專利名稱：一種金屬管的縱向密封焊接線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬管的密封焊接線，隨金屬管在焊接線上的移動(dòng)逐步進(jìn)行。
所述管尤其是、但并非唯一地是一種光纖保護(hù)管，光纖在管縱向成形和焊接時(shí)插入。管由焊接線上逐步形成管的原始帶材獲得，帶材的接合邊處于管的閉合母線上，然后在與該母線相對(duì)而置的焊接激光器前面通過。焊接激光器的功率根據(jù)焊接線連續(xù)工作狀態(tài)的焊接速度選定，以使被激光射線輻射的閉合母線區(qū)域熔化，而不引起該區(qū)域的過度加熱或激光射線進(jìn)入管內(nèi)。
文獻(xiàn)FR-A 2660225介紹了這類光纖保護(hù)金屬管焊接線，其中也考慮了相對(duì)于用激光射線輻射融化的閉合母線，準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)激光光束聚焦的特殊措施。
在這種焊接線上碰到的問題之一是，要避免焊接線起動(dòng)、停止及再起動(dòng)各階段中閉合母線的焊接缺陷，并且應(yīng)避免在上述各階段的過度加熱和/或激光射線進(jìn)入管內(nèi)。
避免上述問題的一種方法是盡可能快地起動(dòng)和停止焊接線，激光器在起動(dòng)操作時(shí)立即工作或在管停止時(shí)熄滅，從而盡可能縮短有可能出現(xiàn)焊接缺陷區(qū)域的長(zhǎng)度。焊接缺陷盡管受到限制，但卻始終存在，并且通常要求補(bǔ)焊。局部過度加熱的危險(xiǎn)還是存在而且更為嚴(yán)重。
文獻(xiàn)US-A-3165616介紹了一種金屬管的縱向激光焊接裝置，管被傳送到激光器前，并通過彎折圍繞電纜芯的帶材逐步成形。激光器根據(jù)彎折后帶材的彼此待焊接的邊緣的接觸狀態(tài)，調(diào)節(jié)到要求的一定熱度。激光器自焊接線停止操作起即刻熄滅，由于電纜強(qiáng)大的慣性而不能即刻停住，因此在管的閉合母線上造成一定長(zhǎng)度的未焊接部分，而當(dāng)焊接線起動(dòng)或再起動(dòng)操作時(shí)激光器即刻點(diǎn)火。為了對(duì)未焊接長(zhǎng)度進(jìn)行補(bǔ)焊，同時(shí)保留激光器調(diào)節(jié)到的接觸狀態(tài)，緊挨著上述激光器上游的一對(duì)成形輥和最好在緊挨其下游的一對(duì)導(dǎo)向輥都安裝在一個(gè)平臺(tái)上，形成一個(gè)單一整體，可在管的閉合母線前移動(dòng)。凡在停機(jī)后接著再起動(dòng)前，平臺(tái)向前移動(dòng)將激光器置于最后的已焊接區(qū)，以焊接先前未焊到的長(zhǎng)度，然后當(dāng)管重新向前移動(dòng)時(shí)，平臺(tái)接著后退同樣的長(zhǎng)度。
上述補(bǔ)焊工序比較長(zhǎng)。它還會(huì)導(dǎo)致激光器在最后的已焊接區(qū)上定位的不準(zhǔn)確，并且在最后的已焊接區(qū)與未焊接長(zhǎng)度之間過渡處造成焊接缺陷和在起動(dòng)或再起動(dòng)時(shí)管逐步加速前進(jìn)時(shí)造成過度加熱的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的目的是在金屬管縱向焊接線起動(dòng)、停止以及再起動(dòng)時(shí)使上述各種危險(xiǎn)減到最小。
本發(fā)明對(duì)象是一種金屬管的縱向密封焊接線，它包括由帶材到所述管的成形裝置，帶材的邊緣可在管的閉合母線上接合；所述邊緣的焊接激光器；帶材及所述管的驅(qū)動(dòng)裝置以及管在線上的瞬間速度測(cè)量傳感器，所述激光器的最大功率與管在所述線上的最大速度匹配，其特點(diǎn)在于，選用的激光器可有選擇地以脈沖方式和連續(xù)方式工作，焊接線包括一個(gè)所述管的速度界限探測(cè)器以及所述激光器的配套控制裝置，兩者與管的瞬間速度測(cè)量傳感器連接，只要管沒有達(dá)到所述速度界限，激光器就以脈沖方式并以稱為界限功率的恒定功率確定值和與測(cè)得的管的瞬間速度成比例的控制脈沖頻率工作，而一旦達(dá)到所述速度界限，就以連續(xù)方式和與管的瞬間速度成比例的功率值工作。
其它優(yōu)點(diǎn)有-激光器在脈沖方式時(shí)，所述界限功率恒定確定值的選擇大大低于其最大功率，但卻大大高于實(shí)際功率值并不明確的功率臨界值。
-所述界限功率的恒定確定值約為最大功率的15％左右。
-所述界限功率的確定值與所述速度界限值成比例。
-所述速度界限探測(cè)器以及所述控制裝置由激光器工作的程序控制系統(tǒng)構(gòu)成。
-所述程序控制系統(tǒng)包括一套激光器以脈沖方式工作時(shí)的管理程序，這些程序由所述管的不同的速度預(yù)定值選擇，每一個(gè)預(yù)定值用于其中一個(gè)管理程序，并且這些程序的每一個(gè)都在所述頻率不同的對(duì)應(yīng)值中確定一個(gè)控制脈沖頻率。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將從附圖中舉例介紹的一種實(shí)施方式中體現(xiàn)。附圖中-

圖1以示意圖方式示出了根據(jù)本發(fā)明的同時(shí)在管內(nèi)置入光纖的金屬管激光密封焊接線。
-圖2示出了兩條曲線，給出了根據(jù)管在焊接線上的移動(dòng)速度V，由激光器釋放的功率P。
從圖1上看，示出了光纖2的金屬保護(hù)管1，管由扁帶材3形成，在管內(nèi)置入光纖并在焊接的生產(chǎn)線上被縱向焊接。帶材3和管1通過絞盤4驅(qū)動(dòng)。
帶材3從圖中未示出的卷材中抽出，并通過將帶材變成管材的成形系統(tǒng)5，這時(shí)帶材的邊緣可以對(duì)接。接著，由此形成的管1從固定的焊接激光器6前經(jīng)過，然后進(jìn)入冷卻系統(tǒng)7和縮徑系統(tǒng)8。管由絞盤4牽引然后儲(chǔ)存在圖中未示出的卷筒上。
隨著管1逐步成形和縱向焊接，纖維通過輔助導(dǎo)向管10插入管1內(nèi)，且一種充填材料通過輔助注入管11注入該管1內(nèi)。所述輔助管10和11在成形過程中伸入管1內(nèi)，并伸到激光器對(duì)管的閉合母線進(jìn)行焊接的區(qū)域外，但不越過縮徑系統(tǒng)。用箭頭12表示的吹入或進(jìn)給裝置控制纖維插入輔助管10亦即管1的速度。注射泵13或其它泵控制充填料的注入速度。這樣，一旦管1縮徑，置入管內(nèi)的纖維長(zhǎng)度達(dá)到要求的余量，而為充填管而注入的充填材料不會(huì)被擠壓過激光焊接區(qū)域。
速度傳感器14測(cè)量縮徑后管1的瞬間移動(dòng)速度。傳感器與焊接線的總控制系統(tǒng)15連接，總控制系統(tǒng)尤其釋放出用V12和V13標(biāo)注的光纖插入和充填材料注入的速度調(diào)節(jié)信號(hào)。
為了避免或至少減少密封焊接缺陷以及激光輻射區(qū)的過度加熱和激光射線進(jìn)入管內(nèi)的一切危險(xiǎn)，激光器6以連續(xù)方式或脈沖方式工作，并與連接速度傳感器14的控制系統(tǒng)16配合。此外，選擇激光器6的最大功率，該功率與最大焊接速度、即管1在激光器前經(jīng)過的最大速度或縮徑后的最大速度匹配。
如圖所示的控制系統(tǒng)16包括一臺(tái)速度界限探測(cè)器17，它與瞬間速度傳感器14連接并用以選擇激光器的工作方式，只要未達(dá)到所述速度界限，激光器就以脈沖方式工作，一旦達(dá)到界限，就以連續(xù)方式工作。該速度界限為確定值，它不是零，但卻大大低于管的最大速度?？刂葡到y(tǒng)16還包括激光器以脈沖方式工作的第一控制機(jī)構(gòu)18和激光器以連續(xù)方式工作的第二控制機(jī)構(gòu)19。第一和第二控制機(jī)構(gòu)18和19都與激光器連接。它們還都與速度界限探測(cè)器17連接，以對(duì)激光器的工作方式作選擇性控制。它們還與速度傳感器14連接，用以根據(jù)管的瞬間速度，控制激光器以選定方式工作。它們使激光器6在焊接線起動(dòng)、停止和再起動(dòng)階段以脈沖方式工作，另外在焊接線運(yùn)行時(shí)以連續(xù)方式工作。
界限探測(cè)器17以及第一和第二控制機(jī)構(gòu)18和19的功能還可參照?qǐng)D2作詳細(xì)說明。
在該圖2中，用Vs表示速度界限值，該值由探測(cè)器17探測(cè)，且激光器根據(jù)該值進(jìn)行工作方式轉(zhuǎn)換，而用Ps表示在所述速度界限Vs時(shí)由激光器釋放的相應(yīng)的功率界限值。
用長(zhǎng)短交替的虛線I表示當(dāng)上述界限功率Ps被釋放時(shí)，用第一控制機(jī)構(gòu)保證激光器以脈沖方式工作。對(duì)照上述曲線I需要明確，所述第一控制機(jī)構(gòu)18另外用于根據(jù)測(cè)得的管的瞬間速度，按比例改變激光器的控制脈沖頻率。由于逐步與測(cè)得的管的瞬間速度匹配，并且速度界限Vs對(duì)應(yīng)Ps值，所以管接受的有效功率隨激光器以脈沖方式工作時(shí)的脈沖頻率而上升。
用實(shí)線曲線II表示，第二控制機(jī)構(gòu)19用以根據(jù)測(cè)得的管1的瞬間速度，按比例控制以連續(xù)方式工作的激光器釋放的功率。在該狀態(tài)下，激光器釋放的功率為管接受的功率并且與管的速度匹配。
在該圖2中用Pc表示激光器的臨界功率，在臨界功率以下激光器實(shí)際釋放的功率變得很不精確。該臨界功率Pc的值約為激光器最大功率Pm的10％。脈沖方式時(shí)，激光器釋放的界限功率Ps以及與之對(duì)應(yīng)的激光器工作方式轉(zhuǎn)換控制的速度界限值Vs的確定應(yīng)使所述界限功率Ps明顯大于臨界功率Pc。因此消除了脈沖方式時(shí)激光器實(shí)際釋放的上述值Ps的所有的不確定性，以便根據(jù)激光器的控制脈沖頻率，在管速度極低的條件下，獲得完全達(dá)到優(yōu)質(zhì)焊接要求的有效功率。
此外，激光器在脈沖方式時(shí)釋放的界限功率Ps的上述恒定值明顯地低于激光器的最大功率Pm。例如它為最大功率Pm的15％左右。
所述速度界限探測(cè)器17以及控制系統(tǒng)16的第一和第二控制機(jī)構(gòu)18和19實(shí)際中有利地由激光器6的工作方式及其根據(jù)速度界限Vs和管瞬間速度V、以兩種方式工作的程序控制系統(tǒng)構(gòu)成。該程序控制系統(tǒng)包括一組脈沖方式時(shí)激光器的工作管理程序，這些程序通過預(yù)先確定的低于界限Vs的不同瞬間速度值來選擇，并且每一個(gè)程序都確定激光器相應(yīng)的控制脈沖頻率。
權(quán)利要求
1.一種金屬管的縱向密封焊接線，它包括用帶材形成所述管的裝置，帶材的邊緣可在管的閉合母線上接合；所述邊緣的焊接激光器；帶材及所述管的驅(qū)動(dòng)裝置以及管在焊接線上的瞬間速度測(cè)量傳感器，所述激光器的最大功率與在所述線上的管的最高速度匹配，其特征在于，選用的所述激光器(6)可選擇性地以脈沖方式和連續(xù)方式工作，并且在于，它包括與所述管的瞬間速度測(cè)量傳感器(14)連接的速度界限探測(cè)器(17)以及與所述激光器配套的控制機(jī)構(gòu)(18、19)，只要未達(dá)到管的所述速度界限，激光器就以脈沖方式并以稱為界限功率的恒定功率確定值和與所述管的測(cè)得的瞬間速度成比例的控制脈沖頻率工作，而一旦達(dá)到所述速度界限，激光器就以連續(xù)方式并以與所述管的瞬間速度成比例的功率值工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的密封焊接線，其特征在于，脈沖方式時(shí)，激光器界限功率的所述恒定確定值的選擇明顯低于其最大功率(pm)，但卻大大高于實(shí)際功率值并不明確的功率臨界值(Pc)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的焊接線，其特征在于，界限功率(Ps)的所述恒定確定值約為量大功率(Pm)的15％左右。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的焊接線，其特征在于，界限功率(Ps)的所述恒定確定值與所述速度界限(Vs)的值成比例。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4之一的焊接線，其特征在于，所述速度界限探測(cè)器(17)以及所述控制裝置(18和19)由激光器(6)的工作程序控制系統(tǒng)(16)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的焊接線，其特征在于，所述程序控制系統(tǒng)(16)包括一組脈沖方式時(shí)激光器的工作管理程序，程序通過預(yù)先確定的所述管的不同速度值來選擇，每一個(gè)確定值對(duì)應(yīng)一個(gè)管理程序，且每一個(gè)程序各自在與所述頻率相應(yīng)的不同值中確定一個(gè)控制脈沖頻率值。
全文摘要
一種金屬管的密封焊接線,包括從帶材到管的成型裝置,焊接激光器,帶材及管的驅(qū)動(dòng)裝置以及管的瞬間速度傳感器;其特征在于,激光器(6)與管(1)的速度界限探測(cè)器(17)以及配套的控制裝置(18、19)連接,當(dāng)管瞬間速度低于速度界限時(shí),激光器以脈沖方式并以恒定界限功率和與管瞬間速度成比例的控制脈沖頻率工作,一旦瞬間速度達(dá)到所述速度界限時(shí),激光器就以連續(xù)方式和與瞬間速度成比例的功率工作。用于具有金屬保護(hù)管的光纜。
文檔編號(hào)B23K26/00GK1169349SQ9711154
公開日1998年1月7日 申請(qǐng)日期1997年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月13日
發(fā)明者讓－弗朗西斯·利伯特, 勒諾·勒加克 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾海底網(wǎng)絡(luò)公司