[發明專利]基于彈性介質的形狀記憶合金管接頭擴徑裝置及方法

無效

• 申請號: 201110349782.6
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN102423784A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 江樹勇;張艷秋;趙立紅;唐明;胡勵
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B21D39/20
• 分類號: B21D39/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種用于金屬擴徑的裝置及方法。

背景技術

形狀記憶合金(SMA)是上世紀60年代初發展起來的一種新型功能材料，已經在航空、航天和醫療等領域得到了廣泛的應用。這種材料具有形狀記憶效應，即在某一低溫狀態下塑性變形后，再將其加熱到某一溫度，材料又會恢復到變形前的狀態。形狀記憶合金管接頭就是利用該合金的形狀記憶效應，先將內徑尺寸略小于待連接管外徑的管接頭在低溫下進行擴徑變形，使其內徑大于與之連接的管的外徑，這樣兩個零件在這種低溫狀態下就很容易裝配到一起，然后再將裝配好的接頭整體加熱到某一溫度，使形狀記憶合金管接頭的內徑尺寸恢復到變形前的尺寸，通過約束力從而使兩個零件緊密地連接到一起。管接頭是形狀記憶合金最成熟的應用領域之一，尤其是在航空液壓管路系統中應用最為廣泛。形狀記憶合金制造的各類管接頭具有可靠性高、不易發生滲漏、結構簡單、安裝方便和節省裝配空間等優點。據報道，已有150萬個形狀記憶合金管接頭應用于美國各型飛機的油壓管道中，沒有出現一起漏油事故。美國已規定所有新型飛機液壓管路中都必須使用形狀記憶合金。

但目前形狀記憶合金管接頭的擴徑都是采用剛性的錐形沖頭從管內穿過來實現擴徑的，由于錐形沖頭穿過管內時與管的內壁始終是局部接觸的，使得管在擴徑過程中并不是發生整體變形，因而這種工藝生產出來的管接頭內部會存在很大的殘余應力，這些殘余應力不但會影響管接頭的尺寸精度，甚至還可能會在裝配后的形狀恢復過程中繼續存在，這會使管接頭的抗應力腐蝕性能下降，從而降低其疲勞壽命。另外，在用錐形沖頭對形狀記憶管接頭進行機械擴徑時，容易造成管接頭內表面的局部塑性變形或劃傷，從而會影響形狀記憶合金管接頭的形狀記憶效應和緊固力。

發明內容

本發明的目的在于提供能在普通壓力機上使用，且能夠高效率地成形出變形均勻、殘余應力小和尺寸精度高的基于彈性介質的形狀記憶合金管接頭擴徑裝置及方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明基于彈性介質的形狀記憶合金管接頭擴徑裝置，其特征是：包括墊板、固定板、上壓頭、下壓頭、彈簧、彈性棒、彈性環、沖頭，上壓頭安裝在下壓頭上，彈性棒一端安裝在下壓頭里，彈性棒另一端安裝在上壓頭里，彈性環套在彈性棒上，固定板和墊板相連，上壓頭通過螺栓連接固定板和墊板，螺栓上安裝彈簧，彈簧的一端連接固定板，彈簧的另一端連接下壓頭，沖頭的一端安裝在固定板里，沖頭的另一端安裝在下壓頭里并與彈性棒相連。

本發明基于彈性介質的形狀記憶合金管接頭擴徑方法，其特征是：

(1)采用基于彈性介質的形狀記憶合金管接頭擴徑裝置進行擴徑，所述的基于彈性介質的形狀記憶合金管接頭擴徑裝置包括墊板、固定板、上壓頭、下壓頭、彈簧、彈性棒、彈性環、沖頭，上壓頭安裝在下壓頭上，彈性棒一端安裝在下壓頭里，彈性棒另一端安裝在上壓頭里，彈性環套在彈性棒上，固定板和墊板相連，上壓頭通過螺栓連接固定板和墊板，螺栓上安裝彈簧，彈簧的一端連接固定板，彈簧的另一端連接下壓頭，沖頭的一端安裝在固定板里，沖頭的另一端安裝在下壓頭里并與彈性棒相連；首先將基于彈性介質的形狀記憶合金管接頭擴徑裝置放在壓力機的工作臺上，對好中心后用壓板壓住下壓頭的凸緣，再將下壓頭固定在工作臺上，開動壓力機使其上滑塊下移至與墊板接觸后，再用壓板壓住墊板的凸緣，并將墊板模固定在壓力機上滑塊上，開動壓力機使上滑塊上移，當上、下兩部分的打開的空間足夠放入工件時停止滑塊上移；

(2)將形狀記憶合金管坯套在裝嵌在彈性環上，使形狀記憶合金管坯的下端與下壓頭的面接觸，然后開動壓力機使墊板向下運動，當上壓頭與形狀記憶合金管坯接觸后，由于形狀記憶合金管坯的阻礙作用而停止移動，此時隨著墊板的繼續下行，上壓頭在彈簧的彈力作用下將彈性環和形狀記憶合金管坯的上端壓住，隨著沖頭的下移，彈性棒在與彈性環相接觸的部分發生局部的徑向脹形，從而帶動彈性環與其一起發生徑向脹形，這種徑向力又會傳遞給套在彈性環外面的形狀記憶合金管坯，使其發生整體的擴徑脹形；

(3)打開墊板、下壓頭，使其回到裝件前的位置，此時彈性棒、彈性環在外力撤除后回到變形前的狀態，將成形好的工件取出完成擴徑。

本發明還可以包括：

1、所述的墊板上帶有凸緣，下壓頭上帶有凸緣。

2、所述的螺栓有四個，墊板上設置四個用于安裝螺栓的孔。

3、上壓頭和用于加工的形狀記憶合金的接觸面為斜面。

4、所述的下壓頭的立邊與上壓頭的外環內壁采用滑動配合。

本發明的優勢在于：