CN104607859A - 便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装及其实现方法，改善了现有技术中对接后的圆管一次合格率低，通常需要进行多次矫正，对生产质量及工期造成不利影响的问题。本发明包括工作台、分别安装于工作台两侧的第一套筒和第二套筒，安装于工作台中间的双联中心架，第一套筒、第二套筒和双联中心架同中心线；第一套筒和双联中心架内均设置有轴承；第二套筒内设置有圆管固定装置，电机通过传动装置与圆管固定装置联动，所述双联中心架为中部开口结构。使用该便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装，可以提高圆管对接的焊接效率及质量，实现对焊后焊接变形的控制，确保对接后圆管的直线度。

Description

便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装及其实现方法
技术领域
本发明涉及钢结构制造领域，具体而言，涉及一种便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装及其实现方法。
背景技术
现今，圆管在钢结构建筑中的使用越来越多，尤其是大型格构柱更是因为材料利用率高、结构稳定性好、外形美观等原因越来越广泛地应用于各类建筑中。但是，随着建筑行业的发展，对于圆管在某一构件中的长度和直线度要求都越来越高，而原材料出厂时是不可能大幅提高长度的，因此在很多场合都需要对圆管进行对接，以得到所需求的长度，这就对圆管的对接质量提出了较高的要求，一是要有良好的焊接工艺，保证对接焊缝的外观、强度；二是在焊后必须保证对接的圆管不能产生较大变形，能够满足直线度的要求。而这两点在实际操作中对于加工制作人员来说难度大、效率低，对接后的圆管一次合格率低，通常需要进行多次矫正，工艺要求难度大、效率低，这些都会对实际生产的质量及工期带来不利影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装及其实现方法，以改善现有技术中对接后的圆管一次合格率低，通常需要进行多次矫正，对生产质量及工期造成了不利影响的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装，包括工作台，还包括第一套筒、双联中心架、第二套筒和电机，所述第一套筒和第二套筒分别安装于工作台两侧，所述双联中心架安装于工作台中间，第一套筒、第二套筒和双联中心架同中心线；
所述第一套筒和双联中心架内均设置有用以固定圆管、并能绕圆管中心线转动的轴承；所述第二套筒内设置有用以固定圆管、并能绕圆管中心线转动的圆管固定装置，所述电机通过传动装置与圆管固定装置联动，所述第一套筒内的轴承固定区域、双联中心架内的轴承固定区域和圆管固定装置内的固定区域同中心线；所述双联中心架为中部开口结构。
作为优选，所述圆管固定装置为螺纹卡紧卡盘；所述传动装置为皮带轮，所述电机通过该皮带轮与螺纹卡紧卡盘联动。
考虑到实际情况，设置于双联中心架内的所述轴承为至少两个，分别设置在双联中心架内靠近第一套筒一侧和双联中心架内靠近圆管固定装置一侧。
在上述装置的基础上，本发明公开了一种便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装的实现方法，包括以下步骤：
将待焊接的两个圆管中任一圆管的一端固定在第一套筒的轴承内、另一端固定在双联中心架与第一套筒相邻一侧的轴承内；将待焊接的另一圆管的一端固定在圆管固定装置内、另一端固定在双联中心架与圆管固定装置相邻一侧的轴承内，将两个圆管对接处卡紧并确保待焊接处位于双联中心架开口位置；
启动电机，电机带动圆管固定装置转动，圆管固定装置带动固定在其内的圆管转动；
将两个圆管对接处点焊，使固定于圆管固定装置内的圆管带动固定于第一套筒内的圆管转动；
操作者在双联中心架开口处对两个圆管对接处施焊，直至完成对两个圆管对接处的全部焊接。
为了确保焊接质量，所述电机为匀速转动，其带动圆管旋转的线速度等于操作者对圆管对接处的焊接速度。
为了进一步提高焊接后圆管的直线度，完成对两个圆管对接处的全部焊接后，继续将电机设定为工作状态，直至焊接处冷却。
本发明实现的技术效果：
本发明中，第一套筒和双联中心架内均采用轴承对圆管进行压紧固定，采用轴承固定能够有效降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置，从而提高焊接的可靠性和精确度；第二套筒内通过圆管固定装置固定圆管，采用电机带动圆管固定装置转动，两侧套筒及双联中心架所固定的两段圆管始终处于同一轴线上，实施时，将待焊接的两段圆管卡紧后，将电机通电转动即可带动一侧圆管转动，操作者只需将两段圆管对接处点焊连接后即可实现两段圆管的转动，焊接过程无需手工翻动圆管即可完成，能够有效确保对接焊缝的焊接质量。
本发明中，电机匀速转动，当圆管线速度等于对接焊缝焊接速度时，整条焊缝焊接位置均为平焊，当焊接结束后，由于两段拼接圆管始终处于同一轴线上，即使在焊接时产生了较大的应力，由于双联中心架的强制固定，使得整段圆管不易产生变形，有效确保了焊后圆管的直线度。
本发明中，在焊接完成后，仍然调整速度继续旋转圆管至焊缝冷却，由于此时焊缝温度仍然较高，圆管继续旋转相当于对圆管进行热滚压校直，能够消除强制固定时可能产生的焊接变形，减小焊缝内部应力，进一步提高焊后圆管的直线度。
本发明结构简单、实施方便，能够有效控制焊接变形，确保对接后圆管的直线度，提高焊接效率，符合实际需求，具有突出的实质性特点和显著进步，适合大规模推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例的安装结构示意图；
图2为本发明实施例中双联中心架的侧视图；
图3为图2的A-A面示意图。
上述附图中，附图标志对应的名称为：
1-工作台，2-第一套筒，3-双联中心架，4-第二套筒，5-圆管，6-电机。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例
如图1所示，本发明实施例公开了一种便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装，主要包括:
工作台1，优选采用水平工作台，用以安装工装各部件，保证工装工作平面；
第一套筒2，安装于工作台1一侧，其内设置有用以固定圆管5、并能绕圆管5中心线转动的轴承，其与双联中心架3、第二套筒4共同完成对两根待对接圆管5的对心固定；
双联中心架3，安装于工作台1中间，位于第一套筒2和第二套筒4之间，其内设置有用以固定圆管5、并能绕圆管5中心线转动的轴承，其与第一套筒2、第二套筒4共同完成对两根待对接圆管5的对心固定，为了便于施焊，双联中心架3为中部开口结构，固定后两根圆管5的焊接处位于该开口处，以便于施焊；
第二套筒4，安装于与第一套筒2相对的工作台1上另一侧，与第一套筒2和双联中心架3同中心线，其内设置有用以固定圆管5、并能绕圆管5中心线转动的圆管固定装置，圆管固定装置内的固定区域与第一套筒内的轴承固定区域、双联中心架内的轴承固定区域同中心线，以确保待对接的两根圆管5焊接时为对心固定；
电机6，通过传动装置与圆管固定装置相连，为圆管固定装置提供动力从而带动圆管5转动，作为优选，采用无级变速电机，以满足不同转速需求。
本发明实施例中，圆管固定装置有多种选择，只要具有卡紧圆管5的卡紧部，并能绕圆管5中心线转动即可，例如：螺纹卡紧卡盘；传动装置有多种选择，例如：皮带轮、转子等，只需通过相应的传动装置将电机6与圆管固定装置联动即可，由于能实现本发明实施例中所需功能的圆管固定装置和传动装置较多，因而在此不做更多说明。
考虑到实际情况，设置于双联中心架3内的轴承为至少两个，分别设置在双联中心架3内靠近第一套筒2一侧和双联中心架3内靠近圆管固定装置一侧，当双联中心架3内的轴承为两个时，双联中心架3采用一个轴承与第一套筒2协同固定待焊接的其中一根圆管5，采用另一个轴承与圆管固定装置协同固定待焊接的另一根圆管5，且确保两根圆管对心固定。
如图2、图3所示，本实施例公开了一种双联中心架3内设置六个轴承时的结构示意图，即双联中心架3采用三个轴承与第一套筒2协同固定待焊接的其中一根圆管5，采用另外三个轴承与圆管固定装置协同固定待焊接的另一根圆管5，且确保两根圆管5对心固定，为了确保固定的可靠性，双联中心架3内同一侧的三个轴承等距分布。除本实施例中列举的结构，双联中心架3内轴承的数量及分布方式有多种，只要能实现对两根待焊接圆管5的固定、并能绕圆管5中心线转动即可。
需要说明的是，为了提高本发明实施例的应用范围，使本发明适用于不同直径圆管5的焊接，可将第一套筒2和双联中心架3上的轴承均设置为可拆卸式连接，通过安装大小不同的轴承、改变螺纹卡紧卡盘的卡接口，使之与待焊接圆管5口径相匹配即可实现对不同直径圆管5的焊接。
上述便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装的实现方法如下：
将待焊接的两个圆管5中任一圆管5的一端固定在第一套筒2的轴承内、另一端固定在双联中心架3与第一套筒2相邻一侧的轴承内；将待焊接的另一圆管5的一端固定在圆管固定装置内、另一端固定在双联中心架3与圆管固定装置相邻一侧的轴承内，操作者将两个圆管5对接处卡紧并确保待焊接处位于双联中心架3开口位置；启动电机6，电机6带动圆管固定装置转动，圆管固定装置带动固定在其内的圆管5转动；将两个圆管5对接处点焊，固定于圆管固定装置内的圆管5带动固定于第一套筒2内的圆管5转动；操作者按自身操作习惯调整电机6转速后，在双联中心架3开口处对两个圆管5对接处施焊，直至完成对两个圆管5对接处的全部焊接。
优选将电机6设定为匀速转动，从而使圆管5亦匀速转动；优选将电机6转速设定为：其带动圆管5旋转的线速度等于操作者对圆管5对接处的焊接速度，如此焊接后，整条焊缝焊接位置均为平焊，容易保证对接焊缝的焊接质量，当焊接结束后，由于两段拼接圆管5始终处于同一轴线上，即使在焊接时产生了较大的应力，但是由于双联中心架3的强制固定不会产生变形。
为了防止焊缝冷却过程中发生变形，完成对两个圆管5对接处的全部焊接后，优选继续将电机6设定为工作状态，直至焊接处冷却，如此操作是因为焊接完成时焊缝温度仍然较高，继续旋转相当于对圆管5进行热滚压校直，能够消除强制固定时可能产生的焊接变形，减小焊缝内部应力，进一步提高焊后圆管5的直线度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装，包括工作台，其特征在于，还包括第一套筒、双联中心架、第二套筒和电机，所述第一套筒和第二套筒分别安装于工作台两侧，所述双联中心架安装于工作台中间，第一套筒、第二套筒和双联中心架同中心线；
所述第一套筒和双联中心架内均设置有用以固定圆管、并能绕圆管中心线转动的轴承；所述第二套筒内设置有用以固定圆管、并能绕圆管中心线转动的圆管固定装置，所述电机通过传动装置与圆管固定装置联动，所述第一套筒内的轴承固定区域、双联中心架内的轴承固定区域和圆管固定装置内的固定区域同中心线；所述双联中心架为中部开口结构。
2.根据权利要求1所述的便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装，其特征在于，所述圆管固定装置为螺纹卡紧卡盘。
3.根据权利要求2所述的便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装，其特征在于，所述传动装置为皮带轮，所述电机通过该皮带轮与螺纹卡紧卡盘联动。
4.根据权利要求3所述的便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装，其特征在于，设置于双联中心架内的所述轴承为至少两个，分别设置在双联中心架内靠近第一套筒一侧和双联中心架内靠近圆管固定装置一侧。
5.权利要求1～4任意一项所述的便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待焊接的两个圆管中任一圆管的一端固定在第一套筒的轴承内、另一端固定在双联中心架与第一套筒相邻一侧的轴承内；将待焊接的另一圆管的一端固定在圆管固定装置内、另一端固定在双联中心架与圆管固定装置相邻一侧的轴承内，将两个圆管对接处卡紧并确保待焊接处位于双联中心架开口位置；
启动电机，电机带动圆管固定装置转动，圆管固定装置带动固定在其内的圆管转动；
将两个圆管对接处点焊，使固定于圆管固定装置内的圆管带动固定于第一套筒内的圆管转动；
操作者在双联中心架开口处对两个圆管对接处施焊，直至完成对两个圆管对接处的全部焊接。
6.根据权利要求5所述的便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装的实现方法，其特征在于，所述电机为匀速转动，其带动圆管旋转的线速度等于操作者对圆管对接处的焊接速度。
7.根据权利要求5所述的便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装的实现方法，其特征在于，完成对两个圆管对接处的全部焊接后，继续将电机设定为工作状态，直至焊接处冷却。
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