[发明专利]一种利用管材塑性变形实现管材与板材连接的方法及装置

说明书

本发明公开了一种利用管材塑性变形实现管材与板材连接的方法及装置，属于材料连接技术领域。将板材预先翻边与管材缩孔相结合，利用板材翻边部分发生塑性变形，实现板材与管材端部的塑性连接。该方法操作简单，能够采用现有的设备进行对应装置的构建，对动力源要求低，步骤简单，适合大批量生产，由模具保证成形精度，重复性高，生产效率高，且不污染环境。采用塑性变形的方式，使得整个连接过程无有害物质产生，对环境友好。实现该方法的装置，结构简单，设计合理，安装便捷，与常规设备兼容性好。

技术领域

本发明属于材料连接技术领域，具体涉及一种利用管材塑性变形实现管材与板材连接的方法及装置。

背景技术

在汽车、建筑等工程领域经常涉及到将板材连接到管材上或者将管材连接到板材上的应用场景。目前，实现管材与板材相连接的主要方法有焊接、胶粘、机械紧固或铆接等方式。但是，上述连接方式均有待优化：焊接方法生产效率较低，另外焊接过程产生的有害气体容易造成环境污染，且存在焊缝缺陷影响使用强度的问题；对管材与板材进行胶接的方法，由于连接强度有待提升，不能满足对于连接强度要求较高的场合。机械紧固采用螺栓或铆钉连接，需提前预制多个孔，在振动环境下使用，易出现螺栓脱落，连接失效的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种利用管材塑性变形实现管材与板材连接的方法及装置，该方法模具结构简单，对动力源要求低，步骤简单，适合大批量生产，由模具保证成形精度，重复性高，生产效率高，且不污染环境。

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管材塑性变形实现管材与板材连接的方法，包括板材翻边、管材缩口和板材与管材连接三道工序：

板材翻边：在板材上的拟连接部位预制圆孔，固定板材，在圆孔处进行翻边形成圆环状凸缘；

管材缩口：固定管材，在管材拟连接的一端进行缩口，缩口端的口径大于板材凸缘的外径；

板材与管材连接：将管材的缩口端套在板材的凸缘外侧，固定板材和管材，对板材的凸缘施加压力，使板材的凸缘产生折弯并紧贴管材的缩口端；对管材非连接端施加压力，使管材塑性失稳产生内凹的皱纹；固定板材并夹紧管材，继续施加压力至皱纹折叠并与板材凸缘产生的折弯紧密连接，完成板材与管材的连接。

优选地，在对板材的凸缘施加压力前，对板材的凸缘部位进行电磁感应加热。

优选地，在对管材非连接端施加压力前，对管材的待变形区域进行电磁感应加热。

优选地，缩口端的口径为板材凸缘的外径的105%~120%。

本发明公开了一种实现上述利用管材塑性变形实现管材与板材连接方法的装置，包括板材翻边装置、管材缩口装置、板材凸缘折弯装置和管材塑性连接装置；

板材翻边装置，包括翻边凸模、压边圈和翻边凹模；压边圈和翻边凹模协同配合，用于板材的固定；翻边凸模用于板材的翻边；

管材缩口装置，包括缩口凹模、挡块和缩口凸模；缩口凹模和缩口凸模对应设置，用于管材的缩口；挡块与缩口凹模连接，挡块用于控制缩口端的口径；

板材凸缘折弯装置，包括固定上模、固定下模和压边凸模；固定上模和固定下模协同配合，用于板材和管材的固定；压边凸模用于对板材的凸缘施加压力；

管材塑性连接装置包括上模，固定外模和连接凸模；上模和固定外模协同配合，用于板材的固定；固定外模和连接凸模协同配合，用于管材的夹紧和对管材非连接端施加压力。

优选地，挡块与缩口凹模通过连接件可拆卸的连接。

优选地，翻边凸模和压边凸模的端部为球面或锥形面。

优选地，缩口凹模的底部为圆角。