專利名稱：一種銅—不銹鋼管摩擦焊裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及異種材料間的摩擦對接焊裝置。
目前，對小管徑異種材料間的摩擦焊，主要是采用焊后機加工的方法去除和清理內(nèi)毛刺，美國U54331280專利介紹φ8毫米×1毫米管壁厚～φ6.35毫米×0.8毫米管壁厚銅-鋁管摩擦焊，將銅管端面加工成一定角度的斜面，摩擦在斜面上進行，內(nèi)通徑可達70％，該結(jié)果內(nèi)通徑偏小，且只適于小管徑的銅-鋁管，經(jīng)資料收集檢索等，銅-不銹鋼壁管摩擦焊及內(nèi)成型控制設備在國內(nèi)是空白。
本實用新型的目的在于提供一種可控制內(nèi)成型銅-不銹鋼薄壁管摩擦焊的裝置，以達到在保證焊接接頭各種機械性能條件下，接頭內(nèi)壁飛邊少，平整光滑，尤對φ8毫米×1毫米管壁厚～φ25毫米×2毫米管壁厚管焊接接頭處有盡可能大的內(nèi)通徑。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的包括錐狀芯棒1、間隙2、被焊銅管3、間隙4、保壓腔5、墊片6等組成，在焊前根據(jù)不同管材的外徑，用與銅、不銹鋼兩者摩擦可焊性差的耐熱、耐磨材料制成全封閉保壓腔。根據(jù)管材內(nèi)徑用上述性能的材料制成具有一定錐度的管內(nèi)固定芯棒。錐狀芯棒1分為四部分錐狀芯棒的支撐段L1；錐狀芯棒的園柱體段L2；錐狀芯棒的錐形工作段L3；錐形芯棒段L3的延長段L4。保壓腔5分為兩段全封閉的保壓腔5的工作段A段和保壓腔5的夾持段B段，其內(nèi)徑為直園筒，底部有45°的錐角與B段過渡，且A段內(nèi)徑略大于被焊管外徑，保壓腔5的夾持段B段沿保壓腔5軸向剖開，靠近A段沿腔體徑向有一通孔，保壓腔內(nèi)徑等于或略大于被焊銅管3的外徑。固定錐狀芯棒半錐角α為0.3～1.5°。錐狀芯棒1和保壓腔5由與銅-不銹鋼摩擦可焊性差的耐熱、耐磨材料制成，包括球墨鑄鐵和鉻鉬鋼。摩擦焊過程是在連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機上進行，保壓腔5直徑、固定錐狀芯棒1直徑及錐度根據(jù)被焊管徑規(guī)格及內(nèi)通徑要求。
本實用新型的優(yōu)點在于1適用于φ8毫米×1毫米管壁厚～φ25毫米×2毫米管壁厚各種規(guī)格銅-不銹鋼薄壁管摩擦焊，在保證焊接接頭各種機械性能的條件下，進行接頭內(nèi)成型控制。2采用固定錐狀芯棒限制內(nèi)飛邊流量和形狀，通過固定錐狀芯棒上不同的半錐角α變化控制內(nèi)成型通徑的大小，所得接頭內(nèi)壁光滑，內(nèi)通徑可達到90～97％。3選用與銅，不銹鋼摩擦可焊性差的耐熱、耐磨材料制作保壓腔和錐狀芯棒，焊前涂上潤滑劑，降低焊接過程中擠出的內(nèi)外飛邊與保壓腔4和錐狀芯棒1的摩擦，防止燒腔和粘模，提高設備的使用壽命。4有利于焊后錐狀芯棒1退出，焊接好的管子的取出。5通過壓縮比公式計算確定保壓腔和錐狀芯棒尺寸，再配以合適的焊接工藝參數(shù)，焊接接頭強度高于銅母材，抗彎性能良好。


圖1為本實用新型的結(jié)構示意圖；圖2為本實用新型的左視剖面圖；現(xiàn)結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明
圖1中錐狀芯棒1、墊片2、被焊銅管3、保壓腔5、A段為保壓腔5的工作段、B段為保壓腔5的夾持段、L1為錐狀芯棒的支撐段、L2為錐狀芯棒的園柱體段、L3為錐狀芯棒的錐形工作段、L4是錐形芯棒段L3的延長段、錐狀芯棒半錐角為α。
1、焊前工作處理焊前將被焊銅管3和不銹鋼管端面車平，去除油、銹、水、氧化皮，臨焊前再用砂布打磨端面露出金屬光澤。
2、保壓腔5形狀和安放位置被焊不銹鋼管通過彈簧夾頭或其它裝夾方式安置在摩擦焊機的旋轉(zhuǎn)端。被焊銅管3安置在非旋轉(zhuǎn)固定端，被焊銅管3外側(cè)安有保壓腔5，A段是保壓腔5的工作段，為全封閉式，內(nèi)徑為一直園筒，底部有一個45°的錐角與B段過渡。A段內(nèi)徑略大于被焊管外徑，與被焊管外徑之間有一定的間隙，其大小取決于被焊工件直徑和壁厚，通過外側(cè)間隙分配比公式來確定。全封閉式保壓腔5使摩擦焊過程中產(chǎn)生的外飛邊均勻分布并限制在外間隙內(nèi)，有利于提高摩擦壓力和使端面壓力腔5外徑與內(nèi)徑之間的壁厚取被焊管壁厚的4～6倍。B段是保壓腔4的夾持段，與A段為一體，內(nèi)徑等于或略大于被焊銅管3外徑，該段用電火花加工成1毫米園盤銑沿保壓腔體軸向剖開，摩擦焊機非旋轉(zhuǎn)固定平移端的V型夾頭夾持在B段，通過加工間隙的閉合將被焊銅管3夾緊以防摩擦焊接過程中管子旋轉(zhuǎn)和移動。B段底部靠近A段沿腔體直徑有一個φ3毫米～4毫米的通孔用于止裂和便于夾緊。
3、錐狀芯棒1形狀和安放位置，錐狀芯棒1放置在被焊銅管3內(nèi)。錐狀芯棒1根據(jù)其外形和作用可分為四部分。
(1)L1為錐狀芯棒1的支撐段，支撐在移動滑臺后部，防止錐狀芯棒1在焊接過程中發(fā)生軸向竄動。
(2)L2為錐狀芯棒1的園柱體段，外徑等于或略小于被焊銅管3的內(nèi)徑，長度略短于被焊銅管3，通過調(diào)整墊片2的厚度使L2最左端位于焊縫最后形成的位置附近。
(3)L3為錐狀芯棒1的錐形工作段L3與L2交界處靠近保壓腔5A段的底部。從這里起錐狀芯棒1成錐形，它與管內(nèi)壁的間隙也就是內(nèi)飛邊流動的間隙，是主要工作段，加工時要保證有高的光潔度和小的形位公差，固定芯棒半錐角α分別為0.3°，1.0°、1.5°。焊前涂上少許潤滑劑(石墨加機油)。
(4)L4是錐狀芯棒1段L3的延長段，長約25毫米。作用是將擠出并壓延的內(nèi)飛邊限制在不銹鋼管的內(nèi)徑與其錐面的間隙之間，便于焊后錐狀芯棒1退出。均勻抗壓在L4與管內(nèi)徑間的飛邊，有利于減少管子的振動，有利于焊接過程平穩(wěn)。
權利要求1.一種銅-不銹鋼薄壁管摩擦焊接的裝置，由錐狀芯棒(1)、間隙(2)、被焊管(3)、間隙(4)、保壓腔(5)、墊片(6)組成，其特征在于a錐狀芯棒(1)的錐形工作段L3；錐形芯棒段L3的延長段L4；b保壓腔(5)分為兩段全封閉的保壓腔(5)的工作段A段和保壓腔(5)的夾持段B段，其內(nèi)徑為直園筒，底部有45°的錐角與B段過渡，且A段內(nèi)徑略大于被焊管外徑，保壓腔(5)的夾持段B段沿保壓腔體軸向剖開，底部靠近A段沿腔體直徑有一通孔，保壓腔(5)內(nèi)徑等于或略大于被焊銅管(3)的外徑。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種銅-不銹鋼薄壁管摩擦焊裝置，其特征在于固定錐狀芯棒(1)半錐角α為0.3～1.5°。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種銅-不銹銅薄壁管摩擦焊裝置，其特征在于錐狀芯棒(1)和保壓腔(5)由與銅-不銹鋼摩擦可焊性差的耐熱、耐磨材料制成，包括球墨鑄鐵和鉻鉬鋼。
專利摘要一種銅—不銹鋼薄壁管摩擦焊裝置，是由芯棒1、間隙2、被焊管3、間隙4、保壓腔5、墊片6組成。是一種可控制內(nèi)成型銅—不銹鋼薄壁管摩擦焊的裝置。摩擦焊過程在連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機上完成，不銹鋼管為旋轉(zhuǎn)端，銅管為固定端。銅管端部外側(cè)安置全封閉保壓腔，管內(nèi)安置固定錐形芯棒，按確定的摩擦焊工藝規(guī)范進行焊接。用壓縮比計算公式確定保壓腔和芯棒尺寸。用本裝置焊接，在邊少、平整光滑，可保證接頭處有可能大的內(nèi)通徑，內(nèi)通徑可達到90～97％。
文檔編號B23K20/12GK2228389SQ9521006
公開日1996年6月5日 申請日期1995年5月10日 優(yōu)先權日1995年5月10日
發(fā)明者石凱 申請人:西安石油學院