[发明专利]一种利用金属管材起皱实现圆环连接的方法

说明书

本发明公开了一种利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，属于材料连接技术领域。利用连接管在端部受力作用下发生塑性失稳的现象，使连接管在非约束区域起皱，并进一步压实皱纹，实现两个金属圆环之间的塑性连接。连接管发生塑性变形后，由于变形强化可提高连接部位的强度，使连接安全可靠；前置准备工序少，操作简便，整个连接过程绿色无污染，操作简便高效。

技术领域

本发明属于材料连接技术领域，具体涉及一种利用金属管材起皱实现圆环连接的方法。

背景技术

在机械制造、容器制造、建筑工程等领域，通常涉及到将两块金属圆环连接在一起，传统的方法主要螺栓连接、焊接和铆接三种方式。但是，三种连接方式均存在有待优化的问题：1)在金属圆环上钻孔进行螺栓连接，需要提前在圆环上均布打孔，而且螺栓连接方式在圆环表面有多个突出部位，在某些场合影响后续使用或装配，同时螺栓和螺母在振动使用环境下可能松动、脱落，造成连接失效的可能。2)在圆环内部或边缘进行焊接的方法，易产生有害气体，造成环境污染。另外，焊接操作不当容易产生焊接裂纹、夹杂、气孔和焊缝外观欠佳等缺陷，影响到工件的使用寿命。3)采用铆钉进行铆接的方法，也需要在金属圆环上钻多个孔，工序较为复杂，且存在铆钉头部凸起，影响圆环表面美观的问题。因此，有必要寻求一种新的高效、稳定的实现金属圆环连接的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，操作简单，适用范围广，能够实现圆环件的牢固连接，可有效降低成本，提高生产效率，且无污染。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，包括：

对于待连接的上圆环和下圆环，将金属材质的连接管套在芯轴外壁，将上圆环和下圆环套在连接管外壁，连接管在上圆环和下圆环的孔中居中放置，保持上圆环和下圆环水平固定；将上模和下模套在芯轴外壁，上模和下模均为具有一级台阶面的阶梯圆环，上模靠近芯轴侧的台阶面与连接管的上端面接触，下模靠近芯轴侧的台阶面与连接管的下端面接触；连接管的外壁面分别与上模、下模、上圆环和下圆环接触；

对上模施加向下的力F，对下模施加向上的力F，连接管在轴向压力F的作用下，连接管上的上模与上圆环之间的非约束区域和连接管上的下模与下圆环之间的非约束区域发生塑性失稳而弯曲起皱产生皱纹；

上模和下模继续对连接管施压，将皱纹压制折叠，直至上模与上圆环之间的皱纹紧贴上模的下表面和上圆环的上表面、下模与下圆环之间的皱纹紧贴下模的上表面和下圆环的下表面；

停止对上模和下模施力，移除上模、下模和芯轴；去除皱纹的多余部分，完成金属圆环的连接。

优选地，力F施加前，对连接管上的非约束区域进行电磁感应加热。

优选地，皱纹的多余部分去除后，将断口压至与皱纹紧贴，打磨光滑。

优选地，上圆环和下圆环的内孔处具有过渡圆角。

进一步优选地，上圆环的过渡圆角的半径为上圆环厚度的1/3～1/2，下圆环的过渡圆角的半径为下圆环厚度的1/3～1/2。

优选地，上模和下模的孔的内边缘具有圆角。

进一步优选地，圆角的半径为连接管壁厚的2～4倍。

优选地，连接管的材质与上圆环和下圆环中抗拉强度较高的材质相同。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：