本發(fā)明涉及一種用于流化床中使用的U型管、加工用裝置及其表面加工方法。

背景技術(shù)：

流化床，如有機硅流化床是利用氣體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運動狀態(tài)，并進(jìn)行氣固相反應(yīng)過程的反應(yīng)器。U型管在有機硅流化床內(nèi)充當(dāng)冷熱介質(zhì)的通道，反應(yīng)過程中，位于外側(cè)的硅粉與U型管的外表面磨損很嚴(yán)重，這對有機硅的收率和有機硅流化床的壽命產(chǎn)生了很大的影響。

《激光表面微造型在干摩擦條件下的摩擦磨損性能研究》中說“摩擦學(xué)和仿生學(xué)相關(guān)研究和實踐表明,表面并非越光滑則越耐磨,具有一定非光滑形態(tài)的表面反而往往具有更好的抗磨性能?！?《宏微觀表面紋理的潤滑及摩擦性能研究》中也提到“只有合適的紋理尺寸才能夠在特定的載荷下起到降低摩擦的作用，不適當(dāng)?shù)募y理尺寸不但起不到減摩的作用，甚至?xí)鸬椒醋饔谩＜{米紋理的引入增加了摩擦力，降低了薄膜硬度，改變了摩擦法則，即：摩擦力與載荷的關(guān)系將從光滑表面的超線性關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)榧y理表面的線性關(guān)系；紋理表面的摩擦力與載荷隨紋理做周期性的振蕩；摩擦力頻譜包含了豐富的結(jié)構(gòu)信息?！庇纱丝梢姡褐挥泻侠淼募y理結(jié)構(gòu)才可以使表面摩擦磨損性能得到提高。

除此之外，現(xiàn)有的U型管在制作過程中加工工藝復(fù)雜，難度較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題時克服現(xiàn)有技術(shù)中U型管外表面因摩擦造成磨損，影響使用壽命，提供一中耐磨損同時又較容易焊接的U型管、加工用裝置及其表面加工方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種U型管，由兩個直管分別與U型短管兩端面焊接而成，U型短管的兩端面為第一非水平面，且U型短管兩端的第一非水平面沿U型短管中心軸線對稱，直管的焊接端面為與所述第一非水平面相配合的第二非水平面，所述U型短管外表面具有凹凸不平的紋理。

優(yōu)選的，所述U型短管外表面的紋理為網(wǎng)格狀，網(wǎng)格寬度為0.3mm，網(wǎng)格間距離為2.5mm，網(wǎng)格深度為0.1mm，網(wǎng)格角度為130゜。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述第一非水平面和第二非水平面均為斜面。

在另一個優(yōu)選的實施例中，，所述第一非水平面為階梯面，所述第二非水平面為與所述階梯面凹凸配合的倒階梯面。

對上述U型管進(jìn)行表面加工所使用的裝置，該裝置包括激光發(fā)生裝置、激光刀、工件夾具，與工件夾具相對設(shè)置的尾座，所述工件夾具與所述尾座之間還設(shè)有激光架，所述激光發(fā)生裝置包括激光發(fā)生器、光纖管和激光刀座，激光刀座設(shè)有容置所述光纖管的激光溝槽，激光刀座與所述激光刀相連。

優(yōu)選的，激光發(fā)生裝置還包括激光發(fā)生器開關(guān)和激光功率調(diào)控機構(gòu)，所述尾座還包括尾座套筒。

優(yōu)選的，所述裝置還包括絲杠、光杠、絲杠/光杠變換手柄、激光架鎖緊手柄、尾座套筒鎖緊手柄、尾座鎖緊手柄、尾座套筒進(jìn)退手柄及橫向、縱向自動走刀手柄。

利用上述裝置對上述U型管表面進(jìn)行加工的方法，包括步驟：

（1）用工件夾具將直形鋼管一端固定，另一端用尾座頂住，確保激光刀高度與直形鋼管中心線在同一高度，并調(diào)整激光刀與直形鋼管中心線水平距離；

（2）開啟激光發(fā)生裝置，在直形鋼管外表面加工正向條紋；

（3）在直形鋼管外表面加工反向條紋，反向條紋與正向條紋形成網(wǎng)格狀紋理；

（4）彎折直形鋼管成U型，并對U型端面進(jìn)行處理。該步驟中“處理”指將U型端面做成上述的第一非水平面。

優(yōu)選的，激光發(fā)生裝置中激光輸出波長為355nm，激光輸出功率為0-7W，重復(fù)頻率為1 KHz -50 KHz，脈沖寬度為100ns。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

本發(fā)明中直管和U型短管的焊接面均為非水平面，如采用斜面或階梯型面，由于U型短管兩端的第一非水平面沿U型短管中心軸線對稱，這樣的設(shè)計避免了焊接時定位不準(zhǔn)確，可以實現(xiàn)自動定位的功能，使得同軸度可以達(dá)到要求，定位又快又準(zhǔn)。這樣既不影響氣體的通過，也減少了焊接工藝的難度。

此外，U型短管外表面具有凹凸不平的紋理，特別是本發(fā)明U型短管外表面的表面微觀幾何形貌，這種表面結(jié)構(gòu)減少了硅粉與U型管的磨損量，提高了設(shè)備的使用壽命。經(jīng)激光處理后，U型管彎頭部分淬硬層的深度可達(dá)2mm,硬化區(qū)內(nèi)最高峰值可達(dá)800HV0.2以上,強化后硬度有明顯提高,耐磨性有大幅度的上升。從而有效地延長了U型管使用周期,提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是實施例一中U型管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實施例一中帶有非水平焊接面的直管和U型短管焊接處A的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是帶有水平焊接面的直管和U型短管焊接處結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是實施例一中U型短管結(jié)構(gòu)示意圖（局部）；

圖5是實施例一中U型短管外表面紋理結(jié)構(gòu)各參數(shù)示意圖；

圖6是實施例一中加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖6激光發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是實施例二中帶有非水平焊接面的直管和U型短管焊接處的結(jié)構(gòu)示意圖；其中：

0.直形鋼管，1.直管，1-1.倒階梯面，2-1.階梯面，2.U型短管，22. 網(wǎng)格狀紋理，31.斜面，32.水平面，5.工件夾具，6.激光刀座，7.激光架鎖緊手柄，8.尾座，9.尾座套筒鎖緊手柄，10.尾座鎖緊手柄，11.尾座套筒進(jìn)退手柄，12.激光發(fā)生器，13.橫向、縱向自動走刀手柄，14. 開合螺母手柄，15.縱向移動手柄，16.絲杠，17.激光發(fā)生器開關(guān)，18.激光功率調(diào)控機構(gòu)，19.光杠、絲杠/光杠變換手柄，25.激光溝槽，26.光纖管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實施例一

如圖1所示，一種U型管，由兩個直管1分別與U型短管2兩端面焊接而成，U型短管2的兩端面為第一非水平面，且U型短管2兩端的第一非水平面沿U型短管2中心軸線對稱，直管1的焊接端面為與所述第一非水平面相配合的第二非水平面，所述U型短管2外表面具有凹凸不平的紋理。

如圖2和圖4所示，本實施例中，第一非水平面和第二非水平面均為斜面31。且U型短管2兩端的第一非水平面是對稱設(shè)置的，如左邊是傾斜向上的，右邊是傾斜向下的，非水平面還可以是其它類型的曲面。圖3所示的是U型短管2的兩端面為水平面32的情況。

本實施例中，U型短管2外表面的紋理為網(wǎng)格狀22，如圖5所示，網(wǎng)格寬度d為0.3mm，網(wǎng)格間距離D為2.5mm，網(wǎng)格深度為0.1mm，網(wǎng)格角度a為130゜。

如圖6所示，對上述U型管進(jìn)行表面加工所使用的裝置，該裝置可在現(xiàn)有車床基礎(chǔ)上進(jìn)行改動，具體是對現(xiàn)有車床的車刀部分改進(jìn)。該裝置包括激光發(fā)生裝置、激光刀、工件夾具5，與工件夾具5相對設(shè)置的尾座8，尾座8還包括尾座套筒，工件夾具5與尾座8之間還設(shè)有激光架，如圖7所示，激光發(fā)生裝置包括激光發(fā)生器12、激光發(fā)生器開關(guān)17、激光功率調(diào)控機構(gòu)18、光纖管26和激光刀座6，激光刀座6設(shè)有容置光纖管26的激光溝槽25，激光刀座6與所述激光刀相連。

上述裝置還包括絲杠16、光杠、絲杠/光杠變換手柄19、激光架鎖緊手柄7、尾座套筒鎖緊手柄9、尾座鎖緊手柄10、尾座套筒進(jìn)退手柄11及橫向、縱向自動

走刀手柄13、開合螺母手柄14、縱向移動手柄15等。

利用上述裝置對上述U型管表面進(jìn)行加工的方法，包括步驟：

（1）用工件夾具將直形鋼管0一端固定，本實施例中，工件夾具5為三爪卡盤，直形鋼管0的另一端用尾座8頂住，調(diào)整光杠/絲杠變換手柄19，使激光刀處在螺紋加工的工作狀態(tài)中，確保激光刀高度與直形鋼管0中心線在同一高度，調(diào)整激光刀與直形鋼管0中心線水平距離為8mm；

（2）開啟激光發(fā)生裝置，根據(jù)上述網(wǎng)格狀紋理的參數(shù)（網(wǎng)格寬度為0.3mm，網(wǎng)格間距離為2.5mm，網(wǎng)格深度為0.1mm，網(wǎng)格角度為130゜），先在直形鋼管0外表面加工正向條紋；后在直形鋼管外表面加工反向條紋，反向條紋與正向條紋形成網(wǎng)格狀紋理；激光發(fā)生裝置中激光輸出波長為355nm，激光輸出功率為0-7W，重復(fù)頻率為1 KHz -50 KHz，脈沖寬度為100ns。

（4）彎折直形鋼管0成U型，并對U型端面進(jìn)行處理。該步驟中“處理”指將U型端面做成上述的第一非水平面。

實施例二

如圖8所示，本實施例中，第一非水平面為為階梯面2-1，第二非水平面為與階梯面凹凸配合的倒階梯面1-1。其余與實施例一相同。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。