第一次世界大战之后,电阻焊管在美国被宽泛利用,形成满负荷出产和供不应求的贸易市场,市场突破的根基是1921年美国金属铸造公司Guslave Vielor Johnslon发现的第1388434号专利:薄壁管对接电阻焊的步骤和装置。该专利颁布后不久就让渡给了驰名的共和钢铁公司,因而其他公司未获授权不得选取,直至1935年专利过期。
在该专利有效期内,共和钢铁公司不休对Johnslon的工艺进行美满,使其在与冷拔无缝钢管的竞争中获得优势,占据了美国市场,出格是幼直径薄壁钢管市场。由于该专利的限度,相继出现了很多其他的工艺,如:在美国得到贸易出产利用的直流焊管工艺、美国人J.L.Adams发现的感应焊管工艺,以及捷克斯洛伐克人Johann Harmattta发现的焊管工艺。
1 G.V.Johnston的焊管专利技术
此项专利蕴含焊接装置和成型工艺步骤,先把钢带轧造成开口管坯,管坯的对接边由相互绝缘的两个旋转的电极轧辊进行疏导,导入商用互换电(50~60Hz)对边部进行加热,同时施加挤压力进行焊接。此工艺能够用于陆续出产。
首先把与制品表径对应宽度的原料轧造成开缝钢管。成型是由四路初成型(三组水平辊和一组立辊)和两路精成型来实现的。成型的开缝钢管由焊缝疏导装置进给到电极辊。电极辊由两个相互绝缘的铜合金盘组成,各自压住钢带两个边部并随钢管前进而旋转。焊接轧辊孔型比开缝钢管表径稍幼,这样就能够通过挤压量对钢管边部施加压力形成焊接。
焊接电流通过电刷从隔离式不变变压器的次级线圈流到电极辊中。电流通过焊接点在电极辊间流动,通过接触电阻加热钢带边部,使之迅速达到焊接温度,并且在电极辊和焊接辊的挤压下熔融焊接。焊接之后紧随着就是定径辊,在定径和矫直钢管的同时压平钢管上的焊缝。成型辊、精成型辊、焊接辊以及定径辊通过齿轮箱衔接,且被统一个电机整体驱动。
Johnston工艺与早期的工艺相迸仔以下3方面的利益:
(1)能够集中对钢带边部很窄的领域进行加热:
(2)焊接能够在瞬间实现,由于加热和挤压是在统一个地位同时进行,焊接辊的中心线与电极轧辊是一致的;
(3)只有很少的热量从钢带边处扩散,钢带边部根基没有变形,因而能够出产管壁更薄的钢管。
2 专利纷争
Johnson的专利在其时引起了相当大的纷争, 由于其时与其很类似的出产工艺已经在宽泛利用。好多造作商对此项专利提出质疑,然而Johnson专利由一个极度有经验的专利代理人精心策动,全面机灵地声了然与传统工艺一系列分歧的技术特点,几经裁决,最终被授予专利。
之后克利夫兰的钢管公司收受美国金属铸造公司并获得了专利权,但紧接着该公司被更大的共和钢铁公司归并。从此,只有得到共和钢铁公司的授权能力够使用此项专利。此种情景一向持续到1935年此项专利失效。
在专利受;さ15年中,共和钢铁公司及其从属公司通过许可专利权,在美国及海表获得了巨大利益。没有获得专利授权的公司被迫遭逢各类难题来预防专利侵权。
共和钢铁公司在克利夫兰州、佛罗里达州等处成立了多个Johnslon式电阻焊管厂。有资料显示这些工厂能够出产的钢管表径为3/8-4?in(9.5~114.3mm),壁厚为0.3~3.9mm,最大出产速度可达60m/min。
最初, 出产相当不不变, 因而Johnslon不休地进行钻研改进。他用金相显微镜发现了造作环境和焊接质量的关系、并为改进装置和工艺做了大量的工作。Johnslon的致力为好多根基技术钻研奠定了基础,其成就对焊管造作技术影响深远,其中蕴含:电流频率和焊接速度的关系;成立正确的焊接速度、电流和挤压力之间的关系;使用酸洗钢带获得不变的焊接前提;利用焊缝导向装置使得开缝管精确的处于电极辊之劣等等。