[发明专利]双金属复合管的磁脉冲成形装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合管的磁脉冲成形装置及方法。

背景技术

双金属复合管是由不同材质的金属管层之间通过各种变形和连接技术实现紧密结合而形成的层状复合材料。对于有些特殊使用场合，单层金属管往往难以承担，比如制冷行业中，管子处于腐蚀性气体（比如氨气）包围中，管内则是通以高压的冷却用流体，如果单纯使用碳钢，则管子很快就会发生腐蚀破坏，如果采用耐蚀的不锈钢，对稀有贵重的金属Cr则是较大的浪费。此时，如果选用廉价的低碳钢作为内管用于通高压流体，选用耐蚀金属管（如不锈钢、铝合金、铜合金）作为外层管用于抵抗腐蚀性气体的侵蚀，将内外管通过一定技术制备成双金属复合管，不但满足了使用要求，而且可以减少稀有贵重金属的使用量，节约了稀有贵重金属，降低了成本。又如衬铝的锆合金管用作核反应堆中的双层压力管，铝的作用是构成一层防氢层，防止反应堆工作时锆合金管氢化。双金属复合管发挥了两种金属的优点，能满足不同工况条件的要求，延长了管件的使用寿命，具有良好的综合经济效益，有很强的市场竞争力。而在我国，工程建设所需要的各类特殊用管仍在使用纯贵金属管，这不仅增加了生产成本和工程造价，而且浪费了大量贵金属资源。

双金属复合管成形制造的核心要求是保证管层间的可靠结合，获得一定的结合强度，以利于后续的机械加工和承受工作条件下的热应力、机械应力（比如振动）的作用，从而保证管件应有的工作能力和寿命。目前，国内外制造复合管的方法有：1、冷成形法，包括旋压、滚压、拉拔、液压胀形；2、热加工法，包括热挤压和热轧；3、熔铸法，包括了离心铸造法和钎焊法；4、热扩散法；5、爆炸复合法。其中冷成形管层之间仅仅是靠残余接触压力结合，结合强度低，适用于低温场合。对于多数实现冶金结合的工艺如热挤压、热扩散、离心铸造法、钎焊等对设备要求严格，一次性投资大，生产工艺复杂，不易控制复合管的性能。爆炸复合法可实现多种金属匹配的复合，效率高，是一种较为理想的复合方法，但具有一定的危险性，爆炸声响大，精确计算炸药量也是一项需要相当经验和验证的工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种双金属复合管的磁脉冲成形装置及方法，以解决复合双金属管采用冷成形法结合强度低，适用场合受限，采用热加工法投资大，生产工艺复杂以及采用爆炸复合法危险性大的问题。

本发明将管件磁脉冲连接技术应用于双金属管的制备，利用脉冲电磁力驱动外管坯（覆管）高速撞击内管坯（基管）从而实现管层间的可靠结合，得到双金属复合管，为双金属复合管的生成提供一种经济、高效、实用的成形制造技术。

管件磁脉冲连接技术是电磁成形重要应用之一，不仅具有电磁成形固有的加工周期短、能量能准确控制，重复率好，工装简便等优点，同时异种金属管件磁脉冲连接在室温条件下可实现高速、固相机械或冶金连接，为异种金属的连接提供一条柔性、高效的技术途径。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

双金属复合管的磁脉冲成形装置，所述装置包括丝杆、底座固定板、集磁器、磁力线圈、支撑架、磁脉冲控制电路、两个管坯装夹块及两个平口钳，两个平口钳分别是移动平口钳和固定平口钳，

底座固定板的上端面沿其长度方向设有燕尾形滑槽，移动平口钳的下端设有与底座固定板的燕尾形滑槽相配合的燕尾形滑块，移动平口钳的燕尾形滑块与底座固定板的燕尾形滑槽滑动配合，固定平口钳固定在底座固定板上，且移动平口钳和固定平口钳相对设置，每个平口钳上固定一个管坯装夹块，丝杆水平设置，底座固定板上设有第一支撑孔，丝杆与底座固定板的第一支撑孔螺纹连接，移动平口钳的侧壁上设有第二支撑孔，丝杆的输出端安装在移动平口钳的第二支撑孔内，丝杆与移动平口钳可拆卸连接（通过限位螺钉3），支撑架设置在两个管坯装夹块之间，支撑架与底座固定板固接，集磁器（采用柱状集磁器）通过支撑架支撑，集磁器的外环面缠绕有磁力线圈，磁脉冲控制电路的一个输出端与磁力线圈的一端相连，磁脉冲控制电路的另一个输出端与磁力线圈的另一端相连。

本发明包含以下有益效果：本发明的装置结构简单，容易加工制造，投入成本较低，加工能量易于精确控制，加工效率高。利用本发明的方法成形的复合管具有结合强度高，适用场合不受限制，投资小，生产工艺简单的优点。脉冲力无需通过传力介质施加于管坯，降低了成形过程的摩擦效应，加工过程无生态污染。本发明不仅可实现异种金属管的复合加工，异种金属管材料匹配包括铝-钢、铜-钢或铜-钛；同时也可实现同种金属管的复合加工。

附图说明