CG-1600惯性摩擦对焊机简介.pdf

第3期(总第127期)
机械管理开发
2012年6月
No. 3(SUM No127)
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Jun.2012
CG-1600惯性摩捺对焊机简介
钟伟军
(太原通泽重工有限公司,山西太原030032
摘要:摩擦焊接作为一种具有环保、节能、省材、高效的新型焊接技术,经过多年的研究与发展,在航空航天工业、
汽车、工程机械业、石油天然气、化エ业、核电设备和输变电业得到广泛的应用。文中简要介绍了CC-1600石油钴
杄惯性摩擦对焊机的结构和工艺特点,并提出了完善和改进方策
关键词:惯性摩擦焊杌;石油钻杄;工艺;飞轮;
中图分类号:TG439.8文献标识码:A文章编号:1003-773X(2012)03-0078-03
0引言
滑台、管体上料辅机、接头上料辅机、润滑系统、液压系
摩擦焊接作为一种具有环保、节能、省材、高效的统和电控系统组成
新型焊接技术,经过多年的研究与发展,在航空航天工2.1主轴传动装置
业、汽车、工程机被业、石油天然气、化工业、核电设备
主轴传动装置主要由液压马达、联轴器、离合器
和输变电业得到广泛的应用叫。传统的摩擦焊按焊制动装置等设备组成。
接过程的驱动方式可分为愦性摩擦焊和连续驱动摩擦2.2主轴箱
焊,惯性摩擦焊是一种利用飞轮储存能量,可在短时间
主轴箱由主轴箱箱体、主轴、顶锻缸、连接套筒、飞
内释放很大摩擦热量的摩擦焊接方法,其不仅可以轮夹紧装置等设备组成。主轴箱箱体为了便于安装与
焊接各种常见的金属和非金属,还能焊接传统嫆焊难组装分成箱盖和箱座两部分组成箱座安装在底座上。
以焊接的材料
主轴是一个套筒式简体结构,是惯性摩擦对焊机的关
近年来,随着我国石油工业的发展,无缝钢管业也键部件之一。他的作用是夹紧卡盘的支承和旋转,承
取得了长足发展,在石油钻杆生产线上石油钻杆的质受焊接时的顶压力,冲切焊缝内毛刺。顶端缸对焊时
量很大程度上取决于钻杆的焊接质量。为满足钻井技管体顶压力是依靠主轴箱上按对角线分布的上、下顶
术对钻杆的要求,研究了一种新型钻杆生产技术ー摩端缸而产生的,他们将滑台拉向工具接头,把力传递到
擦焊接工艺。这种焊接方法由于加热时间短,热影响钻杆管体,从而实现对焊。为了适应工艺上快速行程
区狭小,焊接加压顶端能挤掉焊缝中产生的有害夹杂与慢速加压的需要,将液压缸设计成套缸形式。
物微粒等,使钻杆焊接质量大大提高。随着摩擦焊接2.3对中滑台
工艺的不断改进和完善以及焊接参数控制程序化和自
对中滑台主要由滑动底座、对中门、三组管体夹紧
动化,焊接质量进一步稳定提高,且生产效率高、成本装置、高架对齐辊道、两组拉杆装置等设备组成。对中
低。据统计,国内石油钻杆生产线上的高端摩擦焊机『门是由液压马达、套筒联轴器蜗轮蜗杆升降机连杆
几乎都从美国、英国德国等国家引进,进口成本较高,机构、对中钳口等组成,主要作用是完成管体端面与接
维修维护困难。通泽重工在此基础上开发了CG-1600头对面的对齐。与对中门相邻的有三组夹紧装置,依
石油钴杆惯性摩擦对焊机,实现了石油钴杆馈性摩擦次称为夹紧装置Ⅰ、夹紧装置Ⅱ、夹紧装置Ⅲ。为増强
对焊机的国产化,打破了石油钻杆惯性摩擦对焊机由夹紧装置的连接强度,三组夹紧装置都与液压缸体相
国外市场控制的垄断局面
连。夹紧装置Ⅰ采用铰接连接方式,其目的是使管端
针对通泽重工为无锡西姆莱斯设计制造的CG=在允许范围内仍能得到理想的夹紧,夹紧装置Ⅱ、Ⅲ则
1600石油钻杆惯性摩擦对焊机的结构和工艺特点作采用螺栓连接方式。高架对齐辊道主要由两组被动辊
简要的介绍。
道,对齐挡板等组成。
1工艺参数
2.4管体与接头上料辅机
钻杆外径:48.3~必139.7mm;接头外径:948.3
管体上料辅机主要由管体横移裝装置、升降辊道
6168.3mm;最大顶锻力:100~1600kN;焊接转速
装置等设备组成。管体横移裝置对惯性摩擦对焊机进
0~1500r/min;可焊接最大面积:10000mm2
行上料、下料操作。升降辊道装置用于管体的支撑,可
2设备组成
调整支撑高度,满足不同直径的钢管需要。2)接头上
该惯性摩擦对焊机主要由传动装置、主轴箱、对中料辅机主要由输送链装置、升降台、送料机械手等设备
收稿日期:2012-02-1
作者简介:钟伟军(1981-),男,山西忻州人,助理工程师,大专,主要从事轧钢设备设计和研究工作。
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第3期(总第127期)
钟伟军:CC-1600惯性摩擦对焊机简介
2012年6月
组成。
惯量和起始转速均会影响焊接能量。在能量相同的情
3生产流程
况下,大而转速慢的飞轮产生顶锻变形量较小,而转速
焊接过程分为工具接头上料、钻杄管体上料、对焊快的飞轮产生顶锻变形量大,飞轮能量从小变大时,对
过程、卸料等。
焊缝形貌和尺寸影响为:塑性飞边越来越多,焊缝深度
3.1工具接头上料
和宽度均变大。
工具接头横向排列在输送链装置上,输送到和输
为保证回旋部件平稳转动,回旋部件主轴径向跳
送链装置连接的翻料装置上。翻料裝置由液压缸驱动动控制在0.010mm以内;轴向窜动控制在0.02mm
将工具接头翻入升降台上,而升降台可以根据工具接以内。
头的规格变化,调节其升降高度,将工具接头送入送料4.2液压系统
机械手装置中。由送料机械手将接头送入机组中心线
液压系统的作用是提供焊机各动作机构和施力系
对中夹紧。
统的动力源,以保证主轴旋转以及滑台运动部件的充
3,2钻杄管体上料
分润滑。该惯性摩擦对焊机液压系统主要包括电动
管体拨到高架对齐辊道上进行端部对齐后,由管机、液压泵、油箱、压力和流量控制阀所组成的液压控
体横向移送装置将管体送到摩擦对焊机机组中心线的制回路。
辊道中心架上。然后通过对中门、三组夹紧装置将管4.3监控系统
体定心和夹紧。通过对角线成上下布置的两个顶锻
该惯性摩擦对焊机监控系统由管理计算机、监控
缸,将管体向工具接头施加顶压,进行对焊。
系统软件和IC控制部分组成;提供的现场控制级采
3.3对焊过程
用 Semen系列的PIC进行设备控制。
当主轴加速旋转到设定的转速及两个焊接面到达
PLC控制部分通过对摩擦焊杋各设备的控制来完
预定位置时,马达停止提供动力。在惯性作用,夹紧卡成钻杆与接头之间的摩擦焊接。系统通过对包括摩擦
盘连同工具接头将继续旋转,管体由顶锻缸对工具接焊机本体设备、液压装置、管体运输装置等各受控设备
头的端面施加顶压力,使管体和工具接头的两个端面的自动控制来自动完成整个焊接过程,也具备所有单
紧密贴合,并发生剧烈摩擦。并通过摩擦产生的热量体受控设备的手动操作功能。
使管体与工具接头相互熔焊在一起,成为一根完整的5结東语
钻杆。当飞轮贮存的能量消耗完毕,飞轮便停止,焊接
该惯性摩擦对焊机在实际生产中取得了良好的使
结束。焊接结束后,装在主轴内的冲焊缝内毛刺装置用效果,获得了用户的一致好评。CG-1600石油钻杆
的冲头,在液压缸驱动下,将钻杆内孔毛刺去掉,然后惯性摩擦对焊机具有完全的自主知识产权,经过现场
冲头返回。
反复的测试应用总结出以下几个特点
3.4卸料