一种钛合金-不锈钢管材的磁脉冲胀形连接装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种钛合金

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金
‑
不锈钢管材的磁脉冲胀形连接装置
[0001]
：
[0002]本技术属于磁脉冲连接
，尤其涉及一种钛合金
‑
不锈钢管材的磁脉冲胀形连接装置。
[0003]
技术介绍
：
[0004]钛合金具有低密度、高比强度、耐腐蚀性强等良好性能，其比钢密度小40%,而强度与钢管相当,但钛及其钛合金材料价格昂贵。不锈钢是常用的结构材料，其自身具有优良的性能，且成本相对较低。将钛合金与不锈钢管结合，能够充分发挥两者各种的优点，有助于扩宽钛合金/不锈钢连接管在航天航空、轨道交通和医疗器械等领域的应用。
[0005]但是，钛合金与不锈钢两者线膨胀系数、热导率和弹性模量差别较大，直接熔焊易在接头处产生严重偏析、应力梯度等缺陷，且钛与铁元素易结合形成脆性的金属间化合物，导致接头的脆性断裂。另外，为了满足实际服役性能，管材连接通常要求很高的形状尺寸精度和稳定一致的微观组织，因此获得良好的管材焊接接头难度很大。
[0006]目前，对于钛合金与不锈钢管材的焊接方法主要包括电子束焊、激光焊、爆炸焊、钎焊、扩散焊和摩擦焊等。电子束焊接需要在真空环境中进行，且难以避免接头脆性金属间化合物的产生；激光焊接其设备昂贵，对焊接现场要求高，生产使用不够灵活；爆炸焊、钎焊、扩散焊和摩擦焊对焊接工艺的控制要求很高，且不适合复杂的焊接结构和大规模生产。
[0007]因此，需开发钛合金与不锈钢管材的新型焊接结构。
[0008]
技术实现思路
：
[0009]本技术针对上述现有技术存在的问题，提供一种钛合金
‑
不锈钢管材的磁脉冲胀形连接装置，设计合理，有效提高钛合金
‑
不锈钢管材的结合强度，且质量稳定可靠。
[0010]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种钛合金
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不锈钢管材的磁脉冲胀形连接装置，包括内部设置有待成形金属管材的同轴定位块，所述待成形金属管材由钛合金管和不锈钢管组成，所述不锈钢管套设在钛合金管的一端外侧，钛合金管与不锈钢管之间存在间隙，所述钛合金管的工作区内部设置有成形线圈，所述成形线圈与钛合金管的内表面之间设有集磁器，成形线圈与电容器电源供电系统相连接。
[0011]进一步的，所述同轴定位块的内部设有轴线沿横向延伸的管材定位孔，所述管材定位孔为阶梯孔；所述钛合金管容置在管材定位孔的小径段内，所述不锈钢管容置在管材定位孔的大径段内。
[0012]进一步的，所述成形线圈包括线圈骨架，所述线圈骨架上缠绕有截面为矩形状的螺旋管线圈，所述螺旋管线圈的外侧包覆有玻璃丝布，并用环氧树脂胶固定。
[0013]进一步的，所述线圈骨架的轴向两端分别设置有限位块和侧向固定块，所述限位块位于钛合金管的内部下端，且设于成形线圈的线圈出线口的一侧，限位块的两侧面分别与同轴定位块和线圈骨架相贴合；所述侧向固定块位于不锈钢管的内部，侧向固定块与集磁器的表面相贴合。
[0014]进一步的，所述限位块和侧向固定块均由绝缘材料制成，限位块为半圆柱体状，侧向固定块为阶梯轴状，侧向固定块远离集磁器的一端贯穿同轴定位块并向外延伸。
[0015]进一步的，所述同轴定位块包括上、下对接的上定位块和下定位块，所述上定位块和下定位块的内部均设有用于与待成形管材的外径相配合的弧形槽，上定位块的弧形槽与下定位块的弧形槽上下拼接组成管材定位孔。
[0016]进一步的，所述下定位块的合模面分布有沿竖向延伸的螺纹沉头孔，所述螺纹沉头孔内螺接有贯穿上定位块的连接螺柱，所述连接螺柱的上端螺接有锁紧螺母；所述下定位块的侧端设有压设在侧向固定块阶梯面的侧板，所述侧板与下定位块通过螺栓相连接；所述上定位块的两端分别固定有弧形手把。
[0017]进一步的，所述电容器电源供电系统包括脉冲电容器、高压发生器、高压开关、整流器以及限流电阻，所述成形线圈通过导线连接脉冲电容器，所述脉冲电容器通过导线连接高压发生器，脉冲电容器与成形线圈之间连接的导线上串联有高压开关，高压发生器与脉冲电容器之间连接的导线上串联有整流器和限流电阻。
[0018]进一步的，所述钛合金管的工作区内表面粘接有一层驱动圆环，所述驱动圆环由低电阻率且屈服强度低的金属材料制成。
[0019]与现有技术相比，本技术具有以下效果：本技术设计合理，通过对钛合金管进行磁脉冲胀形，与不锈钢管进行高速冲击焊接，具有结合强度高、可控性好、效率高，且无需复杂的工艺和严苛的工作条件的优点，解决了采用现有技术焊接钛合金与不锈钢管在焊接效果和生产灵活性方面的问题。
[0020]附图说明：
[0021]图1是本技术实施例的主视剖面构造示意图；
[0022]图2是本技术实施例的立体构造示意图；
[0023]图3是本技术实施例中钛合金管与不锈钢管的位置构造示意图。
[0024]图中：
[0025]1‑
不锈钢管；2
‑
钛合金管；3
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螺旋管线圈；4
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线圈骨架；5
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集磁器；6
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限位块；7
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侧向固定块；8
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下定位块；9
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侧板；10
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螺栓；11
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上定位块；12
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锁紧螺母；13
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连接螺柱；14
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成形线圈；15
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脉冲电容器；16
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高压发生器；17
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高压开关；18
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整流器；19
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限流电阻；20
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管材定位孔；21
‑
电容器电源供电系统；22
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弧形手把；23
‑
驱动圆环。
[0026]具体实施方式:
[0027]下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细的说明。
[0028]在本技术的描述中，需要理解的是，术语
“ꢀ
纵向”、
“ꢀ
横向”、
“ꢀ
上”、
“ꢀ
下”、
“ꢀ
前”、
“ꢀ
后”、
“ꢀ
左”、
“ꢀ
右”、
“ꢀ
竖直”、
“ꢀ
水平”、
“ꢀ
顶”、
“ꢀ
底”、
“ꢀ
内”、
“ꢀ
外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0029]钛合金与不锈钢的焊接属于异种材料焊接的范畴，Ti和 Fe的化学及物理性能存在较大的差异，且Ti和 Fe元素易结合形成脆性的金属间化合物，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金
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不锈钢管材的磁脉冲胀形连接装置，其特征在于：包括内部设置有待成形金属管材的同轴定位块，所述待成形金属管材由钛合金管和不锈钢管组成，所述不锈钢管套设在钛合金管的一端外侧，钛合金管与不锈钢管之间存在间隙，所述钛合金管的工作区内部设置有成形线圈，所述成形线圈与钛合金管的内表面之间设有集磁器，成形线圈与电容器电源供电系统相连接。2.根据权利要求1所述的一种钛合金
‑
不锈钢管材的磁脉冲胀形连接装置，其特征在于：所述同轴定位块的内部设有轴线沿横向延伸的管材定位孔，所述管材定位孔为阶梯孔；所述钛合金管容置在管材定位孔的小径段内，所述不锈钢管容置在管材定位孔的大径段内。3.根据权利要求2所述的一种钛合金
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不锈钢管材的磁脉冲胀形连接装置，其特征在于：所述成形线圈包括线圈骨架，所述线圈骨架上缠绕有截面为矩形状的螺旋管线圈，所述螺旋管线圈的外侧包覆有玻璃丝布，并用环氧树脂胶固定。4.根据权利要求3所述的一种钛合金
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不锈钢管材的磁脉冲胀形连接装置，其特征在于：所述线圈骨架的轴向两端分别设置有限位块和侧向固定块，所述限位块位于钛合金管的内部下端，且设于成形线圈的线圈出线口的一侧，限位块的两侧面分别与同轴定位块和线圈骨架相贴合；所述侧向固定块位于不锈钢管的内部，侧向固定块与集磁器的表面相贴合。5.根据权利要求4所述的一种钛合金
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不锈钢管材的磁脉冲胀形连接装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：范治松，徐立凯，邓将华，邓鹏飞，李宁，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：新型
国别省市：