專利名稱：雙層金屬管的連續(xù)高速焊接方法以及實施該方法的焊接爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙層金屬管、尤其是用作汽車閘管等的雙層金屬管的連續(xù)高速焊接方法，以及實施該方法的焊接爐。
在這種方法中，制管設(shè)備的制管速度快，對直徑為4.76mm的管來說例如是150m/min，而焊接爐的生產(chǎn)速度慢，是3-4m/min。因此，為了保持制造速度的平衡以及使生產(chǎn)合理化，管被切成30-50m長的工件，并將40-50個工件平行排列水平通過焊接爐來焊接。在這種情況下，需要用于排列管的大空間，還需要操作者。另外為了使得管平穩(wěn)前進(jìn)，在焊接爐內(nèi)設(shè)置引導(dǎo)管例如馬弗爐管(耐熱導(dǎo)管)，通過將管插入導(dǎo)管內(nèi)而將它們送入爐內(nèi)。當(dāng)長時間使用馬弗爐管時，它們由于熱應(yīng)力而變彎，阻礙了管的前進(jìn)，從而由于速度不均勻而導(dǎo)致在焊接中產(chǎn)生缺陷。另外，需要一個空間用于將來自焊接爐的管放下，還需要操作者來收集管并將它們逐個插入到渦流探傷儀內(nèi)。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種解決上述問題的焊接方法和焊接爐。
本發(fā)明的一個方面是用于連續(xù)高速焊接雙層金屬管的方法，其特征在于使用中性或還原性熔鹽作為加熱介質(zhì)。
另外，本發(fā)明的另一個方面是該用于連續(xù)高速焊接雙層金屬管的方法，其特征在于所使用的中性或還原性熔鹽是選自BaCl2，BaCl2與MgF2的混合物，BaCl2、MgF2與B2O3的混合物，以及BaCl2與NaCl、MgF2和B2O3以及Ca-Si中的一種、兩種或多種形成的混合物中的至少一種。
另外，本發(fā)明的一個方面是用于連續(xù)高速焊接雙層金屬管的方法，包括以下步驟通過將其兩側(cè)上已經(jīng)鍍有金屬的帶狀金屬材料送入制管設(shè)備而形成雙層金屬管；將形成的雙層金屬管送入以中性或還原性熔鹽作為加熱介質(zhì)的連續(xù)加熱爐內(nèi)，并將雙層金屬管浸入爐內(nèi)的高溫中性或還原性熔鹽浴內(nèi)；將已經(jīng)離開連續(xù)加熱爐的雙層金屬管送入具有還原空氣的高溫輔助爐內(nèi)，并除去粘附在金屬管周圍的氯化物薄膜；以及冷卻所得到的雙層金屬管。
另外本發(fā)明的一個方面是提供一種用于連續(xù)高速焊接雙層金屬管的爐，其特征在于在雙層金屬管的制管設(shè)備的下游，順次設(shè)有以中性或還原性熔鹽作為加熱介質(zhì)的連續(xù)加熱爐，充有還原氣體的高溫輔助爐，以及設(shè)置給輔助爐的冷卻設(shè)備。
常規(guī)用于焊接爐的加熱介質(zhì)是還原氣體，例如DX氣體，它的熱容量低。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明用中性或還原熔鹽來代替時，可以快速地提高焊接爐的生產(chǎn)速度，因為熔鹽的熱容量高，這樣就改善了制管設(shè)備的速度和焊接爐速度之間的平衡，通過將爐設(shè)置為適當(dāng)?shù)拈L度，就不需要如上所述在將管送入爐內(nèi)之前將其切成小工件，于是可以進(jìn)行連續(xù)整體的制造，減少了工廠空間，并減少了操作者人數(shù)。
只要熔鹽是非氧化性的并且具有大的熱容量，就可以使用任何種類。
優(yōu)選的是BaCl2(熔點是962℃，沸點是1560℃，比熱是0.27)，95％的BaCl2與5％的MgF2的混合物(熔點是962℃，沸點是1560℃，比熱是0.27)，94％的BaCl2、5％的MgF2與1％的B2O3的混合物(熔點是1000℃，沸點是1560℃，比熱是0.27)，BaCl2與NaCl的混合物，BaCl2與NaCl和MgF2的混合物，BaCl2與NaCl、MgF2和B2O3的混合物，BaCl2與NaCl、MgF2、B2O3和Ca-Si的混合物，這些組成如表1所示。
表1

另外，充有還原氣體的高溫輔助爐用于使管的溫度均勻，并當(dāng)管穿過熔鹽浴時用于除去粘附在管周邊的氯化物薄膜，冷卻設(shè)備用于冷卻管。
優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明以下參考

圖1描述本發(fā)明的一個實施方案，該圖概要表示了制造步驟。
管材料1由0.2-0.6mm厚、20-100mm寬、2500-3000m長的金屬材料制成，其兩側(cè)鍍有2-6μm厚的銅、白銅、青銅、黃銅等。
從開卷機(jī)2展開管材料1，將其送入制管設(shè)備3，形成例如圖2所示的雙層金屬管4。在該圖中，7表示鍍層。所得到的雙層金屬管4被浸入加熱爐5內(nèi)的高溫中性或還原性熔鹽浴6內(nèi)并在其中被加熱，管材料4的重疊面的鍍層7被焊接在一起。
因為氯化物薄膜粘附在焊接的雙層金屬管的周邊，通過將管經(jīng)過輔助加熱爐8將其除去，并利用與其連接的冷卻設(shè)備9冷卻管，利用重卷機(jī)17卷繞，或切成需要的尺寸。如果不能通過輔助加熱爐8而除去氯化物薄膜，則在通過冷卻設(shè)備后經(jīng)刷子或吹風(fēng)而除去。
在上述步驟中，加熱爐5例如為5-25m長，保持在900-1200℃的溫度，優(yōu)選是1110-1150℃。高溫的中性或還原性熔鹽浴保持在900-1200℃，優(yōu)選為1110-1150℃。
雙層金屬管4以50-150m/min的速度送入加熱爐5，在還原熔鹽浴中浸泡約2-30秒。
加熱爐5在其入口處設(shè)有漏斗形接收口11，在爐內(nèi)設(shè)有直徑例如為50mm的引導(dǎo)管12，它是直的或彎曲向下，并且該管也充滿了高溫的熱熔鹽。在這種情況中，可以通過在引導(dǎo)管12中開有適當(dāng)數(shù)量的孔來幫助充入熔鹽，其開口程度是能夠保持管的強(qiáng)度。雙層金屬管4通過從接收口11將其引導(dǎo)穿過引導(dǎo)管12而被浸在熔鹽浴6內(nèi)，并在加熱之后從爐內(nèi)收回。
在這期間，管材料表面上的銅、白銅、青銅或黃銅在雙層材料之間被焊接在一起。
就加熱來說，雙層金屬管4可以浸入浴6中并加熱，同時使得熔鹽浴6從爐5溢出。為此，必須利用圖中沒有顯示的循環(huán)設(shè)備將熔鹽略為過量的提供給爐5。盡管圖中沒有顯示，但是如果使用向下傾斜的引導(dǎo)管，則可以加熱管而無需使得熔鹽浴6從爐中溢出。
雙層金屬管4可以浸入在熔鹽浴6內(nèi)并加熱，但是也可以利用任何設(shè)備來實現(xiàn)這一點。
離開加熱爐5的雙層金屬管進(jìn)入例如約10m長的高溫輔助爐8。該爐充有中性或還原性氣體，例如DX氣體(含有8-10％的CO或H2的N2、CO2或H2O氣體)，并保持在1120-1150℃。
在該高溫輔助爐8內(nèi)，粘附在雙層金屬管4表面的氯化物薄膜被除去。
然后利用設(shè)置在輔助爐4后面的冷卻設(shè)備9來進(jìn)行冷卻。使用空氣或水作為制冷劑。冷卻設(shè)備9具有的總體長度為例如50m，分階段冷卻，在第一階段13利用空氣冷卻器(例如35m長)，在第二階段14利用迂回的水冷卻器(例如15m長)。
離開冷卻設(shè)備9的管經(jīng)過渦流探傷儀15。當(dāng)管中存在異常時，該探傷儀15檢測探傷儀發(fā)出的磁場中的紊亂，因此它的功能是發(fā)現(xiàn)例如附著在管表面的鐵和銅的合金顆粒，以及發(fā)現(xiàn)在焊縫內(nèi)的縫隙(孔隙)或焊縫端部的脫皮(松動的焊縫)。
然后將管利用重卷機(jī)17卷繞，或利用切割刀16切成必須的尺寸，由此完成該產(chǎn)品。
以下描述一個工作實例。
在其兩側(cè)上鍍有3μm厚的銅的0.335mm厚、27.7mm寬、2700m長的鋼制成的管材料1被從開卷機(jī)2上開卷的同時，送入普通的制管設(shè)備3內(nèi)。對于制管設(shè)備，例如可以使用在US2292810中描述的一種。
形成管后，直徑為4.76mm的雙層鋼管4被以150m/min的速度送入連續(xù)加熱爐5。加熱爐5長度為12mm，其中形成保持在1125℃的BaCl2、MgF2和B2O3的浴6(Parker Netsushori Kogyo，Co.Ltd.的名稱為HS1100的產(chǎn)品)。
在送入爐內(nèi)的雙層鋼管4經(jīng)過引導(dǎo)管12時，通過上述熔鹽浴將其加熱約5秒。
離開連續(xù)加熱爐5的雙層鋼管4進(jìn)入10m長的高溫輔助爐8。該爐充有DX氣體，被保持在1125℃。在高溫輔助爐8內(nèi)，雙層鋼管4被加熱約4秒。然后它從高溫輔助爐8引入到冷卻設(shè)備9內(nèi)，它在此處被冷卻。
所得到的產(chǎn)品經(jīng)過或不經(jīng)過渦流探傷儀，并圍繞著重卷機(jī)17卷繞成約600m的部分。該卷繞的產(chǎn)品可以例如進(jìn)行氦泄漏測試。在這種氦測試中，氦氣在20-30kg/cm2的壓力下被封閉在管內(nèi)，將該管放入真空容器內(nèi)，然后取出。在這種情況下，如果管中有孔，氦氣會從孔中泄漏，從而可以由氦氣檢測器檢測出來，以這種測試方法可以檢測管中的缺陷。該測試使得它可以保證100％的焊接質(zhì)量。
本發(fā)明如上所述構(gòu)成，從而帶來如下效果。
操作者人數(shù)可以大大減少，因為可以高速并使所有步驟連續(xù)地制造管。焊接時間短，從而在焊接中不形成空腔，可以同質(zhì)焊接。管不用切成30-50m的短工件，從而在兩端的切割損耗可以降低至總體的2.5％。
因為焊接時間短，因此不必施加黑漆以防止銅滴下，因為沒有加熱產(chǎn)生的碳灰，因此工廠環(huán)境是良好的。
另外，不必提供大的工廠空間，因為不必有長的管存儲設(shè)施。
另外，利用上述方法，熔融的銅因為它的表面張力而變?yōu)轭w粒的現(xiàn)象(在工廠被稱為滴鋼)也不會產(chǎn)生，因為熔鹽形成覆蓋雙層金屬管表面的薄膜。
另外，當(dāng)金屬管離開熔鹽浴時，它上面的熔鹽薄膜保護(hù)它不被氧化，金屬管的光潔度是良好的，并是光澤的，鍍層“情況”良好。
另外如果雙層金屬管被直接卷繞在重卷機(jī)17上，而不經(jīng)過探傷儀15或切割機(jī)16，它可以進(jìn)行氦氣測試，從而保證焊接質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)高速焊接雙層金屬管的方法，其特征在于采用中性或還原性熔鹽作為加熱介質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1的連續(xù)高速焊接雙層金屬管的方法，其特征在于中性或還原性熔鹽是選自BaCl2，以及BaCl2與NaCl、MgF2、B2O3和Ca-Si中的一種、兩種或多種形成的混合物中的至少一種。
3.一種連續(xù)高速焊接雙層金屬管的方法，包括如下步驟通過將在兩側(cè)上鍍有金屬的條狀金屬材料送入制管設(shè)備來形成雙層金屬管；將所形成的雙層金屬管送入以中性或還原性熔鹽作為加熱介質(zhì)的連續(xù)加熱爐內(nèi)，并將雙層金屬管浸入爐內(nèi)的高溫中性或還原性熔融??；將離開連續(xù)加熱爐的雙層金屬管送入帶有還原氣體的高溫輔助爐內(nèi)，并除去粘附在金屬管周邊的氯化物薄膜；以及冷卻所得到的雙層金屬管。
4.一種連續(xù)高速焊接雙層金屬管的爐，其特征在于在雙層金屬管的制管設(shè)備的下游，按順序設(shè)有以中性或還原性熔鹽作為加熱介質(zhì)的連續(xù)加熱爐、充有還原氣體的高溫輔助爐，以及為輔助爐設(shè)置的冷卻設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明的目的是制造一種用于汽車閘管等的雙層金屬管，方法是將其在與制管速度相適應(yīng)的一個過程中連續(xù)制造。本發(fā)明特征在于使用具有高熱容量的高溫還原熔鹽作為加熱介質(zhì)，由此可以提高焊接速度，并保持與制管速度的平衡。
文檔編號B23K31/02GK1418141SQ01806639
公開日2003年5月14日 申請日期2001年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月17日
發(fā)明者野村幸人 申請人:野村幸人