用于由有色金属构成且具有小直径且分段呈波纹形的薄壁中空型材的连续生产的方法技术

一种用于由有色金属构成且具有小截面的薄壁径向闭合的中空型材的连续生产的方法，该方法包括以第一供应速度将有色金属的平坦的条带供应至成型设备(212)，其中，条带的厚度与中空型材的壁厚相对应。成型设备(212)被配置用于将所供应的平坦的条带连续成型为与中空型材相对应的形状。在成型之后，平坦的条带的两个相反边缘在接触区域中齐平地抵靠彼此。焊接设备(216)借助于激光器连续地焊接这些齐平地抵靠彼此的边缘，该激光器发出波长小于600nm的光。该激光器加热焊接区域中的点，该点的直径小于该中空型材的截面尺寸的20％。该焊接的中空型材从焊接区域移送、在波纹成形机(225)中分段设置有平行的或螺旋形的波纹、然后被卷取到卷取装置(226)中。

【技术实现步骤摘要】
用于由有色金属构成且具有小直径且分段呈波纹形的薄壁中空型材的连续生产的方法
本专利技术涉及由有色金属构成的管材或中空型材的连续生产，尤其涉及具有小直径且分段呈波纹形的薄壁管材的连续生产。
技术介绍
为了生产管路系统，不仅需要笔直区段，而且除其他之外，弯曲区段是必需的。通常，笔直的管部段和弯曲的管部段沿着管道的延伸在端面处彼此顶靠地焊接、通过压制或钎焊与轴衬套连结、或以另一种方式连结。一些应用(例如，在借助于波纹来实现表面积的扩大的热交换器中，或在管部段要更容易地背离其纵向轴线弯曲而弯曲不会导致管截面产生不期望的变形时)需要波纹形管部段。在必须补偿由热膨胀或机械负荷引起的长度改变时，也经常使用波纹形管部段。波纹形管可以例如由平滑壁管产生，这些平滑壁管在波纹成形机中设置有平行的或螺旋形的波纹。当波纹形管部段要被连结至平滑壁管区段时，要连接的管的端部必须具有平滑壁并且具有匹配直径，以使连接成为可能。在波纹形管部段的情况下，因此，端部必须在复杂的成型过程中被再次滚压成没有波纹的平滑壁圆管，以使管区段或凸缘能够焊接在其上。然后，借助于焊接，例如钨极惰性气体焊接(WIG)，在连结的圆周上延伸的接缝中实现对管部段的连结。作为替代方案，根据应用还可以借助于收缩管、轴衬套、套筒螺母、切割环头螺钉连接件等实现连结。通常首先要将对所有这些用于长管的连接件变体分成更小的件，这些更小的件随后必须彼此对齐并且以或多或少复杂的形式连结在一起。在热交换器的情况下，对具有小直径以提供良好热交换的薄壁管材特别感兴趣，尤其是因为在热交换器的固定体积中可以布置相对较多的具有小直径的管并且因此可获得更大面积用于热交换。在具有小直径的薄壁中空型材或管材以连续过程的常规生产中，首先由平坦的金属条带、例如借助于合适的滚筒和成型工具(profile)制成具有较大尺寸的有狭缝的中空型材(例如具有较大直径和可选较大壁厚的有狭缝的管)。随后，通常采用电弧焊接过程将与已经成形为给予中空型材的金属条带邻接的狭缝的边缘焊接在一起。电弧焊接在管的内侧产生明显的焊珠，焊珠突出到管的内部。出于此原因，在焊接之后必须在外侧和/或内侧使焊缝平滑或去毛刺，或在管可以被进一步处理之前通过切削机加工去除焊珠。为了确保焊缝是均匀的，可以进行一系列非破坏性试验，例如涡流测试、超声波测试和压力测试。正如在生产具有小直径和/或小壁厚的无缝管中，焊接的管随后经受拉拔过程，在拉拔过程中壁厚借助于心轴、芯棒或长钉减小，以便获得较小直径且可选较小壁厚的最终产品。特别是由于电弧焊接过程中大尺寸的焊缝以及所得到的焊接管必须具有的较大的最小直径，随着变形程度增加而可能需要多个拉拔过程，以实现小截面和较薄壁厚。借助于电弧焊接不再可以可靠地产生小于4mm的管直径。如果在第一拉拔过程中仅首先减小壁厚，则随后必须减小管的直径。为此，例如，可以将管拉拔经过游动芯棒并且拉拔穿过拉模。然而，还可以在单个拉拔操作中实现壁厚和直径的减小。在拉拔经过芯棒期间，不仅壁厚或直径减小，而且还使内侧上的焊珠平滑。可以在一个或多个后续拉拔过程中实现直径进一步减小至期望的最终尺寸，其中，当无需进一步减小壁厚时可以将芯棒省却。图4示出了在芯棒拉拔中所使用的元件的示意性描绘。在芯棒拉拔中，芯棒3定位在管1的内部，然后拉拔芯棒穿过模具2中的开口，该开口的直径比原始管的直径小、比芯棒的直径小。芯棒无法拉拔穿过管，相对于管移动；事实上，芯棒保持处于在开口的前方，而管在开口与芯棒之间被拉动穿过，并且其直径和其壁厚在该过程中减小。在此操作中，管除了引起变形的加热之外可以被预加热，以便在拉拔期间增加材料的延展性。减小芯棒摩擦的拉拔剂可以引入到管的内部。在减小直径的情况下，该过程可以重复多次。当材料的加工硬化超过所期望的程度或材料可以容忍的程度时，可以在随后的拉拔操作之前引入退火步骤，在该退火步骤中拉拔的管被去除油污、热处理、除锈和打磨，以用于下一拉拔操作。退火使管的金相微观结构均匀化。因为在拉拔之后已经破坏了管的微观结构，所以尤其存在位错积聚并且材料变硬和变脆：这被称为加工硬化或应变硬化。为了能够再次拉拔这些拉拔的管，必须消除微观结构中的位错，并且必须消散残余应力，从而材料回到其初始状态。在退火期间，拉拔的管经受最高达1200℃的受控温度，这取决于材料和退火时间。在此操作期间，管通常保持其形状，至少在简单截面的情况下，但是管的微观结构中的晶粒再次形成正常的无应力模式。根据退火温度，通过晶体复原(即位错的移动和再结晶)消散了残余应力和微观结构缺陷(例如位错)。于是，经退火的管较软并且可以被再次拉拔。根据所期望的目标硬度，不必对高压管进行最后的热处理。因此，材料保持处于硬拉拔状态并且以此方式改善管的机械特性。焊接的管和长的无缝管均可以以此方式拉拔，以产生环形管形状和非常长的环形管。对于特定应用，有色金属构成的管是特别合适的。由于高导热性，铜管或铝管可以例如优选地应用于热交换器中。在热交换器中，需要具有小直径和小壁厚的管，首先是为了尽可能少地阻碍介质之间的热传递并且保持管本身热容较小，其次为了保持材料消耗少并且重量轻。尤其是，借助于电弧焊接不再可以可靠地产生小于0.15mm的壁厚并且不再具有所要求的焊缝质量。由有色金属构成、壁厚度和直径比所提及的管小的管相应地必须借助于以下实际生产管的加工步骤产生相应期望的最终尺寸。根本上有利的是，在可能的情况下，单独的管能够作为长的零件进行生产，以允许尽可能少地中断在很大程度上连续的生产过程。然后可以从长的管切割出所需要的任何子件，其中仅存在少量切割残渣(如果有的话)。总之，任何过程步骤的节省在生产过程中自然是有利的。本专利技术的目的是提出一种设备和方法，借助于该设备和方法可以以连续过程产生薄壁管材或中空型材并且选择性地分段设置有螺旋形或平行的波纹。
技术实现思路
此目的通过权利要求1中指示的方法和权利要求8中指示的设备来实现。进一步的发展和实施例在各自情况下在从属权利要求中指示。在本专利技术的用于分段呈波纹形的薄壁径向闭合的中空型材的连续生产的方法中，首先供应由有色金属构成的平坦的条带，该条带的厚度与要生产的中空型材的壁厚相对应。所供应的金属条带的宽度优选地与中空型材的周长相对应。如果所供应的金属条带比所需要的中空型材的周长宽、或如果金属条带的边缘不够平滑，则金属条带可以在被供应的同时在连续过程中在一侧或两侧被切割成一定尺寸。在本描述中，表述“薄壁”指的是十分之几毫米、尤其小于0.15mm的壁厚。针对本描述的目的，术语有色金属用于金属本身及其合金两者。呈现合适宽度的金属条带在单级或多级连续成型过程中成形，以给予具有所期望截面的中空型材。成型过程可以包括例如在合适设计的滚筒和成型工具上、按多级、在条带的纵向方向上相继弯曲。在成型之后，中空型材具有一个区域，该区域在中空型材的纵向方向上延伸，并且在该区域中金属条带的边缘以顶靠的方式彼此邻接。中空型材的顶靠边缘然后沿对接接缝焊接至彼此。根据本专利技术，焊接使用激光器进行，该激光器辐射的光的波长小于600nm、优选是在550nm到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于由有色金属构成且分段呈波纹形的薄壁径向闭合的中空型材(224)的连续生产的方法(100)，该方法包括：/n-以第一供应速度将该有色金属的平坦的条带(204)供应(102)至成型设备(212)，其中，该条带的厚度与要产生的该中空型材(224)的壁厚相对应，/n-将供应的该平坦的条带(204)连续成型(108)为与该中空型材(224)相对应的形状，其中，该平坦的条带(204)的两个相反边缘在接触区域中齐平地抵靠彼此，在成型之后，该接触区域在该中空型材的纵向方向上延伸，/n-在没有减少反射的先前处理的情况下连续焊接(110)在该接触区域中齐平地抵靠彼此的边缘，其中，这些要焊接的边缘以该第一供应速度传送经过焊接区域，该焊接区域相对于实施该方法的设备(200)是固定的；以及借助于激光器(216)加热该焊接区域中的点，该激光器发出波长小于600nm的光，并且该经加热的点的直径小于该中空型材的截面尺寸的20％，/n-从该焊接区域移送(114)该焊接的中空型材(224)，/n-在该焊接的中空型材中选择性引入(122)具有波纹的区段，以及/n-将该焊接的中空型材(224)卷取(124)到卷取装置(226)中。/n...

【技术特征摘要】
20190930 EP 19306242.91.一种用于由有色金属构成且分段呈波纹形的薄壁径向闭合的中空型材(224)的连续生产的方法(100)，该方法包括：
-以第一供应速度将该有色金属的平坦的条带(204)供应(102)至成型设备(212)，其中，该条带的厚度与要产生的该中空型材(224)的壁厚相对应，
-将供应的该平坦的条带(204)连续成型(108)为与该中空型材(224)相对应的形状，其中，该平坦的条带(204)的两个相反边缘在接触区域中齐平地抵靠彼此，在成型之后，该接触区域在该中空型材的纵向方向上延伸，
-在没有减少反射的先前处理的情况下连续焊接(110)在该接触区域中齐平地抵靠彼此的边缘，其中，这些要焊接的边缘以该第一供应速度传送经过焊接区域，该焊接区域相对于实施该方法的设备(200)是固定的；以及借助于激光器(216)加热该焊接区域中的点，该激光器发出波长小于600nm的光，并且该经加热的点的直径小于该中空型材的截面尺寸的20％，
-从该焊接区域移送(114)该焊接的中空型材(224)，
-在该焊接的中空型材中选择性引入(122)具有波纹的区段，以及
-将该焊接的中空型材(224)卷取(124)到卷取装置(226)中。


2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，在加热期间，惰性保护气体至少在内侧和/或外侧围绕该焊接区域流动或者至少覆盖该焊接区域。


3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，该方法另外包括：
-在成型之前，将该有色金属的平坦的条带的一个或两个边缘切割成某一尺寸(106)。


4.根据权利要求3所述的方法(100)，该方法另外包括：
-在焊接之前测量该已经切割成某一尺寸的有色金属的条带的宽度、和/或在焊接之后测量(116)该中空型材(224)的至少一个尺寸，以及
-根据该测量结果和规定值调节该切割宽度和/或控制用于成型的设备(212)。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，该方法另外包括：
-测量(112)横向于该焊缝的温度曲线，以及根据该温度曲线与规定曲线的比较来对引入到该焊接区域中的能量进行控制。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，该方法另外包括：
-借助于超声波、涡流测量和/或X射线检查(118)该焊缝。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，该方法另外包括：
-确定(104，120)该有色金属的平坦的条带和/或该焊接的中空型材上的张力，以及
-调节驱动件，这些驱动件供应该平坦的条带和/或该焊接的中空型材，以进行成型、焊接和/或卷取到卷取设备(226)中。


8.一种用于由有色金属构成且分段呈波纹形的薄壁径向闭合的中空型材(224)的连续生产的设备(200)，该设备包括：
-供应装置(202)，该供应装置被装配用于供应该有色金属的平坦的条带(204)，
-成型设备(212)，该成型设备将有色金...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫·埃格雷尔，奥拉夫·彼得森，史蒂文·丁克尔，
申请(专利权)人：耐克森公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR