胡晓
南京高精齿轮集团有限公司 江苏 南京 210000
摘要：本文主要针对双层卷焊管连续焊接工艺与设备进行分析，思考了双层卷焊管连续焊接工艺与设备的具备的方法和内容，对工艺的流程，以及设备的选择应用进行了探讨，可供今后工作参考。
关键词：双层卷焊管，连续焊接，工艺，设备
前言
对于双层卷焊管连续焊接工艺与设备的选择和使用，施工人员一定要更加的明确，同时，选取更加科学合理的工艺措施，进一步提高工艺的效果，对设备进行合理的选取，灵活应用各类先进设备。
1、双层卷焊管的成型
双层卷焊管又称邦迪管，早在20世纪30年代就已发明，并广泛应用于汽车和家电行业，它是将镀有钎料的冷轧带钢在成型机组上卷曲720°后所形成的双层管筒，经过高温钎焊而成的。其主要有以下四道工序组成:带钢镀铜，带钢的边缘处理，带钢的成型和高温焊接。本文就其成型工艺过程和焊接技术的发展和演变进行简要概述。
双层卷焊管已有的成型方法可归纳为四种，即圆孔型中的成型、对称成型、半圆定位成型和直角边定位成型。
1.1圆孔型中的成型方法
内、外边缘加工坡口以后，分别以内、外半径在两边部轧出90°圆弧，随后轧成一个圆，内、外层重叠，相对滑移，轧成一个双层管筒。
1.2对称成型法
内、外边缘加工坡口以后，从两边缘开始分别以内、外圈各自的半径进行卷曲，然后以内外层双半径的分界点为基点将管坯中间轧弯成v形，接着进行内支成型，将内支卷曲成圆，使外支弯绕在已成型的内管筒上，形成一个双层管筒。
1.3半圆定位的成型法
内、外边缘加工坡口以后，于外层侧以外层半径轧出一个半圆(180°)于内层侧以内层半径轧出一个90°圆弧，然后以外层侧半圆作横向定位，将管坯从内层侧上卷，最后将外层侧半圆轧立起来与内层侧管坯合拢而成为一个双层管筒。
1.4直角边定位的成型法
内、外边缘加工坡口以后，将相应管筒外层搭接处的带钢轧弯起90°直角，同时将内层侧带钢轧成一个90°圆弧，以外边轧起的直角边做横向定位支撑边，然后将内层侧圆弧逐渐从宽度方向往上卷曲至540°，接着将外侧直角边轧成圆弧，逐渐卷起，与内侧圆桶形成完整双层管筒。
以上的四种成型方法，各有优缺点，经历过逐渐的演变，直角边定位成型方法得到了广泛应用。除俄罗斯使用对称成型方法外，各国基本上是使用直角定位边成型法。但是直角边定位的缺点也一直困扰着我们。
一是由于成型的非对称性使内层侧的继续卷曲能力强，外层侧继续卷曲能力弱，在左右合成管筒后，横截面容易发生扭转，外观表现为搭缝容易扭曲，导致层间松散，影响钎焊质量；二是轧弯直角边时可能使带钢边缘过度拉伸，使边缘产生波浪形皱纹，严重影响外焊缝钎焊质量；三是成型之初轧压的直角在成型的后部必须去掉，改轧成90°圆弧，这种弯边和去除弯边的过程会加剧直角顶点处材料中的应力及残余应力，此处很容易出现焊接质量问题；四是直角边的定位作用并非十分可靠，实际应用中，调整稍有不适管坯就可能发生横向窜动，定位边爬高。针对直角边定位成型法所存在的问题，提出圆弧边定位成型法，该方法是将直角定位边改轧成圆弧定位边，该圆弧与外侧圆弧相应，这就可避免边缘波浪形皱纹及残余应力问题，可改善现行的成型质量。
2、双层卷焊管连续焊接工艺与设备
钎焊装置主要由加热区、焊接区、压力辊、保温冷却区、电极等几部分组成。由成型机供给的管筒以一定的速度经滑动电极进入保温良好的钎焊腔，与滚动电极接触，两电极间的管筒经电极与电源构成回路，管子在由滑动电极到滚动电极的运行过程中，逐渐加热，到达正极时达到最高温度即钎焊温度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这时不需要对管筒施加任何外加载荷，由于铜具有较好的液态流动性和在钢中的快速扩散性，待冷却后使层间牢固地粘合在一起。其关键是炉内温度的控制和表面镀层的防氧化问题，钎焊是在导管内的还原气氛下进行的，保护气体为氢气。
钢管从钎焊炉加热区段出来后进入冷却区，并在保护气氛下进行炉内冷却，这时层间与表面的铜层开始凝固。钢管在冷却区出口处表面温度要降到100℃左右才能出炉，这样可以避免镀铜层因接触空气而发生氧化变色(铜的氧化温度约350℃)。采用炉冷—空冷—水冷的冷却方式可以确保成品管的退火质量。
3、工艺参数的检测与控制
3.1工艺参数
为满足双层卷焊管的尺寸精度及表面质量要求，提升产品的焊接质量和使用性能，降低废品率，整个生产过程对工艺参数的控制十分严格，而定径压力、钎焊温度、运行速度是控制的重点。
(1)定径压力。为保证管筒层间紧密贴合，在定径阶段需对管筒施加一定的定径压力，如果定径压力过小则会降低层间的焊合率，但是如果定径力过大不仅会导致两层间过大的扭曲变形甚至失稳，还会使芯棒的轴向拉力急剧增加而断裂。由于受成品管的尺寸限制，芯棒拉杆的截面不能取得很大，尤其在成型小直径的双层卷焊管时，拉杆的横断面积非常小，成为最薄弱的环节。
(2)钎焊温度。在加热区内，卷焊管的温度由常温一直增加到1200℃以上，并且其在运行方向各点段的电阻值也极不均匀，是一个变化量，但电阻值与最高温度有关。若温度偏低，管材焊接不牢;若温度过高，则管材会烧断或者管材表面的铜完全熔化而向下流淌形成铜瘤。因此保证炉内温度的稳定是焊接过程的关键。
(3)运行速度。在温度一定的情况下，卷管管径较小时，生产线管材运行速度相应要快一些，不然会导致卷管被烧坏。因此不同管径的卷管对制管速度的要求是不一样的。双层卷焊管生产线的生产速度控制范围为10m/min～27m/min，成型机组制管速度与一次牵引机、二次牵引机的牵引速度要匹配，以保证整个生产线的运行稳定，并且一次牵引机的牵引速度略大于制管速度，使钢管处于张紧状态。
3.2工艺参数的控制
控制系统由触摸屏、中央控制器、现场总线、传感器及执行器组成，控制对象为制管速度、一次牵引速度、二次牵引速度、芯棒拉力、钎焊温度。
各工艺参数控制原理如下:
(1)芯棒压力的在线监测。在制管过程中，通过压力传感器将芯棒的拉力数据传输到编程控制装置上，调节杆依据事先确定的参数进行调整，通过参数确认芯棒的位置，避免了人工调整芯棒的不确定性。同时，该装置对实时数据采集分析，若测值为零，即芯棒断裂时，立即发出停车指令，以减少原材料浪费，降低废品率。
(2)钎焊温度的检测与控制。生产线启动后，管材开始自动升温，红外测温探头将检测到的温度信号转换成电流信号反馈给编程控制装置，经编程控制装置转换为数字信号后输出到显示屏，同时控制器将接收到的温度与设定的温度进行比较处理，经转换处理后控制电力调整器以调整电压大小，使炉内温度逐渐稳定。
(3)运行速度的检测与控制。生产前先设定工艺速度，生产线启动后将检测的速度脉冲信号反馈给中心控制系统的PLC，经PLC处理后输出到变频器的控制端，通过调节变频器的频率来控制变频电机的速度，使生产线管材运行速度自动达到设定速度并保持稳定。
4、结束语
综上所述，焊接工作中，十分关键的两个步骤是焊接的工艺和设备，所以，为了提高双层卷焊管连续焊接工艺与设备的效果，本文对其进行了分析，明确了工艺和设备的要点和内容，可供今后参考。
参考文献：
[1]李艳彦.双层卷焊管钎焊过程神经网络控制研究[D].河北科技大学，2017.63.
[2]王平俊.车用双层卷焊管制造技术研究[D].武汉理工大学，2017.45.
[3]吕一民.双层卷焊管焊接成型技术和设备的发展及演变[N].世界金属导报，2018（B12).13.
论文作者:胡晓
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/5
标签：钎焊论文; 直角论文; 焊管论文; 温度论文; 圆弧论文; 速度论文; 外层论文; 《防护工程》2018年第25期论文;