PL215660B1

PL215660B1 - Method of manufacturing of the lighting posts metal cores

Info

Publication number: PL215660B1
Application number: PL385943A
Authority: PL
Inventors: Adam Maciolek; Zbigniew Sowa
Original assignee: Elektromontaz Rzeszow Spolka Akcyjna
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2014-01-31
Also published as: PL385943A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania metalowych trzonów słupów oświetleniowych.The present invention relates to a method of manufacturing metal shafts for lighting poles.

Znany z polskiego opisu patentowego nr P-169803 sposób wytwarzania słupa stalowego oświetleniowego polega na tym, że z arkusza blachy stalowej na prasie hydraulicznej lub metodą cięcia gazowego wycina się dwa pasy o kształcie trapezowym, które poddaje się operacji gięcia na zimno, aż do uzyskania kształtu korytkowego o stałej zbieżności i o przekroju poprzecznym połowy sześciokąta foremnego z wydłużonymi bokami skrajnymi. Następnie wydłużone końce tych boków zagina się w kształcie litery „U”, po czym oba te elementy korytkowe łączy się ze sobą za pomocą dwóch spinek w kształcie pasa trapezowego z zagiętymi dłuższymi bokami pod kątem około 30°, które po wsunięciu ich w zagięcia elementów korytkowych zagniata się na ich zagiętych końcach znanymi metodami.The method of manufacturing a steel lighting pole, known from the Polish patent specification no. P-169803, consists in the fact that two trapezoidal-shaped strips are cut out of a steel sheet on a hydraulic press or by gas cutting, which are subjected to a cold bending operation until a shape is obtained. constant taper and a half-regular hexagon in cross-section with elongated outer sides. Then, the elongated ends of these sides are bent in a "U" shape, and then both these tray elements are connected with each other by means of two trapezoidal belt-shaped clips with the longer sides bent at an angle of about 30 °, which after inserting them into the bends of the trough elements is kneaded at their bent ends by known methods.

Znany jest również z opisu polskiego zgłoszenia patentowego nr P- 313846 słup stalowy oświetleniowy, rurowy o stałej zbieżności na całej długości składający się z dwóch pół tulejowych elementów, których końce zagięte prostopadle do osi słupa połączone są ze sobą metodą spawania łukowego.It is also known from the description of the Polish patent application No. P-313846, a steel lighting pole, tubular with a constant convergence along its entire length, consisting of two half-sleeve elements, the ends of which are bent perpendicular to the axis of the column and are connected with each other by arc welding.

Znany jest także z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr P-305195 słup stalowy oświetleniowy rurowy o stałej zbieżności złożony z pojedynczych i podwójnych elementów trapezowych z zagiętymi końcami ich boków, w kształcie litery „U” połączonych ze sobą metodą spawania łukowego.Also known from the Polish patent application No. P-305195 is a steel tubular lighting pole with a constant convergence, composed of single and double trapezoidal elements with bent "U" -shaped ends of their sides connected with each other by arc welding.

Z kolei znany z polskiego opisu patentowego nr 173981 sposób łączenia płyt poprzez jednostronne spawanie mający na celu zmniejszenie wielkości odkształceń spawalniczych polega na tym, że przeznaczone do spawania płyty są łączone ze sobą wzajemnie na styk i poddawane szczepnemu spawaniu, a następnie szczepione pospawane elementy poddawane są jednostronnemu spawaniu łączonych ze sobą płyt, przy czym zarówno spawanie szczepne jak i spawanie jednostronne dokonywane są za pomocą co najmniej trzech elektrod spawalniczych i przy ściśle określonych parametrach spawania.In turn, the method of joining plates by one-sided welding, known from the Polish patent description No. 173981, aimed at reducing the size of welding deformations, consists in the fact that the plates to be welded are butt-welded together, and then the grafted and welded elements are subjected to one-sided welding of the joined plates, while both tack welding and one-side welding are performed with at least three welding electrodes and with strictly defined welding parameters.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania metalowych trzonów rurowych słupów oświetleniowych z zastosowaniem metody spawania doczołowego łączonych ze sobą jego boków, pozwalającego na wyeliminowanie obróbki wykańczającej łączonych ze sobą boków przed rozpoczęciem ich łączenia metodą spawania, znaczną poprawę jakości spawania polegającą na uzyskiwaniu równej i wąskiej oraz gładkiej powierzchni spoiny bez odkształcenia złącza spoiny, przy równoczesnym znacznym zmniejszeniu pracochłonności i materiałochłonności, a tym samym obniżeniu kosztów wytwarzania metalowych słupów oświetleniowych.The aim of the invention is to develop a method of manufacturing metal shafts of tubular lighting columns using the butt welding method of the sides that are joined together, allowing for the elimination of finishing processing of the joined sides before starting their joining by welding, a significant improvement in the quality of welding consisting in obtaining an even, narrow and smooth of the weld surface without deformation of the weld joint, while significantly reducing the labor and material consumption, and thus lowering the production costs of metal lighting poles.

Jednocześnie zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania jest opracowanie odpowiedniej metody spawania doczołowego łączonych ze sobą boków oraz jego parametrów technologicznych przy wzięciu pod uwagę elementów rurowych wykonanych z blachy o grubości 3-4 mm, oraz opracowanie sposobu przygotowania powierzchni łączonych ze sobą przyjętą metodą spawania.At the same time, a technical issue that requires a solution is to develop an appropriate method of butt welding of the joined sides and its technological parameters, taking into account pipe elements made of 3-4 mm thick sheet metal, and to develop a method of preparing the surfaces to be joined together by the adopted welding method.

Istota sposobu wytwarzania metalowych trzonów słupów oświetleniowych według wynalazku polega na tym, że z arkuszy blachy stalowej o grubości H=3-4 mm wycina się metodą laserową elementy trapezowe z równoczesnym fazowaniem krawędzi ich boków pod kątem a=67°30', po czym z tak otrzymanych elementów zwija się znanymi metodami półfabrykaty w kształty stożków ściętych, wielobocznych lub okrągłych, a następnie umieszcza się pomiędzy rolkami napędowymi oraz pozycjonuje się go za pomocą usytuowanych naprzeciw siebie dwóch rolek i dokonuje doczołowego spawania laserowego za pomocą głowicy laserowej w czasie przesuwu tego półfabrykatu z prędkością liniową wynoszącą korzystnie 2-3 m/min.The essence of the method of manufacturing metal shafts of lighting columns according to the invention consists in the fact that trapezoidal elements are cut out of steel sheets with a thickness of H = 3-4 mm using a laser method, with the simultaneous bevelling of the edges of their sides at an angle of a = 67 ° 30 ', and then of the elements obtained in this way, blanks are rolled using known methods into the shapes of truncated, polygonal or round cones, and then placed between the drive rollers and positioned by means of two opposing rollers and laser butt welding is performed using a laser head during the movement of this blank from a linear speed of preferably 2-3 m / min.

W przypadku wytwarzania stożkowych okrągłych trzonów słupów oświetleniowych wykrawane z arkuszy blachy stalowej elementy trapezowe stanowiące rozwinięcia tych trzonów mają proste boki łączone ze sobą metodą spawania laserowego.In the case of the production of conical round shafts of lighting columns, trapezoidal elements cut out of steel sheets, which are the extensions of these shafts, have straight sides joined together by laser welding.

W czasie laserowego wycinania elementów trapezowych wraz z ukosowaniem ich boków lub wycinania elementów trapezowych o prostych bokach oraz w czasie spawania laserowego wyprofilowanych półfabrykatów tych słupów stosuje się głowicę laserową CO2 o mocy 4-5 kW, z ciągłym zakresem tej mocy od 0,2 kW - 5 kW, długości fali wynoszącej 10,6 μm i długości impulsu wynoszącej 10 μs.During laser cutting of trapezoidal elements with chamfering their sides or cutting trapezoidal elements with straight sides and during laser welding of profiled blanks of these poles, a CO2 laser head with a power of 4-5 kW is used, with a continuous range of this power from 0.2 kW - 5 kW, a wavelength of 10.6 µm, and a pulse length of 10 µs.

Sposób wytwarzania trzonów słupów oświetleniowych według wynalazku posiada wiele istotnych zalet mających duży wpływ na poprawę jakości i obniżkę kosztów ich wytwarzania. Zastosowanie laserowego wycinania z blachy stalowej trapezowych elementów trzonów słupów spowodowało uzyskiwanie powtarzalnych o dużej dokładności wymiarowej tych elementów, gładkich krawędzi pozbawionych zadziorów, co wykluczyło konieczność przeprowadzania powtórnej obróbki wykańczającej, łączonych ze sobą boków przy równoczesnej dużej szybkości cięcia dochodzącej nawet do 10 m/min. Ponadto niewielka ilość odprowadzanego ciepła a zatem wąska strefa jego wpływu zapewPL 215 660 B1 nia minimalne odkształcenia, uzyskiwanie gładkiej i czystej powierzchni cięcia oraz wąskiej szczeliny cięcia nie przekraczającej 0,2 mm, powodującej oszczędność blachy stalowej, w porównaniu do cięcia acetylenowego.The method of manufacturing lighting column shafts according to the invention has many significant advantages, having a great impact on improving the quality and reducing the cost of their production. The use of laser cutting of trapezoidal elements of column shafts from steel sheets resulted in obtaining repeatable, with high dimensional accuracy of these elements, smooth edges without burrs, which eliminated the need to re-finish the joined sides with a simultaneous high cutting speed of up to 10 m / min. In addition, a small amount of heat dissipated, and thus a narrow zone of its influence, ensures minimal deformation, obtaining a smooth and clean cutting surface and a narrow cutting gap not exceeding 0.2 mm, resulting in savings of steel sheet compared to acetylene cutting.

Z kolei gładka i czysta powierzchnia łączonych ze sobą boków, uzyskiwana w wyniku cięcia laserowego pozwala na uzyskiwanie wąskiej spoiny nie przekraczającej 1,0 mm przez zastosowanie do spawania lasera CO2. Spawanie metodą laserową powoduje wąską strefę wpływu ciepła, tak że proces tego spawania nie powoduje odkształceń termicznych, występujących przy stosowaniu spawania metodą MAG, TIG lub Plazmową, a zatem nie wymaga stosowania dalszej obróbki wykańczającej otrzymanego spawu metodą szlifowania, eliminując tym samym związany z tym duży hałas. Poza tym spawanie metodą laserową prowadzone jest w osłonie CO2 jako gazu obojętnego, co zapewnia uzyskiwanie precyzyjnych spoin o dużej wytrzymałości i z dużą prędkością dochodzącą do 3 m/min. Dodatkową zaletą spawania laserowego jest uzyskiwanie prawie niezauważalnej spoiny, a po operacji cynkowania trzonu słupa na otrzymanej spoinie nie występuje tak zwany efekt „Sandemina” polegający na nadmiernym odkładaniu się cynku na tej spoinie.In turn, the smooth and clean surface of the joined sides, obtained as a result of laser cutting, allows to obtain a narrow weld not exceeding 1.0 mm by using a CO2 laser for welding. Welding with the laser method causes a narrow heat-affected zone, so that the welding process does not cause thermal distortions occurring when using MAG, TIG or Plasma welding, and therefore does not require further finishing of the obtained weld by grinding, thus eliminating the associated large noise. In addition, laser welding is carried out in a CO2 shield as an inert gas, which ensures precise welds with high strength and high speed up to 3 m / min. An additional advantage of laser welding is obtaining an almost imperceptible weld, and after galvanizing the shaft of the column on the obtained weld, the so-called "Sandemin" effect, consisting in excessive zinc deposition on this weld, does not occur.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach jego wykonania oraz objaśniony na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia trapezowe rozwinięcie ośmiobocznego trzonu słupa oświetleniowego o stałej zbieżności ze sfrazowanymi jego krawędziami łączonych ze sobą boków w widoku z góry, fig. 2 - to samo rozwinięcie w przekroju wzdłuż linii A-A, fig. 3 - uformowany w znany sposób ośmioboczny człon słupa oświetleniowego w widoku perspektywicznym, fig. 4 - szczegół „E” tego trzonu obrazujący szerokość uzyskanej szczeliny „S” pomiędzy łączonymi ze sobą zukosowanymi bokami w widoku perspektywicznym, fig. 5 - schemat przedstawiający proces spawania doczołowego trzonu słupa wzdłuż szczeliny „S”, fig. 6 ten sam trzon słupa zespawanego w widoku perspektywicznym, fig. 7 - szczegół „F” tego samego członu obrazujący szerokość uzyskanej spoiny doczołowej „Sp” w widoku perspektywicznym, fig. 8 - trapezowe rozwinięcie stożkowego okrągłego trzonu słupa oświetleniowego w widoku z góry, fig. 9 - to samo rozwinięcie w przekroju wzdłuż linii B-B, fig. 10 - uformowany w znany sposób stożkowy okrągły trzon słupa oświetleniowego w widoku perspektywicznym, fig. 11 - szczegół „G” tego trzonu obrazujący szerokość uzyskanej szczeliny „S” pomiędzy łączonymi ze sobą prostymi bokami, fig. 12 - ten sam trzon słupa zespawanego w widoku perspektywicznym, a fig. 13 - szczegół „H” tego samego trzonu obrazujący szerokość uzyskanej spoiny doczołowej „Sp” w widoku perspektywicznym.The subject of the invention has been presented in examples of its implementation and explained in the drawings, in which Fig. 1 shows a trapezoidal development of an octagonal shaft of a lighting column with a constant convergence with the framed edges of the joined sides in top view, Fig. 2 - the same development in cross-section along the line AA, Fig. 3 - an octagonal member of the lighting column formed in a known way, in perspective view, Fig. 4 - detail "E" of this shank showing the width of the obtained gap "S" between the joined bevelled sides in a perspective view, Fig. 5 - a diagram showing the process of welding the butt weld of a column along the "S" slot, fig. 6 the same shaft of a welded column in a perspective view, fig. 7 - detail "F" of the same member showing the width of the obtained butt weld "Sp" in a perspective view, fig. .8 - trapezoidal development of the conical round shaft of the lighting column in top view, fig. 9 - it's the same with a section along the BB line, Fig. 10 - a conical circular shaft formed in a known way in a perspective view, Fig. 11 - detail "G" of this shaft showing the width of the obtained gap "S" between the joined straight sides, Fig. 12 - the same welded column shank in perspective view, and Fig. 13 - detail "H" of the same shank showing the width of the obtained butt weld "Sp" in perspective view.

Sposób wytwarzania ośmiobocznych trzonów stalowych słupów oświetleniowych pokazany na fig. 1-7 o stałej ich zbieżności polega na tym, że z arkusza blachy stalowej o grubości H=3-4 mm wycina się metodą laserową elementy trapezowe 1 z równoczesnym ukosowaniem wewnętrznych jego krawędzi 2 pod kątem a=67°30', stanowiące rozwinięcie tego trzonu, po czym elementy trapezowe 1 ze zukosowanymi jego bokami 2 formuje sie w znany sposób w półfabrykat 3 ośmiobocznego trzonu słupa o stałej zbieżności na całej jego długości, w wyniku czego pomiędzy jego bokami utworzona zostaje bardzo wąska szczelina o szerokości S wynoszącej około 0,02 mm. Następnie tak wykonany półfabrykat 3 trzonu słupa umieszcza się pomiędzy zespołem trzech rolek napędzających 4, a jego powierzchnię w pobliżu łączonych ze sobą skośnie boków 2 dociska się dwoma usytuowanymi naprzeciw siebie rolkami pozycjonującymi 5, powodującymi dociskanie do siebie zukosowanych boków 2 i dokonuje spawania doczołowego metodą laserową za pomocą głowicy laserowej 6 z równoczesnym przesuwem tego półfabrykatu rolkami napędowymi 4 z prędkością liniową wynoszącą 2-3 m/min.The method of producing octagonal shafts of steel lighting columns shown in Figs. 1-7 with their constant convergence consists in cutting trapezoidal elements 1 from a steel sheet with a thickness of H = 3-4 mm using a laser method with simultaneous bevelling of its inner edges 2 underneath with the angle a = 67 ° 30 ', which is the extension of this shaft, then the trapezoidal elements 1 with its sides 2 sloped are formed in a known manner into a blank 3 of an octagonal column shaft with a constant taper along its entire length, as a result of which, between its sides, a very narrow slit with a width S of about 0.02 mm. Then, the post-shaft blank 3 made in this way is placed between a set of three driving rollers 4, and its surface is pressed near the sides 2 obliquely joined with each other with two positioning rollers 5 opposite each other, causing the bevelled sides 2 to be pressed together, and butt welding is performed using the laser method. by means of a laser head 6 with the simultaneous movement of this blank with drive rollers 4 at a linear speed of 2-3 m / min.

Do czołowego spawania laserowego zukosowanych boków 2 w półfabrykatach 3 dokonuje się za pomocą lasera CO₂ typ TruFlow 4000 lub TruFlow 5000 z turbiną typ LSM o mocy 4 kW lub 5 kW, z ciągłym zakresem mocy od 0,2 kW - 4 kW lub 0,25 kW - 5 kW, długości fali wynoszącej 10,6 μm, ₂ długości impulsu wynoszącej 10 μs, rozkładzie gęstości - jakości wiązki K(M ) wynoszącej odpowiednio 0,5(2,0) lub 0,55(1,8), sterowanego mikroprocesorem typu TASC3.For the front laser welding of 2 bevelled sides in 3 blanks is performed with a CO ₂ laser type TruFlow 4000 or TruFlow 5000 with a turbine type LSM with a power of 4 kW or 5 kW, with a continuous power range from 0.2 kW - 4 kW or 0, 25 kW - 5 kW, wavelength of 10.6 μm, ₂ pulse length of 10 μs, density distribution - beam quality K (M) of 0.5 (2.0) or 0.55 (1.8), respectively, controlled by a microprocessor type TASC3.

Sposób wytwarzania gładkich stożkowych trzonów stalowych słupów oświetleniowych o stałej zbieżności na całej ich długości objaśniony na załączonych rysunkach fig. 8-13 oraz na fig. 5 różni się od sposobu wytwarzania ośmiobocznych trzonów stalowych słupów objaśnionego na rysunkach fig. 1-7 tylko tym, że podczas laserowego wycinania z arkusza blachy o grubości H=3-4 mm elementów trapezowych 7 nie dokonuje się ukosowania ich boków 8. Pozostała operacja spawania laserowego i jego parametry technologiczne dokonywane na półfabrykatach 9 nie ulegają zmianie.The method of producing smooth conical shafts of steel lighting columns with constant taper along their entire length explained in the accompanying figures 8-13 and in Fig. 5 differs from the method of producing the octagonal steel shafts of the steel columns illustrated in Figures 1-7 only in that during laser cutting of trapezoidal elements 7 from a sheet with a thickness of H = 3-4 mm, their sides are not bevelled 8. The remaining laser welding operation and its technological parameters performed on the blanks 9 remain unchanged.

Sposobem według wynalazku wytwarzano metalowe trzony słupów oświetleniowych stożk owych, ośmiokątnych i okrągłych o średnicach od 60 mm - 250 mm i długościach od 4 m - 12 m. W obu przypadkach stosując podane wyżej parametry spawania laserowego uzyskiwano bardzo wąską i gładką spoinę „Sp” o szerokości nie przekraczającej 1,2 mm.The method according to the invention produced metal shafts of conical, octagonal and round lighting poles with diameters from 60 mm to 250 mm and lengths from 4 m to 12 m. In both cases, using the above-mentioned parameters of laser welding, a very narrow and smooth "Sp" weld was obtained with a width not exceeding 1.2 mm.

Claims

1. The method of manufacturing metal shafts of lighting columns, consisting in cutting out of the sheet metal semi-finished products with a trapezoidal profile constituting the development of the shank of a polygonal or cylindrical column with a constant taper along its entire length, rolling these semi-finished products into the desired shape of the column shank and joining them by welding their longer ones sides and subjecting this semi-finished product to further known technological operations, characterized in that trapezoidal elements (1) are cut out of the steel sheets with a thickness of H = 3-4 mm with the simultaneous bevelling of the edges of their sides (2) at an angle of a = 67 ° 30 ', after which the blanks (3) are wound, using known methods, into the shapes of truncated, polygonal or round cones, and then placed between the drive rollers (4) and positioned by means of opposing rollers (5) and performs laser butt welding with the use of a laser head (6) during the shift of this semi-factory here at a linear speed of preferably 2-3 m / min.

2. The method according to p. A method according to claim 1, characterized in that in the case of the production of conical round shafts of lighting columns, the trapezoidal elements (7) cut out of sheets of steel, constituting the extensions of these shafts, have straight sides (8) joined together by laser welding.

3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that during laser cutting of trapezoidal elements (1) with bevelling their sides (2) or cutting of trapezoidal elements (7) and during laser welding of profiled blanks (3) or (9) a laser head is used CO ₂ with a power of 4-5 kW, with a continuous power range of 0.2 kW - 5 kW, a wavelength of 10.6 μm and a pulse length of 10 μs.