[发明专利]一种约束感应加热电磁铆接装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种约束感应加热电磁铆接装置及方法。

背景技术

铆钉连接作为一种常用的机械连接方式广泛地应用在各个领域。目前航天航空产品朝着大型化和轻量化方向发展，越来越多采用复合材料结构和高强度大直径铆钉。

传统铆接方法包括：气铆、压铆和热铆等。气铆成形力小，压铆受结构开敞性的限制，热铆容易对复合材料造成损伤。中国发明专利公开号CN1887475A，包括管形骨架、加热线圈、铆钉固定夹、弹簧、磁条、气动铆枪、成形镦头和连接电缆；采用电磁感应加热配合气动铆接的成形方式来成形难成形铆钉，由加热线圈产生振荡变化的磁场，在铆钉中产生感应涡流进而发热，到达一定温度时，再将铆钉推入铆钉孔进行铆接，存在一定问题。首先，由于采用气动铆接其成形力有限，即便使用感应加热降低材料屈服极限还是难以成形直径较大的铆钉；其次，先加热在推入铆钉的受限于铆钉的形状，推入端不能为有镦头铆钉；再次，感应加热线圈加热的是整个铆钉，当铆接板为复合材料时，铆钉的导热作用会损伤复合材料。

而新出现的电磁铆接技术，基于电磁感应产生涡流排斥力能一次成形铆钉，虽然在成形力和铆钉干涉量上存在优势，但铆接力相对于以液压驱动的设备来说还是较小，在成形难成形、塑性较差的材料时，也同样会发生铆钉钉头开裂及铆接力不足的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、使用便捷高效的约束感应加热电磁铆接装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种约束感应加热电磁铆接装置，包括用以快速加热铆钉待成形钉头的约束感应加热器，所述约束感应加热器包含与高频电流发生电源相连接的感应加热线圈，所述感应加热线圈上环向设置有若干用以约束磁场的铁氧体，所述约束感应加热器还包含设置在感应加热线圈、铁氧体外侧的用以屏蔽泄露磁场的硅钢片，所述约束感应加热器套设在电磁铆枪的放大器末端并经支撑架与电磁铆枪外壳固定连接，所述放大器相对约束感应加热器运动以成形加热后的铆钉待成形钉头。

进一步的，所述支撑架包含卡固在感应加热线圈的两引脚上的支撑板，还包含套设在感应加热器的感应加热外壳上的固定圈，以及环向间隔布置在所述固定圈上多个支撑脚，所述支撑板、感应加热外壳、固定圈、支撑脚分别经螺丝螺母组件固定在一起。

进一步的，所述感应加热线圈呈环状，由单匝空心紫铜管弯折而成，所述两引脚末端设置有引脚固定板，两引脚固定板与高频电流发生电源相连接，且所述两引脚固定板上分别开设有冷却水入口、冷却水出口，所述冷却水入口、冷却水出口、感应加热线圈内腔相连接以及外接冷却水装置形成循环冷却水路。

进一步的，所述感应加热线圈中心穿设有与放大器末端滑动配合的导向直线轴承，所述导向直线轴承内周壁环向间隔布置有若干圈竖直导气槽，任意两相邻圈竖直导气槽之间设置有环向导气槽，所述导向直线轴承与支撑板之间架设有空气接头，所述空气接头一端伸入导向直线轴承内腔与竖直导气槽、环向导气槽相通，所述空气接头另一端贯穿支撑板并外接气体冷却器。

进一步的，所述铁氧体均呈C形，且开口朝向感应加热线圈中心并包覆在感应加热线圈上。

进一步的，所述硅钢片包含圆环状本体，所述圆环状本体的外周环向间隔布置有多个用以与感应加热外壳相连接的固定薄片，所述圆环状本体上开设有用以防止硅钢片产生感应涡流的通槽。

进一步的，所述感应加热外壳具有固定导向直线轴承、铁氧体的上小下大阶梯状内腔，所述感应加热线圈设置在阶梯状内腔中心，所述阶梯状内腔的底部环向间隔布置有多个与固定薄片一一对应的固定槽，所述感应加热外壳外侧具有与支撑板相配合的切面，所述感应加热外壳与感应加热线圈、导向直线轴承、铁氧体、硅钢片之间填充有导热硅胶。

进一步的，所述放大器由难以导磁的奥氏体不锈钢制成，所述空气接头、导向直线轴承、外壳均使用绝缘材料制成以防止其在感应磁场中发热。

进一步的，所述电磁铆枪包含呈圆筒状的电磁铆枪外壳，所述电磁铆枪外壳内固定设置有与放电回路相连接的电磁铆枪线圈，所述电磁铆枪外壳内穿设有放大器，所述放大器首端螺接有导向螺钉，所述导向螺钉在放大器与电磁铆枪线圈之间依次套设有驱动铜片、隔离板，且所述隔离板、驱动铜片与放大器分别经凸台凹槽两两过盈配合固连在一起，所述导向螺钉末端设置有复位弹簧，所述电磁铆枪外壳内腔还设置有质量块，所述质量块经第一、第二缓冲弹簧与手柄相连接。

一种约束感应加热电磁铆接方法，提供上述任一项所述的一种约束感应加热电磁铆接装置，包括以下步骤，