[發(fā)明專利]一種基于旋壓的鋁合金管件塑性連接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810228181.1
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108480970B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹梅;張洪瑞;李銳;陳淑婉;樊曉光;高鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23P19/04
• 分類號: B23P19/04;F16L13/14
• 代理公司: 61204 西北工業(yè)大學(xué)專利中心
• 代理人: 慕安榮

一種基于旋壓的鋁合金管件塑性連接方法，采用內(nèi)旋工藝將外旋連接用小徑管件連接端的外表面加工出齒形凹槽，在凹槽內(nèi)裝上O型密封圈，然后將鋁合金內(nèi)管和鋁合金外管以預(yù)套接安裝在旋壓機(jī)床上，通過外旋工藝使鋁合金外管發(fā)生金屬塑性流動變形來填充齒形凹槽并壓緊O型密封圈，實現(xiàn)管件的密封連接。與傳統(tǒng)的鋁合金管件連接方法相比較，本發(fā)明采用基于旋壓的鋁合金管件塑性連接方法，由于旋壓工藝屬于局部點(diǎn)加載，不產(chǎn)生金屬切屑且不破壞金屬流線，連接過程省力、少損傷，設(shè)備、工裝、模具簡單；連接時充分利用了金屬的塑性來填充齒形凹槽并壓緊O型密封圈，實現(xiàn)了少損傷、無屑的綠色管件可靠連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于鋁合金管件連接或密封連接的工藝方法，屬于金屬管材連接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

金屬管件廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海裝備、汽車制造，石油化工等重要工業(yè)領(lǐng)域，管件與管件的連接質(zhì)量直接影響了裝備運(yùn)行工作的穩(wěn)定性和使用壽命。傳統(tǒng)的金屬管件連接方法通常采用螺紋連接、溝槽連接、焊接等，這些連接方式需要對管件連接部分加工出內(nèi)外螺紋、溝槽或利用外加熱源進(jìn)行熔焊等，而這樣就損傷了被連接管件，削弱了管件連接接頭的強(qiáng)度。從而在氣/液工作管路中，就會影響了管件連接后的抗壓、抗拉拔性能；在密封要求較高的使用場合，這些傳統(tǒng)的連接方法的密封性都不是很好，很容易產(chǎn)生泄漏，連接的可靠度較低；同時在薄壁管件的連接場合，傳統(tǒng)的連接方法明顯已經(jīng)不再適用；除此之外，從現(xiàn)代綠色制造和節(jié)約成本的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的連接工藝方法也不占優(yōu)勢。

在國內(nèi)，西北工業(yè)大學(xué)(精確塑性成形課題組的楊合、詹梅等)長期致力于金屬塑性成形的相關(guān)研究，對于金屬管材的旋壓成形及其連接技術(shù)積累了大量的理論基礎(chǔ)和工程經(jīng)驗。呂昕宇等在(連接管件內(nèi)徑滾壓成形有限元模型的建立及分析.塑性工程學(xué)報,2005,(01):85-88)中介紹了一種利用內(nèi)徑滾壓變形實現(xiàn)管件連接的方法。其原理是變形時隨著芯軸的旋轉(zhuǎn)，滾珠沿管坯內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，同時芯軸沿軸向不斷送進(jìn)，使?jié)L珠沿切向移動，實現(xiàn)對管坯脹擠的成形過程，最終實現(xiàn)管件連接。曾元松等在(連接管件的先進(jìn)塑性成形技術(shù)試驗研究.金屬成形工藝,2003,(03):4-7)中也介紹了這種通過內(nèi)徑滾壓成形方法實現(xiàn)鈦合金管接頭連接。但該種方法工藝較復(fù)雜，需要滾珠、芯軸等專用的工裝夾具，連接時所需的變形力大，管壁易出現(xiàn)破裂。周立強(qiáng)等在(一種新型的管道連接技術(shù).化工設(shè)備與管道,2004,(02):15-16+19-3)中介紹了一種新型的冷擠壓管道連接技術(shù)，其連接機(jī)理是調(diào)整好所連接管道的管徑，在連接處內(nèi)套管外表面滴上一小滴密封劑，將箍緊環(huán)沿軸向推入并箍緊管道，使兩管道實現(xiàn)相互連接，屬于擠壓連接，但該方法連接薄-壁類金屬管件管壁有產(chǎn)生壓潰變形的風(fēng)險，因此針對薄壁類金屬管件有一定的局限性。并且隨著內(nèi)套管、外套管的強(qiáng)度增大,則為了使它發(fā)生塑性變形所需的推力就越大,能耗也越大。劉飛飛等在(異種金屬管復(fù)合塑性流動連接的流動分析.鍛壓技術(shù),2010,(04):112-115)中提出了提出一種基于復(fù)合塑性流動的異種金屬管材連接新技術(shù)，是一種固相連接技術(shù)，在高速旋轉(zhuǎn)的旋壓頭和動態(tài)模具旋滾運(yùn)動作用下使被連接的金屬在塑性狀態(tài)下相互摻和而融為一體，從而實現(xiàn)異種金屬間的連接，但該方法連接的金屬管件接頭處的機(jī)械性能受到削弱并可能存在組織缺陷，從而影響連接件的可靠性和使用壽命。張云等公開了一種改進(jìn)型管件連接裝置(中國專利，公開號CN106523829A，公開日期2017年3月22日)，該裝置實質(zhì)上是在第二管件本體的開口端的外壁等距設(shè)置凸筋或放置粘接劑的儲料凹槽，通過凸筋或凹槽內(nèi)的粘結(jié)劑來實現(xiàn)管件的連接和密封，但該方法預(yù)制加工出凸筋或凹槽，因此在一定程度上削弱了管材強(qiáng)度且不屬于綠色無屑連接，不能滿足高密封、高可靠性要求場合的使用。楊三龍等公開了一種旋壓式管件的連接結(jié)構(gòu)(中國實用新型專利，公開號CN202100849U，公開日期2012年1月4日)，該結(jié)構(gòu)由管接頭、管子和連接螺母構(gòu)成，所述的管接頭的外端內(nèi)圈設(shè)有內(nèi)螺紋，連接螺母的外圈設(shè)有與內(nèi)螺紋相配合的外螺紋，連接螺母旋接在管接頭內(nèi)，管子的端部外圈設(shè)有環(huán)形凸起，環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有O型O型密封圈，通過旋緊內(nèi)外螺紋而使連接結(jié)構(gòu)壓緊O型O型密封圈實現(xiàn)密封連接，屬于傳統(tǒng)螺紋連接范疇。該種連接結(jié)構(gòu)需要提前通過機(jī)械加工制出連接螺紋和連接接頭，不屬于塑性連接，因此在薄壁類管件連接會削弱連接件的強(qiáng)度和可靠性，也無法實現(xiàn)無切削綠色制造。李軍公開了一種內(nèi)絲旋壓式管道連接件(中國實用新型專利，公開號CN204879153U，公開日期2015年12月16日)，連接件包括第一管件，即依次安裝于第一管件內(nèi)測的O形O型密封圈、平墊、彈簧波墊、卡環(huán)、緊固件和第二管件，通過旋緊內(nèi)外螺紋實現(xiàn)密封連接，屬于傳統(tǒng)螺紋連接范疇，且該種連接連接結(jié)構(gòu)件數(shù)量多、連接復(fù)雜，在薄壁管連接場合由于螺紋的存在以及隨著螺紋的旋緊管材易被壓潰變形。