激光切管机快速穿孔工艺研究.pdf

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文章编号:1672-0121(2014)02-0046-03
激光切管机快速穿孔工艺研究
邢振宏,刘健,杨静,刘宏
济南铸造锻压机械研究所有限公司,山东济南250022)
摘要:介绍了快速穿孔技术在数控切管机加工中的应用,阐述了穿孔工艺的研发过程。该技术的运用大
大降低加工成本,提高加工效率,有效保证切割精度和切割质量。
关犍词:机械制造;激光切割;切管机;快速穿孔;频率;焦点
中图分类号:TG665文献标识码:A
1概述
刀具规格的限制,最小割缝宽度可达0.1mm~
石油管材加工手段主要有金属块镶嵌法、电化0.2mm。激光切割因其具有的普通机械加工手段难
学与机械加工复合加工法、陶瓷刀片切割法和激光以比拟的优势,成为石油筛管割缝加工的首选
切割法。前三种方法工序多、效率低、成本高,不能切
出折线缝、曲线缝和梯形缝等复杂的缝型,而且管材2研究背景
使用较短时间便会出现砂堵现象。激光切割法则使
我公司最新研究开发的数控激光切管机是石
石油管材的加工工艺和成本发生了很大変化,不仅油筛管割缝加工的专用设备。筛管也称割缝筛管
可以加工上述包括梯形缝在内的复杂缝型,而且切(图1),是安装于油井、水井、地热井等无缝或焊接
缝质量较好,缝宽规则、鏠中无挂渣,保证了加工精
度。此外激光切割还具有噪声低、效率高和成本低等
优点
与传统石油割缝筛管的加工方法相比,激光加
工的石油管材割缝形状规整,光洁度高,耐锈蚀性
好,缝口周同金相结构变化不大,割缝宽度不受传统
收稿日期:2013-11-22
作者简介:邢振宏(1976-),男,工程师,从事激光加工设备开发及工
艺研究
图1割缝筛管
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One kind of feeding system for semi-finished product in automatic cold heading machine
WU Lixia, YANG Yuanjun 2
(1. Qiq har No. 2 Machine Tool (Group)Co, Ltd, Qiqihar 161005, Heilongjiang China
2.Qiq har Railway Equipment Co, Itd, Qiqihar 161002, Heilongjiang China)
Abstract The semi-finished material has been lifted to the vibration by lifting hopper, and transferred into
: rollway according to the exit direction by vibration. When the semi-material drops on supporting block by gravity, it
i has been fed into female tool to perform the forming process by punch. The practice shows that this feeding system
将撙露攜田上
can not only save the cost for equipment, but also achieve the maximum efficiency of the equipment, which has
very good application ettect.
Keywords: Automatic cold headin
machine
Semi-finished material; Feeding system; Vibrating hopper;
Elevator
EOUPM装备
钢制井管最下端,用以将所开采的液体与地层中
20多年来我们积累了大量的平板切割工艺经
的砂石分离的一种特殊管型。由于其涉入地层的验,在二维平板激光切割机上进行厚板的穿孔时工
基本结构特点,接触的砂石粒度不同,开采液体粘艺参数比较单一,可以用接近激光器满功率的连续
稠度有差异,所需筛管的孔缝规格及形状也各有波在板面上形成一个直径在2mm~4mm左右的圆
不同。近年来,随着我国石油、地矿业的高速发孔,以达到快速穿孔的目的,至于孔的大小及切渣飞
展,筛管消耗不断増加。而随着市场需求的攀升,溅对周围材质的影响并没有特别要求。而在石油筛
加上筛管孔缝切割难度高,孔缝几何尺寸、形状精管上进行穿孔时,必须要保证孔的直径不大于割缝
度要求高,使看似简单的筛管和筛管加工难度提的宽度。对于应用于石油行业的筛管,割缝宽度规格
高的同时,“经济”身价也倍增,从而引副起相关行业范围在0.2mm~1.0mm之间,所以在保证穿孔时间的
的极大关注。
同时,控制穿孔的直径是筛管割缝加工中急需解决
激光切管机所加工的石油筛管有成千上万条割的问题。
缝,由于激光切割加工设备属于热加工,其加工必须
用二维平板切割机参数进行穿孔,已经不适用
要有一个切入点,也就是通常所说的“穿孔”,每切割于筛管的加工了。分析后我们降低穿孔能量、频率和
一条缝就需要穿孔一次,这就意味着每加工一根筛占空比,但穿孔时间延长。为提高生产效率,我们降
管就可能需要穿孔上万次,因此缩短穿孔时间是提低打孔距离使激光聚焦点在板材的上表面附近。
高加工效率的重要手段之
经过调整后,打孔点变小,但打孔时间却显著加
在切割最初阶段必须先穿孔,然后激光头(相长,调整参数如表1所示。
当于普通金属加工设备的刀具)由静止到运动进
表1调整参数表
行切割。在加工过程中,当给定激光東切割程序初
始穿孔后,激光头由静止过渡到运动切割的过程板3mn+mnl5m6m7 mm 8mm10m
中,会瞬间出现反渣现象,不管反渣多少都会使该
功率/W
3000130001300030001300030003000
缝初始端的几何形状和精度遭到破坏,?致该缝
频率/Hz
报废。经过长期研究,我们找到了产生切割缺陷的
机理,研究出一种行之有效的控制技术一多级
占空比/%2525「3030303030
变频、变脉冲快速穿孔技术,使缺陷率逐渐降到最
割嘴mm1.51.51.52.02.02.32.3
低,提高了生产率,为客户创造更高的加工效益提
焦点/mm
0
0
0
000
供了可保障。
距离/m
石油割缝筛管的壁厚从3mm~10mm不等,对
于不同壁厚的管材其加工[艺也有所不同,随着管
气压bar080.9101121211515
材壁厚的增加,爆孔率升高,切割难度也随之增加,
时问/s
0.610.81.21.51.812.02.S
特别是初始阶段的穿孔工艺更是降低加工缺陷率
孔径m0.3030.40.40.60.7「0.7
提高加工效率的关键技术之一。因此,在诸多切割
参数中找到合理配置的加TT艺参数是极为重要
在多次试验中,我们发现用以上参数进行打孔
除了时间变长外,还会出现爆孔现象,产生的切渣会
粘附在切割嘴上影响切割,甚至造成切嘴的严重
3穿孔工艺试验过程