[發(fā)明專利]一種金屬管無擴口內(nèi)徑滾珠滾壓連接的成形裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810060480.9
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN110064708A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程明;鄧泉水;張士宏;張宏軒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: B21D39/14
• 分類號: B21D39/14
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明涉及管材連接技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種金屬管無擴口內(nèi)徑滾珠滾壓連接的成形裝置，適用于金屬管坯無擴口內(nèi)徑滾壓連接。采用點接觸金屬管坯填充管套環(huán)形凹槽的內(nèi)徑滾壓裝置，該裝置主要包括：管坯、管套、滾珠、保持架、芯軸，采用金屬管無擴口內(nèi)徑滾珠滾壓連接的方式，通過使?jié)L珠沿弧形凹腔運動的過程中不斷被頂起，從而實現(xiàn)徑向進給并不斷對金屬管坯施加壓力使管坯金屬發(fā)生變形，管坯金屬沿徑向和軸向為主伴隨其他各個方向發(fā)生流動，從而最終使管坯金屬很好的填充到管壁的矩形截面環(huán)形凹槽中。本發(fā)明可以解決現(xiàn)有的金屬導(dǎo)管內(nèi)徑滾壓成形設(shè)備不能較好的將管坯金屬填充到管套凹槽中，并且填充后存在較大間隙的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及管材連接技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種金屬管無擴口內(nèi)徑滾珠滾壓連接的成形裝置，適用于金屬管坯無擴口內(nèi)徑滾壓連接。

背景技術(shù)

連接管件在工業(yè)上的應(yīng)用特別廣泛，特別是在航空、航天、石油化工、交通運輸、電力系統(tǒng)等領(lǐng)域的氣體、液體輸送管路中的應(yīng)用。導(dǎo)管無擴口內(nèi)徑滾壓連接技術(shù)主要適用于航空、航天領(lǐng)域的發(fā)動機上的液壓管路系統(tǒng)，具體承受較高的壓力和復(fù)雜的振動環(huán)境。導(dǎo)管內(nèi)徑滾壓技術(shù)與傳統(tǒng)的擴口連接以及擠壓式無擴口連接方式相比，具有高密封性、防震自鎖性、耐高壓、壽命高、重量輕等特點。

北京航空工程制造研究所的張榮霞等人(鈦合金導(dǎo)管內(nèi)徑滾壓連接數(shù)值模擬與試驗研究，航空制造技術(shù)，2011，16，90-93；內(nèi)徑滾壓連接三維有限元分析，塑性工程學(xué)報，2011，18(4)，85-89；導(dǎo)管無擴口內(nèi)徑滾壓連接接頭連接強度性能研究，航空制造技術(shù)，2016，22，84-88；TA18鈦合金導(dǎo)管的內(nèi)徑滾壓連接工藝，鍛壓技術(shù)，2017，42(5)，43-47)，采用錐形芯軸帶動滾柱周向轉(zhuǎn)動并在徑向施加力，將管壁金屬壓入管套凹槽中的方式進行管套凹槽填充模擬并進行多次驗證試驗，最終設(shè)計出基于扭矩控制的高性能管材內(nèi)徑滾壓連接專用設(shè)備并通過耐28MPa的密封性液壓試驗。采用錐形芯軸與滾柱進行的內(nèi)滾壓連接方式，經(jīng)實驗驗證管套凹槽金屬填充效果不佳，金屬填充后管套凹槽還存在較大空隙，雖能滿足現(xiàn)有耐高壓的密封性液壓試驗要求，但導(dǎo)管服役壽命方面還是個問題。此外，芯軸與滾柱表面磨損較為嚴(yán)重，也不利于設(shè)備的長期服役，容易導(dǎo)致滾壓頭服役時間較短更換頻繁。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種金屬管無擴口內(nèi)徑滾珠滾壓連接的成形裝置，為了解決現(xiàn)有的金屬導(dǎo)管內(nèi)徑滾壓成形設(shè)備不能較好的將管坯金屬填充到管套凹槽中，并且填充后存在較大間隙的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種金屬管無擴口內(nèi)徑滾珠滾壓連接的成形裝置，采用點接觸金屬管坯填充管套環(huán)形凹槽的內(nèi)徑滾壓裝置，該裝置包括：管坯、管套、滾珠、保持架、芯軸，具體結(jié)構(gòu)如下：

管坯的外部裝配管套，管套的內(nèi)表面位置開有與管坯待滾壓部分相對應(yīng)的環(huán)形凹槽；滾壓頭裝置的一端伸至管坯內(nèi)，與管坯內(nèi)表面待滾壓位置部分相對應(yīng)；滾壓頭裝置由保持架、滾珠和芯軸組成；芯軸的一端外側(cè)套裝芯軸外環(huán)，芯軸外環(huán)上均勻開有三個弧形凹腔，每個弧形凹腔中分別裝配滾珠，每個滾珠沿各自所在的弧形凹腔中往復(fù)運動；保持架上均勻開有與滾珠相對應(yīng)的三個圓臺形孔，滾珠位于弧形凹腔與圓臺形孔之間；滾珠被頂起時，滾珠的一部分通過圓臺形孔突出至保持架外側(cè)，并與管坯待滾壓部分的內(nèi)表面相對應(yīng)。

所述的金屬管無擴口內(nèi)徑滾珠滾壓連接的成形裝置，弧形凹腔為一端深、一端淺的平滑過渡弧形槽結(jié)構(gòu)。

所述的金屬管無擴口內(nèi)徑滾珠滾壓連接的成形裝置，圓臺形孔位于保持架外側(cè)面的孔徑小于位于保持架內(nèi)側(cè)面的孔徑。

所述的金屬管無擴口內(nèi)徑滾珠滾壓連接的成形裝置，開有環(huán)形凹槽的管套和管坯間隙配合互相鎖緊固定，滾壓頭裝置由電機裝置連接實現(xiàn)軸向進給，從而伸入管坯內(nèi)腔對應(yīng)管套的環(huán)形凹槽位置。

所述的金屬管無擴口內(nèi)徑滾珠滾壓連接的成形裝置，保持架同一圓環(huán)面上開有：三個互成120°與滾珠間隙配合、并能保證滾珠能被頂起的圓臺形孔，滾珠鑲嵌在保持架的圓臺形孔中、與保持架形成間隙配合。