專利名稱：鋁合金管件和封頭的組合件、連接方法及連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，及該構(gòu)件的一種連接方法，及實(shí)現(xiàn)該連接方法所需要的一種連接裝置。
以往的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大都是由鋼材組成的。如

圖10所示，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)包括開有多個(gè)螺栓孔的螺栓球21，設(shè)置在各螺栓球21之間的鋼管桿件22，焊接在鋼管桿件22端部具有中心孔的封頭23和中部具有一鍵槽的螺栓24，螺栓24穿過封頭23上的中心孔，套進(jìn)一周向具有螺孔的套筒25內(nèi)，一頂絲26擰入套筒25上的螺孔，插在螺栓24的鍵槽內(nèi)。這樣，一旦轉(zhuǎn)動(dòng)套筒25便可以將螺栓24擰緊在螺栓球21的螺栓孔內(nèi)，亦即將鋼管桿件22固定在螺栓球21上。上述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在體育場館、賓館大廳、機(jī)場、車站，及干煤儲(chǔ)存棚等設(shè)施中都有廣泛的應(yīng)用。
但是由于鋼材自重大，外形不夠美觀，尤其是易生銹的特性，使得鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的使用范圍受到限制，比如游泳館、賓館雨篷等，有些雖已使用在建筑上(比如干煤棚)，但已是銹蝕累累，建筑壽命嚴(yán)重受到影響。因此，國內(nèi)外越來越多地將不銹鋼和鋁合金材料應(yīng)用在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中。然而眾所周知，不銹鋼的價(jià)格十分昂貴，整個(gè)建筑的造價(jià)要加大許多，而鋁合金材料，材質(zhì)輕、外型美觀，耐腐蝕，具有很好的應(yīng)用前景。但是目前鋁合金網(wǎng)架卻未能大面積地應(yīng)用，究其原因主要是封頭與桿件的焊接問題1、一般鋁合金材料都要經(jīng)過后期的熱處理階段，才能達(dá)到較高的強(qiáng)度，而當(dāng)封頭與桿件焊接時(shí)，在焊接熱影響區(qū)，材料的彈性極限，極限強(qiáng)度和極限伸長率等重要性能指標(biāo)都將急劇下降，從而導(dǎo)致鋁合金網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)強(qiáng)度大幅度降低。2、國外目前采用激光、等離子等先進(jìn)的焊接技術(shù)，但是設(shè)備成本十分昂貴，即使是這樣，焊接熱影響區(qū)也只能減小不能全部消除。要解決性能指標(biāo)下降的問題，必須對(duì)焊接件進(jìn)行再處理工藝，致使構(gòu)件的制作成本增高。3、鋁合金構(gòu)件的焊接對(duì)焊接技術(shù)、焊接材料和焊接工藝都有較高的要求，因而不易控制，焊接的質(zhì)量也不易保證?？傊X合金材料通過焊接連接的成本高，效率低，強(qiáng)度差，從而嚴(yán)重制約了鋁合金網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)度高，成本低，連接工藝、設(shè)備簡單，工作效率高的鋁合金管件和封頭的組合件、該組合件的連接方法和實(shí)現(xiàn)該連接方法的連接裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)一種鋁合金管件和封頭的組合件，它包括管件和封頭，所述封頭具有一中心孔，且其放置在所述管件的端口內(nèi)，其特征在于所述封頭的外緣具有數(shù)環(huán)形槽，所述管件通過冷擠壓固定連接在所述封頭外緣上。
為安裝方便，可以在所述封頭的外端設(shè)置一凸緣，并將其頂在所述管件的端口處。
為了將較粗的管件安裝在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的螺栓球上，而不發(fā)生各管件之間的干涉，應(yīng)在所述封頭的外端設(shè)置錐形頭，并將其頂在所述管件的端口處。
所述封頭的環(huán)形槽可以是連續(xù)不斷的螺紋狀。
所述封頭的環(huán)形槽也可以是間隔設(shè)置的封閉環(huán)狀。
從所述環(huán)形槽的橫截面看，齒型可以是圓弧形，也可以是鋸齒形，還可以是三角形。
一種鋁合金管件和封頭的連接方法，其特征在于(1)設(shè)置一具有外卡環(huán)，內(nèi)卡環(huán)和頂壓件的連接裝置，所述外卡環(huán)具有一內(nèi)錐孔，所述內(nèi)卡環(huán)分成至少兩片，所述片與片之間留有間隙，且設(shè)置有彈簧，所述內(nèi)卡環(huán)外緣具有與所述外卡環(huán)的所述內(nèi)錐孔配合的外錐面，將所述頂壓件與壓力設(shè)備連接；(2)在一具有中心孔的封頭外緣上開設(shè)數(shù)環(huán)形槽，并將其放入待連接的管件端口內(nèi)，將所述管件插入所述連接裝置的所述內(nèi)卡環(huán)內(nèi)；(3)啟動(dòng)所述壓力設(shè)備，帶動(dòng)所述頂壓件頂壓所述內(nèi)卡環(huán)，使其在所述外卡環(huán)的所述內(nèi)錐孔內(nèi)滑動(dòng)，所述內(nèi)卡環(huán)直徑變小，所述內(nèi)卡環(huán)各片之間的所述彈簧被壓縮，直至將所述管件緊緊地?cái)D壓連接在所述封頭上；(4)反向啟動(dòng)所述壓力設(shè)備，帶動(dòng)所述頂壓件退回，所述內(nèi)卡環(huán)在所述彈簧的作用下向回運(yùn)動(dòng)，取出所述管件，即完成了鋁合金管件和封頭的擠壓連接。
一種鋁合金管件和封頭的連接裝置，其特征在于它包括一外卡環(huán)，一內(nèi)卡環(huán)和一頂壓件，所述外卡環(huán)具有一內(nèi)錐孔，所述內(nèi)卡環(huán)分成至少兩片，所述片與片之間留有間隙，且設(shè)置有彈簧，所述內(nèi)卡環(huán)外緣具有與所述外卡環(huán)的所述內(nèi)錐孔配合的外錐面，所述頂壓件一端與壓力設(shè)備連接。
為了保護(hù)被連接件，在所述頂壓件的頂壓端設(shè)置一凹緣，在所述凹緣內(nèi)設(shè)置有彈性墊片。
為了防止壓力去除后，內(nèi)卡環(huán)反向彈出，在所述外卡環(huán)的所述內(nèi)錐孔的上部設(shè)置一環(huán)形槽，其內(nèi)設(shè)置有一防止所述內(nèi)卡環(huán)反向彈出的定位環(huán)。
為了去除連接部分以外的內(nèi)卡環(huán)與管件之間的接觸，在所述內(nèi)卡環(huán)的內(nèi)徑設(shè)置一使其內(nèi)徑加大的凹緣。
本發(fā)明由于采取以上設(shè)計(jì)，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于將管件和封頭采用冷擠壓的連接方法，因此，對(duì)材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)無明顯影響，其各項(xiàng)性能指標(biāo)也無明顯損失，有效地解決了鋁合金材料采用焊接連接方法時(shí)，其彈性極限、極限強(qiáng)度、極限伸長率等重要性能指標(biāo)大幅度下降的問題，使鋁合金網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)強(qiáng)度得到很大的提高。2、本發(fā)明由于在管件和封頭的連接中采取冷擠壓的連接方法，因此，不但加工工藝、設(shè)備簡單，操作環(huán)境好，生產(chǎn)效率高，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品外形整齊美觀。3、本發(fā)明由于在管件和封頭的組合件中采取將封頭的外緣開出若干個(gè)環(huán)形槽后再放入管件的結(jié)構(gòu)方式，因此，可以將管件內(nèi)壁有效地?cái)D入環(huán)形槽內(nèi)，使二者牢固地結(jié)合成為一體，從而具有很高的抗拉壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明接頭強(qiáng)度接近母材的強(qiáng)度(以往使用焊接方法制作的接頭一般僅能達(dá)到母材強(qiáng)度的60-70％左右)。4、本發(fā)明由于在封頭外端設(shè)置一凸緣，因此將封頭放入管件時(shí)十分方便，只要將凸緣卡在管件的端口處即可定位。同時(shí)本發(fā)明在封頭的外端設(shè)置了錐形頭，這樣當(dāng)管件較粗時(shí)，其直徑逐步收縮，可以防止數(shù)根管件往螺栓球上安裝時(shí)的互相干涉問題。另外本發(fā)明設(shè)計(jì)了各種不同的環(huán)形槽的齒形，它可以根據(jù)不同的加工環(huán)境和受力要求進(jìn)行選擇。5、本發(fā)明由于采用了一種具有內(nèi)、外卡環(huán)和頂壓件的連接裝置，因此，可以利用內(nèi)、外卡環(huán)的錐面配合，逐漸縮小內(nèi)卡環(huán)的直徑，達(dá)到通過冷擠壓連接管件和封頭的目的。而本發(fā)明的連接裝置由于部件少，結(jié)構(gòu)簡單，因此制作和操作都十分方便容易。6、本發(fā)明由于在頂壓件的頂壓端設(shè)置了一凹緣，并在凹緣內(nèi)設(shè)置了一彈性墊片，因此，可以使彈性墊片與封頭端部接觸，在頂壓操作過程中，對(duì)封頭端部起到很好的保護(hù)作用。另外本發(fā)明由于在外卡環(huán)上部設(shè)置了一環(huán)形槽，并在其內(nèi)設(shè)置了一定位環(huán)，因此，可以防止去除壓力后內(nèi)卡環(huán)在彈簧作用下的反向彈出。本發(fā)明非常適合于在鋁合金網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中大量推廣應(yīng)用，可以使鋁合金材料的性能得到更加充分的發(fā)揮，本發(fā)明還可以用在其它各種需要使用鋁合金管件的場合中。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)及連接示意2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)中封頭結(jié)構(gòu)示意3是圖2的俯視示意4是本發(fā)明封頭的另一實(shí)施例圖5是外卡環(huán)結(jié)構(gòu)示意6是內(nèi)卡環(huán)結(jié)構(gòu)示意7是圖6的俯視示意8是頂壓件結(jié)構(gòu)示意9是圖8的俯視示意10是現(xiàn)有技術(shù)中鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，本發(fā)明涉及包括鋁合金管件1和鋁合金封頭2在內(nèi)的組合件，該組合件所采用的一種連接方法，及實(shí)現(xiàn)該方法所采用的一種擠壓連接裝置。
本發(fā)明的組合件包括管件1和封頭2。如圖2、圖3所示，封頭2具有一中心孔，封頭2的外緣開設(shè)有若干環(huán)形槽3，環(huán)形槽3可以是連續(xù)不斷的螺紋狀，也可以是間隔設(shè)置的封閉環(huán)狀。從環(huán)形槽3的橫截面看，環(huán)形槽3的齒型4可以是圓弧型、鋸齒型、或三角形等。另外，可以在封頭2的外端設(shè)置一凸緣5，這樣，在將封頭2裝入管件1時(shí)，只要將封頭2的凸緣5頂靠在管件1的端口上，即可方便定位。
上述組合件的實(shí)施例中，封頭2的結(jié)構(gòu)也可以采取其它形式，比如，為了使較粗的管件1在往螺栓球上安裝時(shí)，各管件1之間不產(chǎn)生干涉，可以在封頭2外端設(shè)置一錐形頭6(如圖4所示)，使本組合件中管件1的端部直徑逐步縮小。
本發(fā)明的連接裝置包括一外卡環(huán)7，一內(nèi)卡環(huán)8和一頂壓件9。如圖5所示，外卡環(huán)7具有一內(nèi)錐孔10，內(nèi)卡環(huán)8具有一與外卡環(huán)7的內(nèi)錐孔10配合的外錐面11(如圖6、圖7所示)，內(nèi)卡環(huán)8分為三片，片與片之間留有間隙，且片與片之間相對(duì)開有彈簧孔12，在彈簧孔12內(nèi)放入彈簧13。如圖8、圖9所示，頂壓件9的頂壓面具有一凹緣14，在凹緣14的中心設(shè)置一螺釘孔15，在凹緣14內(nèi)用螺釘固定一橡膠等材料制作的彈性墊片16(如圖1所示)。頂壓件9與頂壓面相對(duì)的另一端與壓力設(shè)備連接，壓力設(shè)備可以是千斤頂、液壓機(jī)、氣壓機(jī)等常用壓力設(shè)備，頂壓件9與壓力設(shè)備的連接也可以采用常用的各種方式。
上述連接裝置的實(shí)施例中，頂壓件9的頂壓面如果不設(shè)置凹緣14，就只能用在待連接的封頭2外端沒有凸緣5或圓錐頭6的連接中，如果封頭2上有凸緣5或圓錐頭6則必須設(shè)置凹緣14，以保護(hù)本發(fā)明組合件的封頭端部不受破壞。而彈性墊片16與凹緣14的連接，除上述實(shí)施例中的螺釘連接外，還可以采用粘接等方式。另外，內(nèi)卡環(huán)8，除在上述實(shí)施例中分為三片外，還可以是分為兩片、四片等。
上述連接裝置的實(shí)施例中，為了防止內(nèi)卡環(huán)8在壓力被解除后，在外卡環(huán)7內(nèi)反向彈出，可以在外卡環(huán)7的上部設(shè)置一環(huán)形槽17(如圖1所示)，在環(huán)形槽17內(nèi)設(shè)置一定位環(huán)18，以阻擋內(nèi)卡環(huán)8彈出。為了減少內(nèi)卡環(huán)8與管件1的多余接觸，可以在內(nèi)卡環(huán)8的內(nèi)徑下部設(shè)置一凹緣19，以使內(nèi)卡環(huán)8與管壁的接觸面正好與封頭2的長度相適應(yīng)。
本發(fā)明連接時(shí)，首先將內(nèi)卡環(huán)8裝入外卡環(huán)7，將封頭2裝入管件1，并將管件1裝入內(nèi)卡環(huán)8，啟動(dòng)壓力設(shè)備，頂壓件在壓力設(shè)備的帶動(dòng)下，頂壓內(nèi)卡環(huán)8沿外卡環(huán)7的內(nèi)錐孔10運(yùn)動(dòng)，內(nèi)卡環(huán)8的直徑逐漸縮小，內(nèi)卡環(huán)8各片之間的彈簧13逐漸被壓縮，管件1的內(nèi)壁被擠壓進(jìn)封頭2的環(huán)形槽3內(nèi)，使二者緊密連接在一起，達(dá)到了采用冷擠壓方法對(duì)管件1和封頭2進(jìn)行連接的目的。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金管件和封頭的組合件，它包括管件和封頭，所述封頭具有一中心孔，且其放置在所述管件的端口內(nèi)，其特征在于所述封頭的外緣具有數(shù)環(huán)形槽，所述管件通過冷擠壓固定連接在所述封頭外緣上。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁合金管件和封頭的組合件，其特征在于所述封頭的外端具有一凸緣，其頂在所述管件的端口上。
3.如權(quán)利要求1所述的鋁合金管件和封頭的組合件，其特征在于所述封頭的外端具有一錐形頭，其頂在所述管件的端口上。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的鋁合金封板和管件的連接件，其特征在于所述封頭的所述環(huán)形槽為連續(xù)旋轉(zhuǎn)的螺紋狀。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的鋁合金管件和封頭的組合件，其特征在于所述封頭的所述環(huán)形槽為間隔設(shè)置的封閉環(huán)狀。
6.如權(quán)利要求5所述的鋁合金封板和管件的連接件，其特征在于所述環(huán)形槽，其橫截面齒型為圓弧形、鋸齒形、三角形中的一種。
7.一種鋁合金管件和封頭的連接方法，其特征在于(1)設(shè)置一具有外卡環(huán)，內(nèi)卡環(huán)和頂壓件的連接裝置，所述外卡環(huán)具有一內(nèi)錐孔，所述內(nèi)卡環(huán)分成至少兩片，所述片與片之間留有間隙，且設(shè)置有彈簧，所述內(nèi)卡環(huán)外緣具有與所述外卡環(huán)的所述內(nèi)錐孔配合的外錐面，將所述頂壓件與壓力設(shè)備連接；(2)在一具有中心孔的封頭外緣上開設(shè)數(shù)環(huán)形槽，并將其放入待連接的管件端口內(nèi)，將所述管件插入所述連接裝置的所述內(nèi)卡環(huán)內(nèi)；(3)啟動(dòng)所述壓力設(shè)備，帶動(dòng)所述頂壓件頂壓所述內(nèi)卡環(huán)，使其在所述外卡環(huán)的所述內(nèi)錐孔內(nèi)滑動(dòng)，所述內(nèi)卡環(huán)直徑變小，所述內(nèi)卡環(huán)各片之間的所述彈簧被壓縮，直至將所述管件緊緊地?cái)D壓連接在所述封頭上；(4)反向啟動(dòng)所述壓力設(shè)備，帶動(dòng)所述頂壓件退回，所述內(nèi)卡環(huán)在所述彈簧的作用下向回運(yùn)動(dòng)，取出所述管件，即完成了鋁合金管件和封頭的擠壓連接。
8.一種鋁合金管件和封頭的連接裝置，其特征在于它包括一外卡環(huán)，一內(nèi)卡環(huán)和一頂壓件，所述外卡環(huán)具有一內(nèi)錐孔，所述內(nèi)卡環(huán)分成至少兩片，所述片與片之間留有間隙，且設(shè)置有彈簧，所述內(nèi)卡環(huán)外緣具有與所述外卡環(huán)的所述內(nèi)錐孔配合的外錐面，所述頂壓件一端與壓力設(shè)備連接。
9.如權(quán)利要求8所述的鋁合金管件和封頭的連接裝置，其特征在于所述頂壓件的頂壓端具有一凹緣，在所述凹緣內(nèi)設(shè)置有彈性墊片。
10.如權(quán)利要求8或9所述的鋁合金管件和封頭的連接裝置，其特征在于所述外卡環(huán)的所述內(nèi)錐孔的上部具有一環(huán)形槽，其內(nèi)設(shè)置有一防止所述內(nèi)卡環(huán)反向彈出的定位環(huán)。
11.如權(quán)利要求8或9所述的鋁合金封板和管件的連接裝置，其特征在于所述內(nèi)卡環(huán)的內(nèi)徑具有一使其內(nèi)徑加大的凹緣。
12.如權(quán)利要求10所述的鋁合金封板和管件的連接裝置，其特征在于所述內(nèi)卡環(huán)的內(nèi)徑具有一使其內(nèi)徑加大的凹緣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁合金管件和封頭的組合件及該組合件的連接方法及實(shí)現(xiàn)該連接方法所采用的連接裝置。本發(fā)明的特征是封頭的外緣設(shè)置若干環(huán)形槽,然后再將其放入管件內(nèi),并設(shè)置一連接裝置,通過冷擠壓的連接方式,使管件內(nèi)壁擠入封頭的環(huán)形槽內(nèi),使二者牢固地連接為一體,本發(fā)明有效地解決了鋁合金材料采用焊接連接所產(chǎn)生的熱影響區(qū)造成的各種性能指標(biāo)大幅度下降的問題,使鋁合金網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)強(qiáng)度得到很大提高。
文檔編號(hào)F16L19/00GK1271798SQ9910568
公開日2000年11月1日 申請(qǐng)日期1999年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月22日
發(fā)明者錢基宏, 洪涌, 郝成新 申請(qǐng)人:中國建筑科學(xué)研究院建筑結(jié)構(gòu)研究所