本實(shí)用新型涉及螺旋翅片管生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高功率連續(xù)光纖激光器螺旋翅片管熱拉成型焊接設(shè)備。

背景技術(shù)：

螺旋翅片管作為換熱元件，長(zhǎng)期工作于高溫?zé)煔獾墓r下，比如鍋爐換熱器用翅片管使用環(huán)境惡劣，高溫高壓且處于腐蝕性氣氛，這要求翅片管應(yīng)具有很高的性能指標(biāo)。如防腐性能、耐磨性能、低的接觸熱阻、高的穩(wěn)定性和防積灰能力等。

傳統(tǒng)的螺旋翅片管生產(chǎn)方法主要有幾下幾種。

1、套裝翅片：套裝翅片工藝是預(yù)先加工出一批單個(gè)的翅片，然后用人工或機(jī)械方法，按一定的翅距，靠過(guò)盈配合把翅片套裝在管子外表面上，該工藝的配合效果差，熱轉(zhuǎn)換效率低。

2、內(nèi)鑲式螺旋翅片：鑲嵌式螺旋翅片管是在鋼管上先加工出一定寬度和深度的螺旋槽，然后在車(chē)床上把鋼帶鑲嵌在鋼管上，在纏繞。該工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，熱轉(zhuǎn)換效率低。

3、釬焊螺旋翅片管：釬焊螺旋翅片管的加工分兩步進(jìn)行。首先，將鋼帶平面垂直于管子軸線按螺旋線方式纏繞在管子外表面上，并把鋼帶兩端焊在鋼管上固定，然后消除鋼帶和鋼管接觸處的間隙，用釬焊的方法將鋼帶和鋼管焊在一起。該工藝效率低，不環(huán)保，且產(chǎn)品不抗腐蝕，使用壽命短，熱轉(zhuǎn)換效率低。

4、高頻焊螺旋翅片：高頻焊螺旋翅片管是目前應(yīng)用最為廣泛的螺旋翅片管之一，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于電力、冶金、水泥行業(yè)的余熱回收以及石油化工等行業(yè)。高頻焊螺旋翅片管是在鋼帶纏繞鋼管的同時(shí)，利用高頻電流的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，對(duì)鋼帶和鋼管外表面加熱，直至塑性狀態(tài)或熔化，在纏繞鋼帶的一定壓力下完成焊接。這種高頻焊實(shí)為一種固相焊接。它與鑲嵌、釬焊等方法相比，無(wú)論是在產(chǎn)品質(zhì)量，還是生產(chǎn)率及自動(dòng)化程度上，較為為先進(jìn)。但產(chǎn)品不環(huán)保，達(dá)不到國(guó)際環(huán)保要求，不抗腐蝕；使用壽命短。

5、三輥斜軋整體型螺旋翅片管：三輥斜軋整體型螺旋翅片管其生產(chǎn)原理為：在光面管內(nèi)襯一芯棒，經(jīng)軋輥刀片的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)，無(wú)縫鋼管通過(guò)軋槽與芯頭組成的孔腔在其外表面上加工出翅片。這種方法生產(chǎn)出的翅片管因基管與外翅片是一個(gè)有機(jī)的整體,因而不存在接觸熱阻損。采用該工藝制得的產(chǎn)品，其結(jié)合強(qiáng)度低，不抗腐蝕，熱轉(zhuǎn)換效率低。

中國(guó)專(zhuān)利CN201410467460.5公開(kāi)了一種數(shù)控螺旋翅片管激光焊接成型設(shè)備及其焊接成型方法，該方法結(jié)合激光成型技術(shù)，不改變金屬的金相組織，大大提升翅片與鋼管之間的結(jié)合效果，強(qiáng)度好，產(chǎn)品質(zhì)量好，但是該設(shè)備在對(duì)鋼帶成型螺旋型翅片工藝中，使用的是冷成型工藝，鋼帶的拉伸性(延展性)不好，易發(fā)生斷裂，同時(shí)當(dāng)鋼管在旋轉(zhuǎn)過(guò)程，由于鋼管的尺寸有偏差，不能始終保持同軸心自轉(zhuǎn)，另外焊接過(guò)種中，產(chǎn)生大量的渣垢難以有效的排走，累積的渣垢使成型模具精度降低，焊道的抗氧化性不好；同時(shí)直線行走小車(chē)通過(guò)電機(jī)皮 帶傳動(dòng)，精度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述不足，本實(shí)用新型目的之一在于，提供一種精度、效率和品質(zhì)更好的高功率連續(xù)光纖激光器螺旋翅片管熱拉成型焊接設(shè)備。

本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的。

一種高功率連續(xù)光纖激光器螺旋翅片管熱拉成型焊接設(shè)備，包括主機(jī)臺(tái)，主機(jī)臺(tái)上固定設(shè)置有互相平行且沿X軸方向延伸的一對(duì)直線齒條，一對(duì)直線齒條之間設(shè)置有可沿X軸方向行走的主軸座，主軸座上設(shè)置一對(duì)行走電機(jī)，一對(duì)行走電機(jī)傳動(dòng)連接與所述一對(duì)直線齒條嚙合的一對(duì)齒輪，從而驅(qū)動(dòng)主軸座在主機(jī)臺(tái)上行走，主軸座上設(shè)置有一用于夾緊鋼管端頭的可旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)，所述卡盤(pán)由設(shè)置在主軸座的卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)且能夠帶動(dòng)鋼管繞X軸旋轉(zhuǎn)，主機(jī)臺(tái)上與卡盤(pán)相對(duì)的另一側(cè)設(shè)置有雙懸臂模架，雙懸臂模架上設(shè)置有鋼管通過(guò)孔，雙懸臂模架一側(cè)面貼合有成型模，所述雙懸臂模架上方設(shè)置有光纖激光器，待加工鋼管平行于X軸方向放置，其一端被卡盤(pán)夾緊，另一端穿過(guò)雙懸臂模架上的鋼管通過(guò)孔并被設(shè)置在主機(jī)臺(tái)的同心定位校正機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊定位，待焊接鋼帶沿Y軸方向送料且經(jīng)過(guò)設(shè)置在雙懸臂模架一側(cè)的導(dǎo)向輪、智能超高頻渦流加熱機(jī)、恒溫油箱后延伸至成型模與雙懸臂模架之間，且鋼帶一側(cè)邊擠壓鋼管，所述光纖激光器射出的激光束射向鋼管和鋼帶擠壓處進(jìn)行焊接從而在鋼管表面形成螺旋狀翅片，雙懸臂模架一側(cè)還設(shè)置有校正翅片垂直度的校正輪，雙懸 臂模架的下方還設(shè)置有控制鋼管和鋼帶擠壓力的擠壓力控制機(jī)構(gòu)。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述成型模上與雙懸臂模架相貼合的一側(cè)面設(shè)有螺旋面。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述雙懸臂模架和成型模上設(shè)有熱流道，熱流道內(nèi)通以熱油并將熱量傳遞至鋼帶以提高鋼帶的延展性，所述熱油由設(shè)置在主機(jī)臺(tái)底部的溫控?zé)嵊拖溥M(jìn)行加熱。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述雙懸臂模架為采用真空熱處理的DC53合金模具鋼材質(zhì)構(gòu)件，所述雙懸臂模架上與鋼帶接觸區(qū)域設(shè)置有鈷基碳化鎢合金材質(zhì)的鑲嵌塊，所述雙懸臂模架底端通過(guò)兩個(gè)懸臂鉸接在主機(jī)架上。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述雙懸臂模架上位于鋼管通過(guò)孔周?chē)€設(shè)置有排渣垢通道和吹氬氣裝置。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述光纖激光器采用IPG高功率連續(xù)型光纖激光器或QCW準(zhǔn)連續(xù)型光纖激光器，所述光纖激光器焊接頭上設(shè)置有水冷和氣刀裝置。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，還包括一工業(yè)控制PC系統(tǒng)，所述光纖激光器、行走電機(jī)、卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)電機(jī)、恒溫油箱、智能超高頻渦流加熱機(jī)均由工業(yè)控制PC系統(tǒng)全自動(dòng)控制，還包括一冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)通過(guò)冷水對(duì)光纖激光器和工業(yè)控制PC系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述主機(jī)臺(tái)的鄰側(cè)還設(shè)有對(duì)鋼管進(jìn)行支撐的鋼管支撐架。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述同心定位校正機(jī)構(gòu)包括多個(gè) 環(huán)繞鋼管設(shè)置的軸承，多個(gè)軸承通過(guò)支架設(shè)置在主機(jī)臺(tái)上，多個(gè)軸承的中心軸線與卡盤(pán)軸心線之間的間距相同。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述擠壓力控制機(jī)構(gòu)包括一設(shè)置在雙懸臂模架下方的氣缸，氣缸通過(guò)連桿推動(dòng)一頂出件向上頂出，所述頂出件的頂部連接一鉸接件的下側(cè)，鉸接件的一端鉸接至雙懸臂模架，鉸接件的上側(cè)抵接至鋼帶側(cè)邊以控制鋼帶與鋼管之間的擠壓力。

本實(shí)用新型的有益效果為：1、本實(shí)用新型的激光器采用美國(guó)IPG公司的YLR/S-1000～4000高功率光纖激光器自主進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，集成在CNC五軸工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)中；所有的智能控制如油箱恒溫、智能超高頻渦流加熱、五軸運(yùn)動(dòng)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成在統(tǒng)一的工業(yè)控制PC系統(tǒng)中；2、采用雙懸臂模架設(shè)計(jì)，模架結(jié)構(gòu)更加輕便，強(qiáng)度更高；3、在雙懸臂模架上設(shè)置有熱流道，另設(shè)置有智能超高頻渦流加熱機(jī)，從而始終保持鋼帶的高溫，提高了鋼帶的延展性，使鋼帶更加易于拉伸成型；4、設(shè)置有擠壓力控制機(jī)構(gòu)，能夠?qū)︿搸Ш弯摴苤g的擠壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)；5、雙懸臂模架上設(shè)置排渣垢通道和吹氬氣裝置，可以有效地將焊接過(guò)程中產(chǎn)生渣垢排走的同時(shí)保持了焊道的抗氧化性；6、雙懸臂模架上與鋼帶接觸區(qū)域設(shè)置有鈷基碳化鎢合金材質(zhì)的鑲嵌塊，利用鈷基碳化鎢合金在高溫高硬度下的高耐磨性，從而滿(mǎn)足了設(shè)備高壽命要求；7、主軸座通過(guò)一對(duì)高精度立式伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪在直線齒條上行走，傳動(dòng)距離短，精度更高；8、增加了了同心定位校正機(jī)構(gòu)，保證了鋼管在旋轉(zhuǎn)和拖動(dòng)過(guò)程中，其軸心線始終與X軸方向平行而不發(fā)生偏離；總而言之，通過(guò)以上各點(diǎn)的改進(jìn)，使設(shè)備整體的精 度、效率和成型出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量都有了較大的提高。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的主機(jī)臺(tái)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的主機(jī)臺(tái)上各機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型的鋼帶沿Y軸方向送料的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實(shí)用新型的主模架的結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖6是本實(shí)用新型的主模架的結(jié)構(gòu)示意圖之二。

圖7是本實(shí)用新型的主模架的結(jié)構(gòu)示意圖之三。

圖8是本實(shí)用新型的成型模的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。

參見(jiàn)圖1至圖8，一種高功率連續(xù)光纖激光器螺旋翅片管熱拉成型焊接設(shè)備的實(shí)施例，包括主機(jī)臺(tái)1，一對(duì)直線齒條11沿X軸方向水平設(shè)置在所述主機(jī)臺(tái)1上，所述主軸座12活動(dòng)設(shè)置在所述主機(jī)臺(tái)1上且位于一對(duì)直線齒條11之間，主軸座12上呈立式設(shè)置有一對(duì)行走電機(jī)121，一對(duì)行走電機(jī)121傳動(dòng)連接與所述一對(duì)直線齒條11嚙合的一對(duì)齒輪122，從而驅(qū)動(dòng)主軸座12在主機(jī)臺(tái)1上行走，進(jìn)而拖動(dòng)鋼管100在X軸方向運(yùn)動(dòng)；所述卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)電機(jī)123固定在所述主軸座12上，該卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)電機(jī)123通過(guò)變速齒輪箱驅(qū)動(dòng)卡盤(pán)124繞X軸方向旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)鋼管100發(fā)生360度自轉(zhuǎn)，進(jìn)而使鋼帶101彎 曲成型后的螺旋型翅片360度布滿(mǎn)鋼管100的周身；該卡盤(pán)124通過(guò)其上的三爪卡頭夾持的鋼管100的一端，并保持鋼管100的軸線與主軸座12的行走軌跡均平行于X軸方向。

主機(jī)臺(tái)1上與卡盤(pán)124相對(duì)的另一側(cè)設(shè)置有雙懸臂模架16，雙懸臂模架16底端通過(guò)兩個(gè)懸臂161鉸接在主機(jī)架1上，雙懸臂模架16上設(shè)有讓鋼管100另一端穿過(guò)的鋼管通過(guò)孔164，雙懸臂模架16一側(cè)面貼合設(shè)置有成型模17，成型模17與雙懸臂模架16相貼合的一面上設(shè)有螺旋面170，用于將直線平面型鋼帶101彎曲成螺旋型翅片，待加工鋼管100的一端被卡盤(pán)124夾緊，另一端穿過(guò)雙懸臂模架16上的鋼管通過(guò)孔164并被設(shè)置在主機(jī)臺(tái)1的同心定位校正機(jī)構(gòu)15進(jìn)行卡緊定位，同心定位校正機(jī)構(gòu)15包括多個(gè)環(huán)繞鋼管100設(shè)置的軸承，多個(gè)軸承通過(guò)支架設(shè)置在主機(jī)臺(tái)1上，多個(gè)軸承與卡盤(pán)124軸心線之間的間距相同，從而保證了鋼管100在旋轉(zhuǎn)和拖動(dòng)過(guò)程中，其軸心線始終與X軸方向平行而不發(fā)生偏離。

待焊接鋼帶101沿Y軸方向送料且依次經(jīng)過(guò)設(shè)置在雙懸臂模架16一側(cè)的導(dǎo)向輪21、智能超高頻渦流加熱機(jī)22和恒溫油箱23后，再延伸至成型模17與雙懸臂模架16之間的螺旋面170，其中導(dǎo)向輪21對(duì)鋼帶101沿Y軸方向的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)向，智能超高頻渦流加熱機(jī)22對(duì)鋼帶101進(jìn)行加熱以提高其拉伸性(或延展性)便于其后續(xù)彎曲成型，恒溫油箱23對(duì)鋼帶101進(jìn)行潤(rùn)滑和保溫，減少鋼帶101向前移動(dòng)的阻力，當(dāng)鋼帶101依次經(jīng)過(guò)上述機(jī)構(gòu)后，再經(jīng)過(guò)鋼管通過(guò)孔164外側(cè)，鋼帶101的一側(cè)邊擠壓鋼管100周身，此時(shí)設(shè)置在雙懸臂 模架16的上側(cè)的光纖激光器14射出連續(xù)的激光束，對(duì)鋼管100和鋼帶101擠壓處進(jìn)行焊接使兩者結(jié)合，隨著鋼管100不斷沿X軸方向拖動(dòng)，從而在鋼管100周身表面形成螺旋狀翅片，雙懸臂模架16一側(cè)還設(shè)置有校正翅片垂直度的校正輪18，所述校正輪18的技術(shù)細(xì)節(jié)已在中國(guó)專(zhuān)利CN201410467460.5中公開(kāi)，在此不做贅述，所述雙懸臂模架16的下方還設(shè)置有控制鋼管100和鋼帶101擠壓力的擠壓力控制機(jī)構(gòu)19，擠壓力控制機(jī)構(gòu)19包括一設(shè)置在雙懸臂模架下方的氣缸191，氣缸191通過(guò)連桿192推動(dòng)一頂出件193向上頂出，所述頂出件193的頂部連接一鉸接件194的下側(cè)，鉸接件194的一端鉸接至雙懸臂模架16，鉸接件194的上側(cè)抵接至鋼帶101側(cè)邊以控制鋼帶101與鋼管100之間的擠壓力。

雙懸臂模架16和成型模17上設(shè)有沿Y軸方向延伸的熱流道160，熱流道160內(nèi)通以熱油，并將熱量傳遞至鋼帶101以提升鋼帶101的延展性便于鋼帶彎曲成型為螺旋型，所述熱油由設(shè)置在主機(jī)臺(tái)1底部的溫控?zé)嵊拖?3提供并進(jìn)行加熱。

雙懸臂模架16上位于鋼管通過(guò)孔164的周?chē)€設(shè)置有排渣垢通道162和吹氬氣裝置(圖中未示出)以將焊接過(guò)程中產(chǎn)生渣垢排走，雙懸臂模架采用真空熱處理的DC53合金模具鋼材質(zhì)，雙懸臂模架16上與鋼帶101接觸區(qū)域設(shè)置有鈷基碳化鎢合金材質(zhì)的鑲嵌塊163，利用鈷基碳化鎢合金在高溫高硬度下的高耐磨性，從而滿(mǎn)足高壽命要求。

本實(shí)用新型提供的熱拉成型焊接設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，巧妙結(jié)合 激光成型技術(shù)，不改變金屬的金相組織，同時(shí)又是冶金結(jié)合，大大提升翅片13與鋼管100之間的結(jié)合效果，強(qiáng)度好，不僅保證產(chǎn)品質(zhì)量，且熱交換效率高，抗腐性高，使用壽命長(zhǎng)，而且焊接操作步驟簡(jiǎn)單、方便，工作效率高。

一種高功率連續(xù)光纖激光器螺旋翅片管熱拉成型焊接設(shè)備的焊接成型方法，本實(shí)施例中，選用美國(guó)IPG公司的YLR/S-1000～4000光纖激光器進(jìn)行自主二次開(kāi)發(fā)，集成在CNC五軸工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)中；所有的智能控制如油溫恒溫、智能超高頻渦流加熱、五軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成在統(tǒng)一的工業(yè)控制PC系統(tǒng)中。

更具體的，生產(chǎn)工藝操作流程如下。

a.目視檢測(cè)模具是否安裝完好,有無(wú)漏水、漏汽、漏電現(xiàn)象。

b.首先送片起頭，系統(tǒng)設(shè)置開(kāi)始程式會(huì)自動(dòng)完成。

c.使用工具：系統(tǒng)準(zhǔn)備微型汽動(dòng)式?jīng)_床在模具制作鋼帶起頭形狀1000。

d.雙懸臂模架內(nèi)集成了熱油恒溫、吹氬氣裝置。

e.鋼帶經(jīng)送料架送入→汽動(dòng)式?jīng)_床→智能超高頻渦流加熱機(jī)→恒溫油箱→模架機(jī)構(gòu)→起動(dòng)激光焊接機(jī)開(kāi)始程序(開(kāi)始程序段)→開(kāi)始的一圈進(jìn)入校正機(jī)構(gòu)→焊接三圈后(等系統(tǒng)溫度達(dá)到設(shè)定值)，程式自動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)全速焊接程式直到程序結(jié)速。

f.如果焊接的鋼管100過(guò)長(zhǎng)，可在主機(jī)臺(tái)1一側(cè)設(shè)置一鋼管支撐架3用于支撐鋼管100端部。

雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書(shū)限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。