异种金属环与金属管件装配接头的高速连接装置及方法制造方法及图纸

异种金属环与金属管件装配接头的高速连接装置及方法，属于异种金属固态连接领域。以解决现有磁脉冲连接方法进行金属环与金属管件的接头连接，不能获得冶金连接接头问题。装置：集磁器侧面沿轴向开设有一与集磁器内腔相通的纵缝，螺线管线圈套装在集磁器外侧，电容器组一端与螺线管线圈一接线端相连，电容器组另一端与放电开关一端相连，放电开关另一端与螺线管线圈另一接线端相连。方法一：将电容器组充电到预设电压值；金属环内侧面与金属管件外侧面之间形成锐角α，最终获得异种金属环与金属管件装配接头。方法二：将金属环替换为金属管坯，金属管坯与金属管件连接后切割掉金属管坯的非接头连接部分。本发明专利技术用于异种金属环与管装配接头的连接。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于异种金属固态连接领域。以解决现有磁脉冲连接方法进行金属环与金属管件的接头连接，不能获得冶金连接接头问题。装置：集磁器侧面沿轴向开设有一与集磁器内腔相通的纵缝，螺线管线圈套装在集磁器外侧，电容器组一端与螺线管线圈一接线端相连，电容器组另一端与放电开关一端相连，放电开关另一端与螺线管线圈另一接线端相连。方法一：将电容器组充电到预设电压值；金属环内侧面与金属管件外侧面之间形成锐角α，最终获得异种金属环与金属管件装配接头。方法二：将金属环替换为金属管坯，金属管坯与金属管件连接后切割掉金属管坯的非接头连接部分。本专利技术用于异种金属环与管装配接头的连接。【专利说明】
本专利技术涉及一种异种金属环与金属管件装配接头的连接装置及方法，属于异种金属固态连接领域。
技术介绍
异种金属环常被用于金属或非金属管形件与另一金属管件的装配，起到定位、压紧甚至密封作用，如高强度非金属液压管与金属管形接头的装配通过钢环或铝合金环实现，飞机发动机上高压液压管路中钛合金管与钛合金对接接头的装配是通过铜环实现的，以及航炮弹的钢质弹体和铜质弹带装配连接等。铜弹带在炮弹发射时，起到密封高压推动气体和导向作用，对其飞行速度、距离和打击精度起到关键作用。因此不仅要求接头牢固可靠和实现冶金结合，而且考虑到铁和铜合金之间存在较大的物理性能差异，要求弹体几乎不发生熔化。下面以炮弹上的铜质弹带(环状)和高强钢弹体装配为例，对比说明目前进行异种金属环与管连接的方法。传统的炮弹弹带装配采用机械压带技术，由于需要在弹体上开一定深度的槽，弹体壁厚不均匀，易造成装配应力集中、射击时弹带容易脱落的现象；且炮弹口径越小，此问题越严重。目前，国内外有采用惯性摩擦焊、堆焊等方法实现铜弹带和钢管弹体的装配。但是，一直存在因弹体熔化而使过量铁元素进入铜合金层导致硬度升高和应力集中，因此，需要通过苛刻、复杂的辅助工艺措施来解决这个问题。磁脉冲连接方法也被用于此类零件的装配。为了提高线圈的寿命、集中磁场能于金属环区域，磁脉冲连接工艺常采用集磁器与线圈匹配的工具模式。集磁器的使用使磁场力幅值提高、分布趋于均匀，虽然可获得金属环与钢管的高速冲击效果(撞击速度可达到300m/s)，但是由于不能在撞击点上产生合适的撞击角度，因此，不能获得高质量冲击连接接头所必须具备的波形界面和射流现象。由此，只能获得塑形变形连接接头，而不能获得冶金连接接头，难以满足高密封性和高强度的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，以解决采用现有磁脉冲连接方法进行金属环与金属管件的连接时，由于不能在撞击点上产生合适的撞击角度，因此，不能获得高质量冲击连接接头所必须具备的波形界面和射流现象。由此，只能获得塑形变形连接接头，而不能获得冶金连接接头，难以满足高密封性和高强度的要求的问题。本专利技术通过高速变形获得异种金属环与金属管件的冶金连接接头，从而在实现金属结构件减重的同时，扩展构件功能，提高力学性能及服役能力。本专利技术为实现上述目的采取的技术方案是:方案一:异种金属环与金属管件装配接头的高速连接装置，它包括螺线管线圈、集磁器、放电开关及电容器组；集磁器中部设有轴向贯通的内腔，集磁器的内侧面长度小于其外侧面长度，集磁器侧面沿轴向开设有一个与集磁器内腔相通的纵缝，螺线管线圈套装在集磁器外侧，螺线管线圈与集磁器同轴设置，电容器组一端与螺线管线圈一接线端相连，电容器组另一端与放电开关一端相连，放电开关另一端与螺线管线圈另一接线端相连。方案二:利用高速连接装置实现异种金属环与金属管件装配接头的连接方法，所述方法包括以下步骤:步骤一:先将所述金属管件设置在集磁器内腔中，将所述金属环套设在金属管件上，根据磁脉冲成形工艺原理，将电容器组充电到预设电压值；步骤二:当电容器组充电结束后，放电开关闭合，储存在电容器组中的电能通过引线对螺线管线圈放电，通过螺线管线圈的电流具有瞬时衰减震荡的特性，根据电磁感应定律和集肤效应，在集磁器外侧面产生感应电流，感应电流沿集磁器外侧面及侧壁上的纵缝流入到集磁器内表面，所述内表面为工作面，与此同时，沿轴向改变金属环和集磁器内表面的相对位置，使金属环所受磁压力沿轴向分布不均匀，靠近集磁器内表面中心的金属环一端受力大于与集磁器外侧面对应的金属环部位，使得金属环靠近集磁器内表面中心的一端先变形并与金属管件外侧面最先接触，从而在金属环内侧面与金属管件外侧面之间形成一锐角α，从而使金属环内侧面与金属管件外侧面在小于等于100微秒级的时间内逐渐发生变形连接过程，由于锐角的存在，接触点处的撞击速度和金属环的轴向移动速度呈正切关系，当接触点处的撞击速度达到200?300m/s、金属环内侧面与金属管件外侧面之间形成的锐角α为5?10°时，则接触点轴向移动速度达到1100?3400m/s，如此高速运动形成剧烈剪切塑形变形层，所述剪切塑形变形层厚度为5?50 μ m，该剪切塑形变形层与金属氧化物和空气混合一起，从锐角α处喷射而出，形成射流，在此基础上形成波动界面和基体元素的扩散，从而获得异种金属环与金属管件装配接头。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】一相同。方案三:利用所述高速连接装置实现异种金属环与金属管件装配接头的连接方法，所述方法包括以下步骤:步骤一:先将所述金属管件设置在集磁器内腔中，将金属管坯套设在金属管件上，根据磁脉冲成形工艺原理，将电容器组充电到预设电压值；步骤二:当电容器组充电结束后，放电开关闭合，储存在电容器组中的电能通过弓I线对螺线管线圈放电，通过螺线管线圈的电流具有瞬时衰减震荡的特性，根据电磁感应定律和集肤效应，在集磁器外侧面产生感应电流，感应电流沿集磁器外侧面及侧壁上的纵缝流入到集磁器内表面，所述内表面为工作面，与此同时，沿轴向改变金属管坯和集磁器内表面的相对位置，使金属管坯所受磁压力沿轴向分布不均匀，靠近集磁器内表面左端的金属管坯一端受力大于与集磁器外侧面对应的金属管坯部位，使得金属管坯靠近集磁器内表面左端的一端先变形并与金属管件外侧面最先接触，从而在金属管坯内侧面与金属管件外侧面之间形成一锐角α，从而使金属管坯内侧面与金属管件外侧面在小于等于100微秒级的时间内逐渐发生变形连接过程，由于锐角的存在，接触点处的撞击速度和金属管坯的轴向移动速度呈正切关系，当接触点处的撞击速度达到200?300m/s、金属管坯内侧面与金属管件外侧面之间形成的锐角α为5?10°时，则接触点轴向移动速度达到1100?3400m/s，如此高速运动形成剧烈剪切塑形变形层，所述剪切塑形变形层厚度为5?50 μ m，该剪切塑形变形层与金属氧化物和空气混合一起，从锐角α处喷射而出，形成射流，由此形成波动界面和基体元素的扩散，从而获得异种金属管坯与金属管件的接头连接，再用机械切割掉金属管坯的非接头连接部分，从而获得异种金属环与金属管件装配接头。本专利技术包含以下有益效果:现有磁脉冲连接工艺方法中，因集磁器短工作区导致金属环和管的母线近于平行冲击接触，无法在界面处形成足够幅值的剪切应力，因为不能形成射流乃至清除杂质，难以获得高强度连接接头。为提高连接强度和连接质量，提出积极改善碰撞角度的方法，本专利技术一种是采用金属环初始位置偏离集磁器工作区中心方法(即方案二)，一种是金属管件与金属管坯连接+机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异种金属环与金属管件装配接头的高速连接装置，其特征在于：它包括螺线管线圈（1）、集磁器（2）、放电开关（6）及电容器组（7）；集磁器（2）中部设有轴向贯通的内腔，集磁器（2）的内侧面长度小于其外侧面长度，集磁器（2）侧面沿轴向开设有一个与集磁器（2）内腔相通的纵缝，螺线管线圈（1）套装在集磁器（2）外侧，螺线管线圈（1）与集磁器（2）同轴设置，电容器组（7）一端与螺线管线圈（1）一接线端相连，电容器组（7）另一端与放电开关（6）一端相连，放电开关（6）另一端与螺线管线圈（1）另一接线端相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于海平，赵岩，范志松，李春峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23