專利名稱：鋁合金管對接專用機及鋁合金管對接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬管焊接領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金管對接專用機及鋁合金管對接方法。
背景技術(shù)：
在諸多的致冷設(shè)備中，其冷凝系統(tǒng)的導(dǎo)管均采用紫銅，如果能采用鋁合金管替代紫銅管，那么冷凝系統(tǒng)的生產(chǎn)成本便會大大降低，因為銅的比重幾乎是鋁合金的三倍，每噸銅的單價又比鋁合金高1.5倍，據(jù)折算買一噸紫銅管的金額可用來購買5噸鋁合金小管，因此采用鋁合金管，替代紫銅管，致冷設(shè)備的冷凝器生產(chǎn)成本可降低80％左右。
但鋁合金管替代紫銅管最大的難題是如何解決好鋁合金接頭的高質(zhì)量焊接問題。
在通常情況下，鋁合金管的焊接，均采用手工操作的平直管對焊方法，這種對接需采用焊絲，焊縫處易產(chǎn)生隆出，造成應(yīng)力集中，這種粗細突變的接頭存在下列之不足1.由于接頭的突變，易造成應(yīng)力集中，不利于后道彎曲工序加工。
2.在焊接時須用焊絲，焊縫易產(chǎn)生氣泡，焊不透，有殘渣等缺陷。
3.用人工焊接，兩管不易對準對正，受工人素質(zhì)影響大，成品合格率低，勞動效率低，生產(chǎn)成本高。
為克服上述焊接中的缺陷；一方面要有新型的接頭結(jié)構(gòu)和焊接方法，另方面必須設(shè)計一臺能完成新型接頭自動焊接的專用設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于薄壁小直徑鋁合金管對接用專用機，以克服現(xiàn)有焊接設(shè)備的不足。能夠提高薄壁小直徑鋁合金管的焊接效果。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鋁合金管對接專用機，包括步進電機、雙側(cè)卡盤、交流弧焊機和控制設(shè)備，其中，步進電機驅(qū)動雙側(cè)卡盤同步轉(zhuǎn)動；雙側(cè)卡盤分別夾持焊接件；控制設(shè)備控制步進電機的起動及停止、交流弧焊機的進位和退位、電流切換、引弧及停焊，以及氣體的輸送。
其中，所述的步進電機將控制設(shè)備輸出的電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移，每當(dāng)控制設(shè)備外加一個脈沖信號于步進電機，它就帶動雙側(cè)卡盤同步轉(zhuǎn)動一步。所述的雙側(cè)卡盤的夾頭是銅制的。所述的交流弧焊機為鎢極交流氬弧焊機，其焊炬的進位和退位由氣動裝置來實施，氣動裝置又按控制器指令運動。所述的控制設(shè)備是一個可編程控制器或一臺單片機。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種和本發(fā)明的鋁合金管對接用專用機相對應(yīng)的焊接方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鋁合金管對接方法，其特征在于包括以下步驟a.在鋁管接頭處外部形成突起鋁環(huán)b.在鋁管接頭處內(nèi)襯與鋁管內(nèi)徑緊密配合的物體c.將接頭兩側(cè)鋁管緊密夾持，先用小電流焊一圈，再用大電流焊一至二圈，然后用衰減電流焊1/6圈。
其中，所述的突起鋁環(huán)可以是外套的鋁套管，套管應(yīng)處于接縫中心位置，其內(nèi)徑應(yīng)和被焊管外徑緊密配合，也可以是一側(cè)鋁合金管用機械翻邊成凹狀與另一側(cè)鋁合金套接而成；突起鋁環(huán)長度應(yīng)小于交流弧焊所產(chǎn)生的電弧寬度。
所述的與鋁管內(nèi)徑緊密配合的物體是一根紫銅管。該紫銅管開有一條0.01至0.5毫米寬的縱縫。
所述的大電流為50-55安培；小電流為28-32安培；焊一圈的時間為15秒。
本發(fā)明采用新型的管接頭構(gòu)造，不用焊絲，也能獲得高質(zhì)量的接頭。由于本發(fā)明采用了自動化焊接設(shè)備以及程序化的焊接方法從而具有焊縫不隆起、無氣泡、無殘渣、不會焊穿、操作方便等優(yōu)點，既降低了成本，又提高了焊接質(zhì)量?？朔巳斯ず附淤|(zhì)量缺陷多，勞動效率低等不足，使采用鋁合金管替代價高的紫銅管用作致冷設(shè)備的冷凝導(dǎo)管成為現(xiàn)實，大大降低生產(chǎn)成本。
以下結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的說明。


圖1為本發(fā)明的鋁合金管對接專用機結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖。
圖3為本發(fā)明鋁管接頭處結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施例方式
有關(guān)本發(fā)明的詳細說明及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)就結(jié)合

如下
首先請參閱圖1，圖1為本發(fā)明的鋁合金管對接專用機結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例中所有部件設(shè)置在一個固定的機座11上，步進電機1分別通過轉(zhuǎn)軸8帶動兩側(cè)機頭箱2中的傳動系統(tǒng)，兩側(cè)的機頭箱2在分別通過同步帶4帶動兩側(cè)的三爪卡盤5，兩個三爪卡盤5上分別設(shè)有一個銅夾頭6以夾持被焊的鋁合金管10。其中，步進電機1的起動及停止由控制箱12控制。該鋁合金管對接專用機還設(shè)有一臺氬弧焊機9，其焊炬7由控制箱12控制進位和退位，當(dāng)焊炬7進位時，其處于焊接位置并與電刷3接觸和氬弧焊機9構(gòu)成回路開始工作，氬弧焊機9的電流切換、引弧及停焊，以及氣體的輸送也由控制箱12控制。
本發(fā)明選用步進電動機1作為動力源，主要是因為步進電動機1能將電的脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移。就是每當(dāng)控制設(shè)備外加一個脈沖信號于電動機時，它就運動一步，它的運動形式是步進式的，這樣的運動方式控制精確高，而且便于編程控制。本實施例中采用銅夾頭6來夾緊被焊管接頭兩端的長管和短管。雖然在本發(fā)明中也可以采用其它材料來制作夾頭，或?qū)A頭一體化設(shè)計在卡盤上，卡盤也不僅限于三爪卡盤，但銅夾頭6具有另一重要作用，即用來散熱，以控制被焊管接頭的焊池熔量恰到好處。在一些實施例中為了取得較佳的焊接效果采用了鎢極交流氬弧焊機，當(dāng)然采用其它類型的交流弧焊機也是可行的。在本實施例中具有如轉(zhuǎn)軸8、機頭箱2、同步帶4、機座11等傳動及固定設(shè)備，但在一些較佳實施例中可通過步進電機1和卡盤5的一體化設(shè)計來取消這些裝置以簡化本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明實施例中的控制箱或控制設(shè)備可以是任何控制裝置，如單片機、繼電器過程控制器、可編程邏輯控制器等設(shè)備。其中，繼電器程序編程簡單、價格便宜，但靈活性不高、可靠性差，并且要配以更為復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)，一般用于簡單化控制場合，單片機則價格較高。而PLC與通常的微機相比，在設(shè)計上有了許多明顯的特點可靠性高、適應(yīng)性好、體積小、編程直觀簡單，除了基本的指令表編程方式外，還可以采用梯形圖編程方式、流程進行順控設(shè)計的順序功能圖方式。其功能完備、結(jié)構(gòu)模塊化、能夠高速處理傳輸數(shù)據(jù)，備有封袋化的方便指令，操作、鏈接簡便，接口功能強。
本發(fā)明的一個較佳實施例選用了FX1N-60MTPLC作為控制設(shè)備。FX系列可編程控制器，作為一種運用PLC語言控制的可編程控制器。它提供了大量實用的軟組件，支持多種編程指令，以及其梯形圖編程方法，為編程人員提供了一個相當(dāng)高效的工作平臺。據(jù)檢索顯示采用PLC作為控制核心焊接薄壁鋁合金管尚無先例。
請參閱圖2，圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖。在這個實施例中，由氬氣瓶、減壓閥、電磁氣閥、流量計構(gòu)成了一個供氣系統(tǒng)，為焊炬提供氣體；由PLC充當(dāng)控制設(shè)備，分別連接氣動裝置以控制焊炬的進位或退位，連接電源以控制供給焊炬電流電壓的切換，連接焊炬以控制進氣，連接步進電機以控制鋁管的轉(zhuǎn)動進而控制焊接位置。其中，氣動裝置接受PLC的電脈沖指令帶動焊炬作進位或退位運動，而焊炬則由此接近或遠離步進電機所帶動旋轉(zhuǎn)的待焊鋁管。電源為焊炬供電同時其本身受PLC電脈沖指令控制在其提供的大小電流以及衰減電流模式之間切換。焊炬的氣閥受PLC電脈沖指令控制開啟或關(guān)閉。步進電機的轉(zhuǎn)速和啟動、停止也由PLC的電脈沖指令控制。這樣就可以通過對PLC編程，設(shè)定其電脈沖的變化頻率和輸出端口來控制所有部件的參數(shù)設(shè)定和工作流程，可以自動準確無誤地執(zhí)行一個復(fù)雜的焊接流程。
本發(fā)明的焊接方法包括以下步驟a.在鋁管接頭處外部形成突起鋁環(huán)b.在鋁管接頭處內(nèi)襯與鋁管內(nèi)徑緊密配合的物體c.將接頭兩側(cè)鋁管緊密夾持，先用小電流焊一圈，再用大電流焊一至二圈，然后用衰減電流焊1/6圈。
請參閱圖3，圖3為本發(fā)明鋁管接頭處結(jié)構(gòu)示意圖。所述的突起鋁環(huán)可以是外套的鋁套管23，套管23應(yīng)處于兩根鋁管21、24的接縫中心位置，其內(nèi)徑應(yīng)和被焊鋁管21、24外徑緊密配合。也可以是一側(cè)鋁合金管用機械翻邊成凹狀與另一側(cè)鋁合金套接而成；突起鋁環(huán)23長度應(yīng)小于交流弧焊所產(chǎn)生的電弧寬度。一個實施例中翻邊長為3.5mm或小于3.5mm。
所述的與鋁管內(nèi)徑緊密配合的物體是一根紫銅管23。紫銅管23的外徑應(yīng)等于被焊管21、24的內(nèi)徑，紫銅管23厚度約0.5mm，長度為15mm，它的作用是使被焊管21、24內(nèi)壁平整；同時也起散熱作用，為使它和被焊管21、24內(nèi)壁緊密配合在銅管23上開一條縫，一般縫寬在0.01～0.5mm。
針對外徑為8mm，內(nèi)徑為6.4mm的一般鋁管，焊接電流為小電流為30安培，大電流為53安培，焊一圈的時間為15秒。如果管子尺寸變化，焊接電流和時間也講作相應(yīng)改動。
請參閱圖4，圖4為本發(fā)明工藝流程圖。在t1時間PLC通過控制氣動裝置使焊炬到位；接下來的t2時間PLC控制焊炬打開氣閥開始送氣；接著焊炬在t3時間引??；電弧穩(wěn)定燃燒后的t4時間，PLC通過控制步進電機使卡盤旋轉(zhuǎn)，同時PLC控制電源給焊炬施加28-32A的電流；卡盤旋轉(zhuǎn)一圈后的t5時間，PLC控制電源給焊炬施加50-55A的電流；卡盤又旋轉(zhuǎn)一圈后的t6時間，PLC控制電源改為給焊炬施加衰減電流；卡盤又旋轉(zhuǎn)六分之一圈后的t7時間，PLC控制電源切斷對焊炬的供電；接下來的t8時間PLC通過控制步進電機使卡盤停止旋轉(zhuǎn)；在t9時間PLC分別通過控制焊炬氣閥和氣動裝置是焊炬停氣、復(fù)位等待第二次啟動。
以上所介紹的，僅僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，不能以此來限定本發(fā)明實施的范圍，即本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所作的均等的變化，例如將以上實施例中的各個步驟進行等同替換或?qū)Ω鱾€器件進行組合或分立。以及本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員熟知的改進，都應(yīng)仍屬于本發(fā)明專利涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金管對接專用機，其特征在于包括步進電機、雙側(cè)卡盤、交流弧焊機和控制設(shè)備，其中，步進電機驅(qū)動雙側(cè)卡盤同步轉(zhuǎn)動；雙側(cè)卡盤分別夾持焊接件；控制設(shè)備控制步進電機的起動及停止、交流弧焊機焊炬的進位和退位、電流切換、引弧及停焊，以及氣體的輸送。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋁合金管對接專用機，其特征在于所述的步進電機將控制設(shè)備輸出的電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移，每當(dāng)控制設(shè)備外加一個脈沖信號于步進電機，它就帶動雙側(cè)卡盤同步轉(zhuǎn)動一步。
3.如權(quán)利要求1所述的一種鋁合金管對接專用機，其特征在于所述的雙側(cè)卡盤的夾頭是銅制的。
4.如權(quán)利要求1所述的一種鋁合金管對接專用機，其特征在于所述的交流弧焊機為鎢極交流氬弧焊機，其焊炬的進位和退位由氣動裝置來實施，氣動裝置又按控制器指令運動。
5.如權(quán)利要求1所述的一種鋁合金管對接專用機，其特征在于所述的控制設(shè)備是一個可編程控制器。
6.如權(quán)利要求1所述的一種鋁合金管對接專用機，其特征在于所述的控制設(shè)備是一臺單片機。
7.一種鋁合金管對接方法，其特征在于包括以下步驟a.在鋁管接頭處外部形成突起鋁環(huán)b.在鋁管接頭處內(nèi)襯與鋁管內(nèi)徑緊密配合的物體c.將接頭兩側(cè)鋁管緊密夾持，先用小電流焊一圈，再用大電流焊一至二圈，然后用衰減電流焊1/6圈。
8.如權(quán)利要求7所述的一種鋁合金管對接方法，其特征在于所述的突起鋁環(huán)可以是外套的鋁套管，套管應(yīng)處于接縫中心位置，其內(nèi)徑應(yīng)和被焊管外徑緊密配合。
9.如權(quán)利要求8所述的一種鋁合金管對接方法，其特征在于所述的突起鋁環(huán)可以是一側(cè)鋁合金管用機械翻邊成凹狀與另一側(cè)鋁合金套接而成。
10.如權(quán)利要求8所述的一種鋁合金管對接方法，其特征在于所述的突起鋁環(huán)長度應(yīng)小于交流弧焊所產(chǎn)生的電弧寬度。
11.如權(quán)利要求7所述的一種鋁合金管對接方法，其特征在于所述的與鋁管內(nèi)徑緊密配合的物體是一根紫銅管。
12.如權(quán)利要求11所述的一種鋁合金管對接方法，其特征在于所述的紫銅管開有一條0.01至0.5毫米寬的縱縫。
13.如權(quán)利要求7所述的一種鋁合金管對接方法，其特征在于所述的大電流為50-55安培。
14.如權(quán)利要求7所述的一種鋁合金管對接方法，其特征在于所述的小電流為28-32安培。
15.如權(quán)利要求7所述的一種鋁合金管對接方法，其特征在于所述的焊一圈的時間為15秒。
全文摘要
一種鋁合金管對接專用機，包括步進電機、雙側(cè)卡盤、交流弧焊機和控制設(shè)備，其中，步進電機驅(qū)動雙側(cè)卡盤同步轉(zhuǎn)動；雙側(cè)卡盤分別夾持焊接件；控制設(shè)備控制步進電機的起動及停止、交流弧焊機焊炬的進位和退位、電流切換、引弧及停焊，以及氣體的輸送。本發(fā)明提高了薄壁小直徑鋁合金管對接的焊接效果。
文檔編號B23K9/09GK1778510SQ20041008446
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月23日
發(fā)明者徐國祥, 茅鵬 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)