[发明专利]便于大型圆管焊接及焊接变形控制的工装及其实现方法

说明书

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。