带缠绕钢管的同时，利用高频电流的集肤效应和邻近效应，对钢带和钢管外表面加热，直至塑性状态或熔化，在缠绕钢带的一定压力下完成焊接。这种高频焊实为一种固相焊接。它与镶嵌、钎焊等方法相比，无论是在产品质量，还是生产率及自动化程度上，较为为先进。但产品不环保，达不到国际环保要求，不抗腐蚀；使用寿命短。5、三辊斜轧整体型螺旋翅片管：三辊斜轧整体型螺旋翅片管其生产原理为：在光面管内衬一芯棒，经轧辊刀片的旋转带动，无缝钢管通过轧槽与芯头组成的孔腔在其外表面上加工出翅片。这种方法生产出的翅片管因基管与外翅片是一个有机的整体,因而不存在接触热阻损。采用该工艺制得的产品，其结合强度低，不抗腐蚀，热转换效率低。中国专利CN201410467460.5公开了一种数控螺旋翅片管激光焊接成型设备及其焊接成型方法，该方法结合激光成型技术，不改变金属的金相组织，大大提升翅片与钢管之间的结合效果，强度好，产品质量好，但是该设备在对钢带成型螺旋型翅片工艺中，使用的冷成型工艺，钢带的拉伸性(延展性)不好，易发生断裂，同时当钢管在旋转过程，由于钢管的尺寸有偏差，不能始终保持同轴心自转，另外焊接过种中，产生大量的渣垢难以有效的排走，累积的渣垢使成型模具精度降低，焊道的抗氧化性不好；同时直线行走小车通过电机皮带传动，精度较低。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术目的之一在于，提供一种精度、效率和品质更好的高功率连续光纤激光器螺旋翅片管热拉成型焊接设备。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的。一种高功率连续光纤激光器螺旋翅片管热拉成型焊接设备，包括主机台，主机台上固定设置有互相平行且沿X轴方向延伸的一对直线齿条，一对直线齿条之间设置有可沿X轴方向行走的主轴座，主轴座上设置一对行走电机，一对行走电机传动连接与所述一对直线齿条啮合的一对齿轮，从而驱动主轴座在主机台上行走，主轴座上设置有一用于夹紧钢管端头的可旋转卡盘，所述卡盘由设置在主轴座的卡盘旋转电机驱动且能够带动钢管绕X轴旋转，主机台上与卡盘相对的另一侧设置有双悬臂模架，双悬臂模架上设置有钢管通过孔，双悬臂模架一侧面贴合有成型模，所述双悬臂模架上方设置有光纤激光器，待加工钢管平行于X轴方向放置，其一端被卡盘夹紧，另一端穿过双悬臂模架上的钢管通过孔并被设置在主机台的同心定位校正机构进行卡紧定位，待焊接钢带沿Y轴方向送料且经过设置在双悬臂模架一侧的导向轮、智能超高频涡流加热机、恒温油箱后延伸至成型模与双悬臂模架之间，且钢带一侧边挤压钢管，所述光纤激光器射出的激光束射向钢管和钢带挤压处进行焊接从而在钢管表面形成螺旋状翅片，双悬臂模架一侧还设置有校正翅片垂直度的校正轮，双悬臂模架的下方还设置有控制钢管和钢带挤压力的挤压力控制机构。作为本专利技术的一种改进，所述成型模上与双悬臂模架相贴合的一侧面设有螺旋面。作为本专利技术的一种改进，，所述双悬臂模架和成型模上设有热流道，热流道内通以热油并将热量传递至钢带以提高钢带的延展性，所述热油由设置在主机台底部的温控热油箱进行加热。作为本专利技术的一种改进，所述双悬臂模架为采用真空热处理的DC53合金模具钢材质构件，所述双悬臂模架上与钢带接触区域设置有钴基碳化钨合金材质的镶嵌块，所述双悬臂模架底端通过两个悬臂铰接在主机架上。作为本专利技术的一种改进，所述双悬臂模架上位于钢管通过孔周围还设置有排渣垢通道和吹氩气装置。作为本专利技术的一种改进，所述光纤激光器采用IPG高功率连续型光纤激光器或QCW准连续型光纤激光器，所述光纤激光器焊接头上设置有水冷和气刀装置。作为本专利技术的一种改进，还包括一工业控制PC系统，所述光纤激光器、行走电机、卡盘旋转电机、恒温油箱、智能超高频涡流加热机均由工业控制PC系统全自动控制，还包括一冷却系统，所述冷却系统通过冷水对光纤激光器和工业控制PC系统进行冷却。作为本专利技术的一种改进，所述主机台的邻侧还设有对钢管进行支撑的钢管支撑架。作为本专利技术的一种改进，所述同心定位校正机构包括多个环绕钢管设置的轴承，多个轴承通过支架设置在主机台上，多个轴承的中心轴线与卡盘轴心线之间的间距相同。作为本专利技术的一种改进，所述挤压力控制机构包括一设置在双悬臂模架下方的气缸，气缸通过连杆推动一顶出件向上顶出，所述顶出件的顶部连接一铰接件的下侧，铰接件的一端铰接至双悬臂模架，铰接件的上侧抵接至钢带侧边以控制钢带与钢管之间的挤压力。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的激光器采用美国IPG公司的YLR/S-1000～4000高功率光纤激光器自主进行二次开发，集成在CNC五轴工业数控系统中；所有的智能控制如油箱恒温、智能超高频涡流加热、五轴运动控系统实现集成在统一的工业控制PC系统中；2、采用双悬臂模架设计，模架结构更加轻便，强度更高；3、在双悬臂模架上设置有热流道，另设置有智能超高频涡流加热机，从而始终保持钢带的高温，提高了钢带的延展性，使钢带更加易于拉伸成型；4、设置有挤压力控制机构，能够对钢带和钢管之间的挤压力进行调节；5、双悬臂模架上设置排渣垢通道和吹氩气装置，可以有效地将焊接过程中产生渣垢排走的同时保持了焊道的抗氧化性；6、双悬臂模架上与钢带接触区域设置有钴基碳化钨合金材质的镶嵌块，利用钴基碳化钨合金在高温高硬度下的高耐磨性，从而满足了设备高寿命要求；7、主轴座通过一对高精度立式伺服电机驱动齿轮在直线齿条上行走，传动距离短，精度更高；8、增加了了同心定位校正机构，保证了钢管在旋转和拖动过程中，其轴心线始终与X轴方向平行而不发生偏离；总而言之，通过以上各点的改进，使设备整体的精度、效率和成型出来的产品质量都有了较大的提高。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图。图2是本专利技术的主机台部分的结构示意图。图3是本专利技术的主机台上各机构的结构示意图。图4是本专利技术的钢带沿Y轴方向送料的结构示意图。图5是本专利技术的主模架的结构示意图之一。图6是本专利技术的主模架的结构示意图之二。图7是本专利技术的主模架的结构示意图之三。图8是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率连续光纤激光器螺旋翅片管热拉成型焊接设备，其特征在于：包括主机台，主机台上固定设置有互相平行且沿X轴方向延伸的一对直线齿条，一对直线齿条之间设置有可沿X轴方向行走的主轴座，主轴座上设置一对行走电机，一对行走电机传动连接与所述一对直线齿条啮合的一对齿轮，从而驱动主轴座在主机台上行走，主轴座上设置有一用于夹紧钢管端头的可旋转卡盘，所述卡盘由设置在主轴座的卡盘旋转电机驱动且能够带动钢管绕X轴旋转，主机台上与卡盘相对的另一侧设置有双悬臂模架，双悬臂模架上设置有钢管通过孔，双悬臂模架一侧面贴合有成型模，所述双悬臂模架上方设置有光纤激光器，待加工钢管平行于X轴方向放置，其一端被卡盘夹紧，另一端穿过双悬臂模架上的钢管通过孔并被设置在主机台的同心定位校正机构进行卡紧定位，待焊接钢带沿Y轴方向送料且经过设置在双悬臂模架一侧的导向轮、智能超高频涡流加热机、恒温油箱后延伸至成型模与双悬臂模架之间，且钢带一侧边挤压钢管，所述光纤激光器射出的激光束射向钢管和钢带挤压处进行焊接从而在钢管表面形成螺旋状翅片，双悬臂模架一侧还设置有校正翅片垂直度的校正轮，双悬臂模架的下方还设置有控制钢管和钢带挤压力的挤压力控制机构。...

【技术特征摘要】
1.一种高功率连续光纤激光器螺旋翅片管热拉成型焊接设备，其特征在于：包括主机台，主机台上固定设置有互相平行且沿X轴方向延伸的一对直线齿条，一对直线齿条之间设置有可沿X轴方向行走的主轴座，主轴座上设置一对行走电机，一对行走电机传动连接与所述一对直线齿条啮合的一对齿轮，从而驱动主轴座在主机台上行走，主轴座上设置有一用于夹紧钢管端头的可旋转卡盘，所述卡盘由设置在主轴座的卡盘旋转电机驱动且能够带动钢管绕X轴旋转，主机台上与卡盘相对的另一侧设置有双悬臂模架，双悬臂模架上设置有钢管通过孔，双悬臂模架一侧面贴合有成型模，所述双悬臂模架上方设置有光纤激光器，待加工钢管平行于X轴方向放置，其一端被卡盘夹紧，另一端穿过双悬臂模架上的钢管通过孔并被设置在主机台的同心定位校正机构进行卡紧定位，待焊接钢带沿Y轴方向送料且经过设置在双悬臂模架一侧的导向轮、智能超高频涡流加热机、恒温油箱后延伸至成型模与双悬臂模架之间，且钢带一侧边挤压钢管，所述光纤激光器射出的激光束射向钢管和钢带挤压处进行焊接从而在钢管表面形成螺旋状翅片，双悬臂模架一侧还设置有校正翅片垂直度的校正轮，双悬臂模架的下方还设置有控制钢管和钢带挤压力的挤压力控制机构。2.根据权利要求1所述的高功率连续光纤激光器螺旋翅片管热拉成型焊接设备，其特征在于，所述成型模上与双悬臂模架相贴合的一侧面设有螺旋面。3.根据权利要求1所述的高功率连续光纤激光器螺旋翅片管热拉成型焊接设备，其特征在于，所述双悬臂模架和成型模上设有热流道，热流道内通以热油并将热量传递至钢带以提高钢带的延展性，所述热油由设置在主机台底部的温控热油箱进行加热。4.根据权利要求1所述的高功率连续光纤激光器螺旋翅片管热拉成型焊接设备，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王传礼，
申请(专利权)人：东莞市奥信激光焊接设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44