包箍件拉桿與壓套的冷鐓連接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種塑性連接領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種包箍件拉桿與壓套的冷鐓連接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)械制造與工程施工領(lǐng)域，包箍固定是一種常用的設(shè)備或管線固定方式。在油氣供熱等管道的鋪設(shè)施工中，常采用金屬包箍組件對鋪設(shè)好的管道進(jìn)行固定。雖然這類管道在設(shè)計制造與施工過程中都有相應(yīng)地工程技術(shù)規(guī)程參照，一般情況下安全系數(shù)較高，但出現(xiàn)意外發(fā)生爆裂時，管道碎片可能對周邊設(shè)施和行人造成危害。采用包箍組件固定方式可有效降低這一危害，這類包箍組件的拉桿通常選用具有良好塑性的材料制造，延伸率大于30%，依靠這一特性能夠大量吸收管道爆裂時產(chǎn)生的沖擊能量。如圖1所示，拉桿通常與固定支座上的壓套連接，壓套采用中碳合金鋼以保證強(qiáng)度，當(dāng)發(fā)生爆裂意外時，拉桿靠近連接位置的部分會受到很大的軸向沖擊力。顯然，如果拉桿被沖擊力拉掉，包箍組件的功能失效，甚至有可能拉掉的拉桿會對周邊設(shè)施與行人造成二次傷害，故拉桿與壓套之間的連接至關(guān)重要。
[0003]傳統(tǒng)的拉桿壓套的連接方法有焊接和螺紋連接。對于焊接來說，電焊和氧焊工藝僅能用于相同金屬之間的連接，本發(fā)明中涉及的連接方式中的拉桿與壓套屬不同材料，若采用焊接方式宜采用釬焊工藝，成本較高且接頭強(qiáng)度難以保證；此外，當(dāng)焊接工藝的參數(shù)不當(dāng)或是焊接端面不潔凈時，將導(dǎo)致焊縫處局部熔合不良，此時一旦施加外力，便可能會在焊縫區(qū)形成裂紋、焊穿、或者氣孔和夾渣等缺陷，致使連接可靠性降低。對于螺紋連接來說，雖然該方式施工方便快捷，但由于需要在拉桿上預(yù)先加工螺紋，桿件的強(qiáng)度有所降低；此外，當(dāng)意外發(fā)生時，承受沖擊力的區(qū)域僅為螺紋牙結(jié)構(gòu)，承壓能力相對較低。
[0004]對現(xiàn)有的技術(shù)文件進(jìn)行檢索后發(fā)現(xiàn)，賀家健在其碩士學(xué)位論文“汽車?yán)骼鋽D壓連接及鋼接頭熱處理研宄”(中南大學(xué)，2014年)第3章，第16 -17頁給出了一種汽車?yán)髋c鋼接頭的冷擠壓塑性連接方式。該方式通過擠壓筒對鋼接頭冷擠，使接頭發(fā)生一定的徑向縮徑變形，從而完成鋼接頭與鋼絲繩拉索的冷塑性連接。該連接工藝在冷擠壓壓力機(jī)上進(jìn)行，加工方式便捷高效，有效的增大了汽車?yán)鞯睦摿?。但需要指出的是，該工藝方式主要對鋼接頭進(jìn)行冷擠變形，鋼絲繩拉索并沒有發(fā)生較大的變形，無硬化效果。同時軸向承壓能力主要是來源于連接處的螺紋以及因為徑向結(jié)合所提供的軸向摩擦力，并沒有顯著增加拉索的強(qiáng)度。
[0005]目前，對于可能承受較大軸向沖擊力的拉桿壓套的塑性連接方法的技術(shù)研宄，難見相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種包箍件拉桿與壓套的冷鐓連接方法，能夠顯著提高連接處的強(qiáng)度，強(qiáng)化連接承受軸向沖擊力的能力，滿足所包箍管件發(fā)生爆裂意外時的安全需要。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明包括以下步驟:
[0009]步驟一、加工壓套:機(jī)加工壓套，在壓套內(nèi)表面鏜出型面。
[0010]所述的型面符合圓柱體自由鐓粗變形后的曲面特征，型面軸向高度h與拉桿直徑d的高徑比h/d小于2。
[0011]步驟二、表面處理:對壓套的內(nèi)表面進(jìn)行研磨處理，內(nèi)曲面光滑過渡，降低壓套受力后的應(yīng)力集中，避免意外拉裂。
[0012]步驟三、冷鐓塑性連接:將拉桿套入壓套，采用兩段式抱緊模具從徑向抱緊壓套及壓套上方的部分拉桿，然后對拉桿進(jìn)行軸向冷鐓成形，完成拉桿與壓套的塑性連接。
[0013]所述的套入壓套中，拉桿下端部伸出壓套下端面，伸出長度為拉桿直徑d的1.8?
2.0 倍。
[0014]所述的抱緊，拉桿抱緊長度控制在壓套高度H的0.8倍以上。
[0015]所述的冷鐓，控制擠壓桿沿軸向鐓粗拉桿，模具壓下量為鐓粗型面軸向高度h的
0.2?0.3倍，鐓粗后的拉桿最大直徑D是拉桿初始直徑d的1.2?1.4倍。
技術(shù)效果
[0016]本發(fā)明采用冷鐓連接的方式完成拉桿與壓套的連接，拉桿由于塑性變形發(fā)生了冷作硬化，拉桿的強(qiáng)度增加為原始抗拉強(qiáng)度的1.2倍以上，提高了拉桿與壓套連接結(jié)構(gòu)的抗沖擊能力。與焊接、螺紋連接相比，本發(fā)明不需要額外的焊材與加工內(nèi)外螺紋，現(xiàn)場操作方便，在節(jié)約成本的同時，可以有效提高連接的可靠性與抗沖擊能力。與徑向擠壓鋼接頭通過徑向施壓增加了連接處的軸向摩擦力相比，本發(fā)明通過冷作硬化來強(qiáng)化被連接體，連接結(jié)構(gòu)的抗沖擊能力提高，連接不易失效。
【附圖說明】
[0017]圖1為包箍組件的拉桿壓套軸向受拉的示意圖；
[0018]圖2為拉桿壓套冷壓連接示意圖；
[0019]圖中:(a)為冷鐓前示意圖，(b)為冷鐓后示意圖；
[0020]圖3為冷鐓連接裝置示意圖；
[0021]圖中:1拉桿、2壓套、3擠壓桿、4上抱緊模具、5下抱緊模具。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0023]本實(shí)施例中拉桿I初始直徑d = 20mm，壓套2外徑35mm，拉桿材料AISI302，壓套材料42CrMoV。其實(shí)施步驟為:
[0024]一、加工壓套:機(jī)加工壓套內(nèi)表面圓弧型面，圓弧軸向長度h = 45mm，徑向最大直徑 D = 26mm。
[0025]二、表面處理:對壓套的內(nèi)表面進(jìn)行研磨處理，內(nèi)曲面光滑過渡，降低壓套受力后的應(yīng)力集中，避免意外拉裂。
[0026]三、冷鐓塑性連接:如圖2和圖3所示，將拉桿套入壓套，拉桿下端部長于壓套下端面15mm。采用抱緊模具從徑向抱緊壓套及壓套上方的部分拉桿，拉桿抱緊長度20mm。然后對拉桿進(jìn)行軸向冷鐓，模具壓下量12mm，完成拉桿與壓套的塑性連接。
[0027]本實(shí)施例得到的拉桿壓套連接緊密，拉桿強(qiáng)度增加為初始強(qiáng)度的1.46倍。
實(shí)施例2
[0028]本實(shí)施例中拉桿I初始直徑d = 20mm，壓套2外徑35mm，拉桿材料AISI304L，壓套材料42CrMoV。其實(shí)施步驟為:
[0029]一、加工壓套:機(jī)加工壓套內(nèi)表面圓弧型面，圓弧軸向長度h = 45mm，徑向最大直徑 d = 26mm。
[0030]二、表面處理:對壓套的內(nèi)表面進(jìn)行研磨處理，內(nèi)曲面光滑過渡，降低壓套受力后的應(yīng)力集中，避免意外拉裂。
[0031]三、冷鐓塑性連接:將拉桿套入壓套，拉桿下端部長于壓套下端面15mm。采用抱緊模具從徑向抱緊壓套及壓套上方的部分拉桿，拉桿抱緊長度20mm。然后對拉桿進(jìn)行軸向冷鐓，模具壓下量12mm，完成拉桿與壓套的塑性連接。
[0032]本實(shí)施例得到的拉桿壓套連接緊密，拉桿強(qiáng)度增加為初始強(qiáng)度的1.71倍。
實(shí)施例3
[0033]本實(shí)施例中拉桿I初始直徑d = 24mm，壓套2外徑40mm，拉桿材料AISI304L，壓套材料42CrMoV。其實(shí)施步驟為:
[0034]一、加工壓套:機(jī)加工壓套內(nèi)表面圓弧型面，圓弧軸向長度h = 45mm，徑向最大直徑 D = 30mm。
[0035]二、表面處理:對壓套的內(nèi)表面進(jìn)行研磨處理，內(nèi)曲面光滑過渡，降低壓套受力后的應(yīng)力集中，避免意外拉裂。
[0036]三、冷擠壓塑性連接:將拉桿套入壓套，拉桿下端部長于壓套下端面18mm。采用抱緊模具從徑向抱緊壓套及壓套上方的部分拉桿，拉桿抱緊長度20_。然后對拉桿進(jìn)行軸向冷鐓，模具壓下量12mm，完成拉桿與壓套的塑性連接。
[0037]本實(shí)施例得到的拉桿壓套連接緊密，拉桿強(qiáng)度增加為初始強(qiáng)度的1.55倍。
【主權(quán)項】
1.一種包箍件拉桿與壓套的冷鐓連接方法，其特征在于，首先進(jìn)行機(jī)加工壓套，在壓套內(nèi)表面鏜出型面，經(jīng)對壓套進(jìn)行表面處理后，將拉桿套入壓套，采用兩段式抱緊模具從徑向抱緊壓套及壓套上方的部分拉桿，然后對拉桿進(jìn)行軸向冷鐓成形，完成拉桿與壓套的塑性連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的型面符合圓柱體自由鐓粗變形后的曲面特征，型面軸向高度h與拉桿直徑d的高徑比h/d小于2。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的表面處理是對壓套的內(nèi)表面進(jìn)行研磨處理，內(nèi)曲面光滑過渡，降低壓套受力后的應(yīng)力集中，避免意外拉裂。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的套入壓套中，拉桿下端部伸出壓套下端面，伸出長度為拉桿直徑d的1.8?2.0倍。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的抱緊，拉桿抱緊長度控制在壓套高度H的0.8倍以上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的冷鐓，模具壓下量為鐓粗型面軸向高度h的0.2?0.3倍。7.—種根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述方法制備得到的包箍件，其特征在于，包括壓套以及冷鐓于其內(nèi)部的拉桿，其中:拉桿最大直徑D是拉桿初始直徑d的1.2?1.4倍。
【專利摘要】一種塑性連接領(lǐng)域的包箍件拉桿與壓套的冷鐓連接方法，首先進(jìn)行機(jī)加工壓套，在壓套內(nèi)表面鏜出型面，經(jīng)對壓套進(jìn)行表面處理后，將拉桿套入壓套，采用兩段式抱緊模具從徑向抱緊壓套及壓套上方的部分拉桿，然后對拉桿進(jìn)行軸向冷鐓成形，完成拉桿與壓套的塑性連接。本發(fā)明能夠顯著提高連接處的強(qiáng)度，強(qiáng)化連接承受軸向沖擊力的能力，滿足所包箍管件發(fā)生爆裂意外時的安全需要。
【IPC分類】B21K25/00
【公開號】CN104889311
【申請?zhí)枴緾N201510301131
【發(fā)明人】胡成亮, 曾凡, 趙震
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月4日