[發(fā)明專利]一種金屬管材與板材間的塑性連接方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811124324.0
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN109261816B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王朋義;王曉旭;楊光;趙雪妮;宋文杰;劉延輝;沈明杰;趙小凱
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: B21D39/00
• 分類號: B21D39/00;B21D37/10
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 徐文權(quán)<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明公開了一種金屬管材與板材間的塑性連接方法及裝置，屬于材料連接技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括凸模、壓邊圈和凹模，將需要連接的管材和板材預(yù)制后，將管材放入凹模，板材用凹模和壓邊圈夾緊，凸模高速自轉(zhuǎn)和沿管材軸線慢速旋轉(zhuǎn)，借助摩擦效應(yīng)提升管材塑性，通過凸模的輥壓促進(jìn)板材塑性變形的部分流入管材環(huán)形凹槽，實現(xiàn)管材與板材間的快速、高效、綠色的塑性連接。該裝置生產(chǎn)效率高，成本低，對環(huán)境友好，適合大批量生產(chǎn)。采用該裝置進(jìn)行連接的方法采用塑性成形的方式，環(huán)形凹槽內(nèi)部由板材的材料填充，接頭質(zhì)量好，可承受較大的拉應(yīng)力，解決了難焊接異質(zhì)管材與板材金屬間的連接難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料連接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬管材與板材間的塑性連接方法及裝置。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代工業(yè)中，管材類零件和板材類零件在制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)的板材與管材的連接主要采用焊接工藝，但是存在著生產(chǎn)效率較低，重復(fù)性不好，污染環(huán)境等缺點。另外，對于焊接性差的材料，采用焊接的方式難以實現(xiàn)管材與板材之間的連接。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述缺陷，本發(fā)明提供了一種金屬管材與板材間的塑性連接方法及裝置，該連接方法操作簡單、可靠性高、實用性強；實現(xiàn)該連接方法的連接裝置結(jié)構(gòu)簡單、復(fù)合程度高、生產(chǎn)效率高、成本低、對環(huán)境友好、適合大批量生產(chǎn)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明公開了一種金屬管材與板材間的塑性連接的方法，包括以下步驟：

1)在壁厚為t₂的管材內(nèi)壁加工若干圈深度為H、寬度為L的環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)圓角的半徑為R₁，外圓角的半徑為R₂；在厚度為t₁的板材上加工圓孔；

2)將凹模固定，將管材固定放置于孔中，將板材固定放置于凹模的上平面和壓邊圈的下平面之間，并使板材上的圓孔和孔的軸線重合；施加力F₁，將板材壓緊；

3)使凸模以速率V向孔運動，對板材進(jìn)行翻邊，繼續(xù)控制凸模運動，直到板材的翻邊與管材內(nèi)壁緊密接觸；

4)使凸模以角速度ω₁自轉(zhuǎn)，同時以孔的軸線為中心線、以ΔL為半徑、角速度ω₂做圓周運動，板材的翻邊在凸模的作用力下擠壓入管材的環(huán)形凹槽中；

5)重復(fù)步驟4)的操作，直到板材和管材完全結(jié)合；操作凸模遠(yuǎn)離凹模，移開壓邊圈，取出板材和管材的連接件，完成金屬管材與板材間的塑性連接。

優(yōu)選地，板材的材質(zhì)為銅合金、鎂合金或鋁合金；管材的材質(zhì)為鈦合金、不銹鋼、鎂合金或鋁合金。

優(yōu)選地，1.0mm≤t₁≤3.0mm，1.0mm≤t₂≤4.0mm，且

優(yōu)選地，環(huán)形凹槽的規(guī)格如下：

優(yōu)選地，ω₁＝30～50rad/s，ω₂＝0.05～0.1rad/s，ΔL＝H。

本發(fā)明還公開了實現(xiàn)上述金屬管材與板材間的塑性連接的方法的裝置，包括凸模、壓邊圈和凹模；凹模上開有孔；壓邊圈上開有圓孔；使用時，將內(nèi)壁開有若干凹槽的管材放置固定于孔中，將開有孔的板材固定放置于凹模的上平面和壓邊圈的下平面之間；凸模為圓柱體，能夠與外部動力源連接并在外部電源的驅(qū)動下進(jìn)行朝向凹模的直線運動、自轉(zhuǎn)和以孔的軸線為中心線的圓周運動。

優(yōu)選地，凹模為卡盤或管卡結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，壓邊圈和凹模通過夾具或頂緊裝置固定板材。

優(yōu)選地，外部動力源為數(shù)控漸進(jìn)成形機床、鏜床、銑床或加工中心。

優(yōu)選地，凸模的前端為錐體或球體。