一种用于板材的加热装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于板材的加热装置及方法，包括导轨、移动式加热组件、板材传送组件、视觉传感组件和数字控制台；所述导轨安装在板材传送组件的一侧；所述移动式加热组件一端滑动连接在导轨上，另一端与板材焊缝对应；所述视觉传感组件设置在板材传送组件和移动式加热组件上；所述数字控制台设置在板材传送组件的外侧，用于控制移动式加热组件和板材传送组件。本发明专利技术通过路径规划，对变厚度板材焊缝进行逐段加热；在焊缝定位的辅助下，将感应加热器定位至焊缝正上方合理的位置处；通过红外监测将焊缝上下表面温度反馈给数字控制台，通过切换导磁体的厚度，使焊缝上、下表面温度都处于所要求的范围之内，实现对变厚度板材焊缝在线加热的自动控制。线加热的自动控制。线加热的自动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种用于板材的加热装置及方法


[0001]本专利技术涉及板材加热
，尤其涉及一种用于板材的加热装置及方法。

技术介绍

[0002]变厚度钢板是通过特殊的变厚度轧制工艺轧制的厚度沿轧制方向变化的钢板，由于其本身具有节省钢材、减轻结构重量等优点，因而未来在船舶、桥梁、建筑和汽车工业等领域拥有较为广泛的应用价值。在对变厚度钢板焊接时，由于焊接区受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，因而焊件在冷却后会产生焊接应力和变形，极大地减弱了其整体的使用性能。因而需要对焊接后的钢板进行热处理，以便于降低焊接后的残余应力，改善焊接后的组织，提高焊缝处的力学性能、腐蚀性能和疲劳性能。
[0003]板材的焊后热处理多采用高温回火或正火加高温回火处理，以达到消除部分残余应力和去氢的目的。目前的高温回火多采用炉式加热的方式，这种方法效率较低、能耗高且污染严重，同时对钢板的长度也有极大的限制，不符合国家工业绿色节能减排的可持续发展要求。此外，板材焊后热处理还有激光表面处理技术，这种技术虽然有高效率、高效益、高增长及低消耗、无污染的优点，但其通常只能处理一些薄板金属，不适宜处理较厚的以及变厚度的板材。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种用于板材的加热装置及方法，实现了对变厚度板材的分步自动加热过程，极大程度上减少了工人的操作流程，满足绿色节能，无污染的生产要求。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术所提出的一种用于板材的加热装置，包括导轨、移动式加热组件、板材传送组件、视觉传感组件和数字控制台；所述导轨安装在板材传送组件的一侧且与板材传送方向平行；所述移动式加热组件一端滑动连接在导轨上，另一端位于板材传动组件的中部上方，与板材焊缝对应；所述视觉传感组件设置在板材传送组件和移动式加热组件上；所述数字控制台设置在板材传送组件的外侧，用于控制移动式加热组件和板材传送组件的工作。
[0007]进一步的，所述板材传送组件包括板材传送机床、传送辊和第二红外摄像机；所述板材传送机床置于地面；所述板材传送机床的中部沿板材传送方向设置有焊缝监测通道；所述焊缝监测通道的两侧上部分别设置有传送辊安装槽；所述传送辊分别均匀布置在两侧安装槽中并与安装槽转动连接，用于向加热工作区传送板材；所述第二红外摄像机设置在焊缝监测通道的前侧，用于监测焊缝下表面温度场的分布。
[0008]进一步的，所述移动式加热组件包括感应加热器、旋转电机、电机连接臂、水平液压伸缩臂、水平固定架、水平液压助力泵、竖直液压伸缩臂、竖直固定架、导轨小车和第一红外摄像机；所述感应加热器安装在旋转电机的输出端且与板材焊缝对应，用于加热板材；所述旋转电机安装在电机连接臂底部，用于驱动感应加热器旋转；所述第一红外摄像机设置
在旋转电机的下方，用于监测焊缝上表面的温度；所述电机连接臂顶部与水平液压伸缩臂前端连接；所述水平液压伸缩臂后侧安装在水平固定架内部，用于控制感应加热器在水平方向上的移动；所述水平固定架后端与竖直液压伸缩臂上端固连；所述水平液压助力泵安装在竖直液压伸缩臂的上部外侧；所述竖直液压伸缩臂下部安装在竖直固定架内，用于控制感应加热器在竖直方向上的移动；所述竖直固定架底部固定在导轨小车上表面；所述导轨小车底部与导轨滑动连接，用于驱动移动式加热组件整体的前后移动。
[0009]进一步的，所述感应加热器包括多边形感应线圈和导磁体；所述多边形感应线圈背面轴心处与旋转电机的输出轴连接；所述多边形感应线圈的一条边上设置有冷却水进出口，用于进出冷却水；所述导磁体分别一一对应的安装在多边形感应线圈剩余的边上，且各导磁体的厚度沿线圈正面逆时针方向依次增大，用于改变多边形感应线圈所产生的磁力线的走向，并通过不同的导磁体来调节焊缝上下表面的温度。
[0010]进一步的，所述视觉传感组件包括第一单目视觉摄像机和第二单目视觉摄像机；所述第一单目视觉摄像机通过摄像机监控杆安装在焊缝监测通道后端的上方，用于监测感应加热器和焊缝的相对位置，并获取工作区焊缝宽度；所述第二单目视觉摄像机安装在竖直固定架的一侧，用来获取工作区的板材厚度。
[0011]一种用于板材的加热方法，所述方法包括以下步骤：
[0012]设定导轨小车移动方向为x方向，水平液压伸缩臂移动方向为y方向，竖直液压伸缩臂移动方向为z方向
[0013]S1：准备阶段
[0014](S1.1)将板材通过板材传送组件的传送辊传送至加热工作区；
[0015](S1.2)在数字控制台上输入板材的长度L，板材的最小厚度d1，最大厚度d2；焊缝的最小厚度w1，最大厚度w2，加热温度T
s
，实际温度与设定温度间所允许的温度差区间为(a，b)，a，b之间的关系满足a≤0≤b；
[0016](S1.3)数字控制台根据所输入的板材厚度和焊缝宽度，自主地从后台数据库中筛选合适的导磁体的厚度，工作人员依照数字控制台所选择的结果，由小到大依次将导磁体安装到多边形感应线圈上，然后启动装置；
[0017](S1.4)数字控制台根据板材的长度L规划所要加热的次数n，则单段加热时导轨小车的进给量为L/n；数字控制台控制导轨小车沿x方向移动至工作区起始端，并将其位置锁定；
[0018]S2：工作阶段
[0019](S2.1)通过第一单目视觉摄像机获取当前工作区焊缝宽度，通过第二单目视觉摄像机获取当前工作区板材的厚度，并反馈给数字控制台，数字控制台内置算法根据所得出的焊缝宽度和板材厚度选择合适的导磁体，并向旋转电机发送指令，旋转电机以一定的角速度驱动感应加热器旋转，将所选择的导磁体置于板材焊缝的正上方，并自主设定该段焊缝的加热时间t
s
；
[0020](S2.2)数字控制台向整个装置发送移动指令，在第一单目视觉摄像机的辅助下，水平液压伸缩臂在水平液压助力泵的驱动下沿y方向移动，将感应加热器移动至板材焊缝的正上方；然后竖直液压伸缩臂沿z方向移动，将感应加热器上的导磁体与焊缝之间的竖直距离调整至合适的范围；然后将多边形感应线圈通电，向焊缝加热，并记录加热时间t；
[0021](S2.3)等至焊缝的上、下表面温度场趋于稳定，通过第一红外摄像机收集焊缝上表面加热区温度T1，通过第二红外像机收集焊缝下表面加热区温度T2，并反馈给数字控制台，数字控制台执行如下的程序运算与判断决策：
[0022](S2.3.1)若T1–
T
s
≤a，说明此时上表面加热温度小于所允许的温度范围，则竖直液压伸缩臂上移一段距离，数字控制台自动从导磁体中选择厚度更大且更适合的一个替换当前导磁体，并在旋转电机的驱动下，以ω的角速度将该导磁体旋转至焊缝的正上方，然后竖直液压伸缩臂向下移动，将感应加热器移动至加热原位置，并返回至步骤(S2.3)；
[0023](S2.3.2)当T1–
T
s
＞a时，若T2–
T
s
≤a，说明此时下表面加热温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于板材的加热装置，其特征在于：所述装置包括导轨、移动式加热组件、板材传送组件、视觉传感组件和数字控制台；所述导轨安装在板材传送组件的一侧且与板材传送方向平行；所述移动式加热组件一端滑动连接在导轨上，另一端位于板材传动组件的中部上方，与板材焊缝对应；所述视觉传感组件设置在板材传送组件和移动式加热组件上；所述数字控制台设置在板材传送组件的外侧，用于控制移动式加热组件和板材传送组件的工作。2.根据权利要求1所述的一种用于板材的加热装置，其特征在于：所述板材传送组件包括板材传送机床、传送辊和第二红外摄像机；所述板材传送机床置于地面；所述板材传送机床的中部沿板材传送方向设置有焊缝监测通道；所述焊缝监测通道的两侧上部分别设置有传送辊安装槽；所述传送辊分别均匀布置在两侧安装槽中并与安装槽转动连接，用于向加热工作区传送板材；所述第二红外摄像机设置在焊缝监测通道的前侧，用于监测焊缝下表面温度场的分布。3.根据权利要求2所述的一种用于板材的加热装置，其特征在于：所述移动式加热组件包括感应加热器、旋转电机、电机连接臂、水平液压伸缩臂、水平固定架、水平液压助力泵、竖直液压伸缩臂、竖直固定架、导轨小车和第一红外摄像机；所述感应加热器安装在旋转电机的输出端且与板材焊缝对应，用于加热板材；所述旋转电机安装在电机连接臂底部，用于驱动感应加热器旋转；所述第一红外摄像机设置在旋转电机的下方，用于监测焊缝上表面的温度；所述电机连接臂顶部与水平液压伸缩臂前端连接；所述水平液压伸缩臂后侧安装在水平固定架内部，用于控制感应加热器在水平方向上的移动；所述水平固定架后端与竖直液压伸缩臂上端固连；所述水平液压助力泵安装在竖直液压伸缩臂的上部外侧；所述竖直液压伸缩臂下部安装在竖直固定架内，用于控制感应加热器在竖直方向上的移动；所述竖直固定架底部固定在导轨小车上表面；所述导轨小车底部与导轨滑动连接，用于驱动移动式加热组件整体的前后移动。4.根据权利要求3所述的一种用于板材的加热装置，其特征在于：所述感应加热器包括多边形感应线圈和导磁体；所述多边形感应线圈背面轴心处与旋转电机的输出轴连接；所述多边形感应线圈的一条边上设置有冷却水进出口，用于进出冷却水；所述导磁体分别一一对应的安装在多边形感应线圈剩余的边上，且各导磁体的厚度沿线圈正面逆时针方向依次增大，用于改变多边形感应线圈所产生的磁力线的走向，并通过不同的导磁体来调节焊缝上下表面的温度。5.根据权利要求3所述的一种用于板材的加热装置，其特征在于：所述视觉传感组件包括第一单目视觉摄像机和第二单目视觉摄像机；所述第一单目视觉摄像机通过摄像机监控杆安装在焊缝监测通道后端的上方，用于监测感应加热器和焊缝的相对位置，并获取工作区焊缝宽度；所述第二单目视觉摄像机安装在竖直固定架的一侧，用来获取工作区的板材厚度。6.一种利用权利要求5所述加热装置的加热方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：设定导轨小车移动方向为x方向，水平液压伸缩臂移动方向为y方向，竖直液压伸缩臂移动方向为z方向S1：准备阶段
(S1.1)将板材通过板材传送组件的传送辊传送至加热工作区；(S1.2)在数字控制台上输入板材的长度L，板材的最小厚度d1，最大厚度d2；焊缝的最小厚度w1，最大厚度w2，加热温度T
s
，实际温度与设定温度间所允许的温度差区间为(a，b)，a，b之间的关系满足a≤0≤b；(S1.3)数字控制台根据所输入的板材厚度和焊缝宽度，自主地从后台数据库中筛选合适的导磁体的厚度，工作人员...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立刚，李昌威，井鑫，眭书梅，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：