[发明专利]一种薄壁不锈钢管端的密封装置及密封方法

权利要求书

1.一种薄壁不锈钢管端的密封装置，其特征在于：包括夹持铝合金棒的三爪卡盘、支撑铝合金棒的滚轮架组，所述铝合金棒插入到薄壁不锈钢管内，薄壁不锈钢管通过薄壁夹具夹持在旋转筒内，旋转筒通过轴承与固定筒连接，固定筒通过支架安装在移动装置上，旋转筒的外壁上设有若干圈齿条，齿条与齿轮啮合，齿轮通过齿轮轴安装在电机上，电机固定在移动装置上，移动装置安装在工作台上，所述旋转筒外壁上固定连接有可伸缩的旋转臂，旋转臂的端部安装有搅拌头，搅拌头下方安装有搅拌针，铝合金棒一端为直径小于铝合金棒的为轴身，轴身与铝合金棒形成轴肩，轴身插入到薄壁不锈钢管中，轴身与薄壁不锈钢管为过盈配合，通过搅拌摩擦焊，在薄壁不锈钢管上形成H型焊缝，从而实现薄壁不锈钢管端的封焊；所示移动装置包含伺服电机、直线滑台和不锈钢管，伺服电机与滑动轴连接，滑动轴与直线滑台螺纹连接，直线滑台的两侧设有直线导轨，直线导轨上安装有轨道滑块，不锈钢管与直线滑台和轨道滑块固定连接，支架和电机均位于不锈钢管上，伺服电机带动直线滑台移动，从而带动不锈钢管移动。

2.根据权利要求1所述的薄壁不锈钢管端的密封装置，其特征在于：所述轴身与薄壁不锈钢管的过盈量为δ，δ＝(t-t₀)×α×l-δ₀，其中，δ₀＝(1～2)*δ，t为装配时薄壁不锈钢管的温度，t₀为加热前的环境温度，α为加热时工件的径向膨胀系数，l--薄壁不锈钢管的内径。

3.根据权利要求2所述的薄壁不锈钢管端的密封装置，其特征在于：所述轴身的长度不小于搅拌头直径的3.5倍，搅拌头上安装有搅拌针，搅拌针长度不小于1.5倍的薄壁不锈钢管壁厚。

4.根据权利要求3所述的薄壁不锈钢管端的密封装置，其特征在于：所述H型焊缝包括第一道环焊缝和第二道环焊缝，第一道环焊缝完成了不锈钢管与轴肩的搭接焊，第二道环焊缝完成不锈钢管与铝合金棒的对接焊。

5.一种如权利要求4所述的薄壁不锈钢管端的密封装置的密封方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据实际需要，利用δ＝(t-t₀)×α×l-δ₀确定过盈量δ和轴身的直径，选取合适的轴身长度，加工符合要求的铝合金棒，根据薄壁不锈钢管壁厚选择合适的搅拌针的长度；

(2)将薄壁不锈钢管油浴加热至100℃，然后迅速装配薄壁不锈钢管和铝合金棒并快速冷却后风干；

(3)将装配好的工件中铝合金棒一端安装在三爪卡盘上，另一端薄壁不锈钢管通过薄壁夹具固定，启动伺服电机，通过调整不锈钢管达到调整搅拌头使其垂直向下对准薄壁不锈钢管及铝合金棒的中轴线的目的，并且搅拌针距离轴身边缘的距离要大于等于D，其中D为搅拌头的直径，搅拌头位于轴身端部的正上方；

(4)先启动搅拌头，并使其缓缓的压入被焊区域进行预热，预热结束后，启动电机带动旋转筒转动，从而带动搅拌头转动，搅拌头搅拌一周后，电机停止工作，伸缩臂伸长，搅拌针继续保持高速转动并且沿铝合金棒轴线向铝合金棒一侧水平焊接一段距离，直到不锈钢管与铝合金棒对接处停止移动，准备开始对接环焊缝的焊接；

(5)再次启动电机且旋转方向与之前一致，旋转筒旋转一周后对接环焊缝的焊接完成，此时停止电机，搅拌头继续保持高速转动并且向铝合金棒一侧水平移动一小段距离后，缓缓提升搅拌头，直到搅拌针完全脱离焊缝后再停止搅拌头的旋转，该侧管端焊接结束；

(6)按照步骤(1)和(2)，加工相同的轴身，装配好薄壁不锈钢管和铝合金棒；

(7)再一次将装配好的薄壁不锈钢管和铝合金棒重复步骤(3)至(5)，即可完成薄壁不锈钢管两端的封焊。