铝合金管周向摩擦焊接方法及装置制造方法及图纸

一种铝合金管周向摩擦焊接方法及装置，摩擦元件位于待焊管材对接界面处，并由驱动系统驱动围绕管材轴线进行周向高速旋转；铝合金管材由轴向顶锻系统夹持，并提供压紧力和顶锻力；摩擦元件与管材对端面摩擦产热，并去除氧化膜，待材料进入塑性状态后，径向定位机构撤除径向限位，摩擦元件在离心力的作用下快速抽离摩擦区域。与此同时，管材顶锻系统夹持管材两端相向运动进行顶锻，高温塑性材料在管件内撑装置与顶锻成形模具的拘束下，进行顶锻连接，形成接头。该方法克服了传统旋转摩擦焊方法必须由待焊材料旋转进行焊接的困难，装置与传统的径向摩擦焊相比更为简单，不需要耗材和径向压紧系统。焊接接头属于固相连接，接头强度高、效率高。

Circumferential Friction Welding Method and Device for Aluminum Alloy Pipe

【技术实现步骤摘要】
铝合金管周向摩擦焊接方法及装置
本专利技术涉及一种铝合金管周向摩擦焊接方法及装置，属于焊接领域。
技术介绍
由于铝合金管容易成形和加工，在工业中大量采用了铝合金管材进行制造各种装备，典型如航天领域的动力系统各类推进剂管路、各类增压输送管路、空间飞行器中的热控、环控、生命保障系统管路，在电子电气行业、化工行业等亦有广泛的应用。通常，得益于铝合金管优良的成形性能，使用的管材常常具有复杂形状。这给管材焊接装配带来了一定的困难，在焊接时，已成形或一端已安装的管材无法实现绕其轴线旋转。因此，在焊接装配时通常采用全位置电弧熔化焊的手段实现连接，但由于氧化膜的存在、铝合金熔池表面张力低等问题，全位置熔化焊往往容易存在烧穿、未焊透、气孔、夹杂等缺陷，导致铝合金管材连接制造存在一定的困难。并且，由于铝合金熔池的下塌，往往需要额外的材料填充才能获得满足要求的焊缝，但填丝焊接或者预置填料焊接也给焊接工艺过程控制带来了困难和复杂性。此外，铝合金熔化焊对于焊接环境有苛刻的温湿度要求，这对于现场施工也提出了挑战。因此工业领域对于铝合金管材的高可靠、高适应性连接技术存在迫切需求。固相焊接技术由于焊接过程材料没有熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金管周向摩擦焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：装配阶段：将被焊管材与夹持顶锻装置进行夹紧，可拆卸内撑装置装入管材内壁并进行拼接装配，由顶锻成形拘束模具施加径向力，与内撑装置一起进行管壁压紧；摩擦元件沿径向复位，并与径向限位装置进行限位接触；预摩擦阶段：夹持顶锻装置驱动管件带着内撑装置和顶锻成形拘束模具一起沿轴向相向运动，与摩擦元件接触；由外部驱动装置驱动摩擦元件进行旋转，摩擦元件与管材对接端面开始实现相对运动；焊接摩擦阶段：外部驱动装置驱动摩擦元件达到预设的旋转速度，夹持顶锻装置开始逐渐施加轴向压力至预设参数，并保持一定的摩擦时间，此时管材焊接对接端面升温，并发生塑性变形；顶锻阶...

【技术特征摘要】
1.一种铝合金管周向摩擦焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：装配阶段：将被焊管材与夹持顶锻装置进行夹紧，可拆卸内撑装置装入管材内壁并进行拼接装配，由顶锻成形拘束模具施加径向力，与内撑装置一起进行管壁压紧；摩擦元件沿径向复位，并与径向限位装置进行限位接触；预摩擦阶段：夹持顶锻装置驱动管件带着内撑装置和顶锻成形拘束模具一起沿轴向相向运动，与摩擦元件接触；由外部驱动装置驱动摩擦元件进行旋转，摩擦元件与管材对接端面开始实现相对运动；焊接摩擦阶段：外部驱动装置驱动摩擦元件达到预设的旋转速度，夹持顶锻装置开始逐渐施加轴向压力至预设参数，并保持一定的摩擦时间，此时管材焊接对接端面升温，并发生塑性变形；顶锻阶段：径向定位机构解除径向限位，摩擦元件在离心力作用下快速抽离焊接区域，夹持顶锻装置驱动待焊管件进行顶锻接触，摩擦区域材料在顶锻力作用下进行挤压变形；保压阶段：有夹持顶锻装置进行持续轴向压力压紧一段时间，使得焊接对接端面发生充分的再结晶和扩散过程，形成良好的冶金结合；焊缝修整阶段：夹持顶锻装置撤除顶锻压力，内撑装置分体拆除，顶锻成形拘束模具、摩擦元件、径向定位机构装置移出焊接区域，对焊缝外表或内壁进行机械修整，完成焊接。2.一种实现权利要求1所述的铝合金管周向摩擦焊接方法的焊接装置，其包括：管材夹持顶锻装置，能够将待焊管材固定，并实施轴向相向的顶锻力，使得管材能够紧压摩擦元件进行相对摩擦运动；当摩擦元件抽离摩擦区域时，能够瞬时提供轴向相向运动，并将对接界面进行顶锻连接；内撑装置，一方面能够为管材夹持时提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：封小松，赵慧慧，夏佩云，陈长江，李送斌，刘明芳，杨静，王瑾，
申请(专利权)人：上海航天设备制造总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31