[發明專利]一種異種金屬管搭接接頭及其焊接方法

在審

• 申請號: 201911060805.4
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110802338A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 范治松;盧鴻飛;鄧將華;陳志騰;黃順強
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02;B23K101/06
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 郭東亮;蔡學俊

1.一種異種金屬管搭接接頭，用于磁脈沖焊接金屬管時擴大接頭冶金連接區域面積，其特征在于：所述搭接接頭包括外管（2）和內管（3）；所述外管的焊接端和內管的焊接端均置于焊接設備的集磁器的工作區（41）處；所述集磁器的工作區（41）為錐面結構；所述外管的焊接端為外壁與工作區錐面平行的喇叭形的擴口；所述內管的焊接端插入擴口且與擴口的小端相鄰；內管焊接端的管徑小于或等于擴口小端處的孔徑；當進行磁脈沖焊接時，所述擴口因集磁器磁場生成感應渦流；感應渦流的磁場與工作區處的集磁器磁場相斥，使擴口在斥力作用下高速碰撞內管焊接端完成磁脈沖焊接。

2.根據權利要求1所述的一種異種金屬管搭接接頭，其特征在于：所述工作區設于集磁器中部；所述集磁器外壁處設有通向集磁器工作區的微小縱縫；所述集磁器與線圈（1）相鄰；所述電容器組C對線圈供電以使線圈磁場在集磁器外壁生成感應電流，所述集磁器外表面的感應電流經集磁器側壁縱縫傳導進入集磁器工作區內表面，集磁器工作區內表面的感應電流在工作區處形成集磁器磁場。

3.根據權利要求2所述的一種異種金屬管搭接接頭，其特征在于：所述線圈為套置于集磁器外的螺線管線圈；所述線圈與集磁器兩者按同心圓位置放置。

4.根據權利要求2所述的一種異種金屬管搭接接頭，其特征在于：所述集磁器外壁處的縱縫寬度為0.5mm；所述電容器組C、線圈之間串聯有高壓開關S。

5.根據權利要求1所述的一種異種金屬管搭接接頭，其特征在于：所述擴口為外管焊接管經擴口工藝擴張成型；所述擴口在加工完成后經退火處理以消除加工應力。

6.根據權利要求1所述的一種異種金屬管搭接接頭，其特征在于：所述工作區錐面結構錐面的錐角α取值范圍為3?~5?；外管的焊接端和內管的焊接端之間的距離范圍為0.5mm~2mm。

7.一種異種金屬管搭接接頭的焊接方法，其特征在于：根據權利要求3所述的一種異種金屬管搭接接頭，其焊接方法包括以下步驟；

步驟A1、對外管焊接端進行擴張形成擴口；

步驟A2、對外管焊接端內壁連接區和內管焊接端外壁連接區用砂紙打磨掉表面的氧化層，然后用高純度酒精進行擦拭，去除表面的污垢；

步驟A3、把外管無擴口一端從集磁器工作區中穿過，當工作區錐面與外管焊接端擴口平行時，把外管無擴口一端以工裝固定；

步驟A4、在工裝上固定內管；然后把內管焊接端移至外管擴口處的連接作業區并使內管焊接端與外管擴口同軸對稱放置；

步驟A5、打開電源對電容器組C充電，充電完畢后高壓開關S閉合，此時電容器組C對串聯的線圈放電以激發出脈沖磁場，該脈沖磁場在集磁器外表面產生感應電流，感應電流從集磁器外表面通過側壁的縱縫傳導進入內表面的工作區，使得外管外表面產生感應渦流，該渦流產生的磁場與集磁器4感應電流產生的磁場互斥且在集磁器工作區處疊加，產生脈沖磁壓力，驅動外管向內管沖擊；

步驟A6、外管焊接端離內管焊接端最近的部位以碰撞角度β先發生碰撞；由于外管焊接端擴口角度的存在，使得后續未變形的外管與內管間形成一碰撞角β1；而后的外管未變形部分的材料在外管已完成碰撞材料的帶動和磁壓力共同作用下，以一定的沖擊角度順序向前推進并繼續同內管發生一定角度的碰撞；

步驟A7、線圈的脈沖磁場持續釋放，持續驅動外管沖擊內管；在這種有一定角度的順序沖擊模式中，外管與內管始終產生碰撞角度，在磁壓力作用下產生碰撞速度，使外管與內管之間產生金屬射流以形成冶金連接，隨著碰撞點的移動，連接區不斷擴大，最終整個外管焊接端和內管焊接端之間連接區連接完成。