[发明专利]一种钢铅复合管的电磁成形方法

说明书

本发明公开了一种钢铅复合管的电磁成形方法，包括以下步骤：S1、将钢管预热至温度T₁；S2、将放电线圈、铅管和钢管从内至外依次同轴放置，且钢管与铅管之间存在一定间隙，放电线圈为电磁成形设备的一部分；S3、将钢管的外部采用夹具固定；S4、将电磁成形设备进行充放电，使铅管扩径变形并与钢管结合。本发明通过电磁成形方法对铅管与钢管进行高速复合，同时对钢管进行加热，加快界面元素扩散，促使钢铅界面产生了高强度冶金结合，保证了钢管与铅管之间的长期服役性能；同时利用钢铅之间的温度差，促使钢铅之前产生热残余应力，保证了钢管与铅管之间过盈配合，产生较高的机械结合力，并利用夹具对钢管进行固定，避免了钢管在热量作用下的变形。

技术领域

本发明涉及电磁成形技术领域，具体涉及一种钢铅复合管的电磁成形方法。

背景技术

防辐射材料是核工业中必不可少的一种构件，包括铅、锆等材料，然而铅的强度比较低，难以承受较高强度的载荷。为解决此问题，人们提出了钢/铅层状复合材料方案，满足了防辐射构件内层防辐射、外层承载力的要求，实现了不同金属的优势结合。钢铅复合材料现已成为一种重要的防辐射材料，被应用于核反应堆以及核废料储存装置等核工业领域。

现有技术中，钢铅复合材料主要通过粘接等间接连接技术制备。粘接方式主要是通过环氧树脂粘接剂进行连接，使钢铅层接近完全贴合，界面剪切强度较高，是目前钢铅复合的主要途径。但在长期使用与贮存过程中，粘接层会出现气孔、老化和局部脱粘导致强度退化问题，严重时给核工业装置带来重大防护风险。

因此，钢铅复合材料亟需开发成形新方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢铅复合管的电磁成形方法，通过该方法制备的钢铅复合管结合强度高、可靠性高，以解决采用现有连接技术制备的钢铅复合管在长期使用与贮存过程中导致强度退化问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种钢铅复合管的电磁成形方法，包括以下步骤：

S1、将钢管预热至温度T₁；

S2、将放电线圈、铅管和钢管从内至外依次同轴放置，且钢管与铅管之间存在一定间隙，所述放电线圈为电磁成形设备的一部分；

S3、将钢管的外部采用夹具固定；

S4、将电磁成形设备进行充放电，使铅管扩径变形并与钢管结合。

本发明的发明构思在于：

根据钢铅复合管中钢管和铅管的材料特性和结构特点，设计符合钢铅复合的成形条件或参数，最终通过电磁成形技术实现铅管和钢管结合。

具体地：

本发明通过电磁成形方法对铅管与钢管进行高速复合，同时对钢管进行加热，加快界面元素扩散，促使钢铅界面产生了高强度冶金结合，保证了钢管与铅管之间的长期服役性能；同时利用钢铅之间的温度差，促使钢铅界面之间产生热残余应力，保证了钢管与铅管之间过盈配合，产生较高的机械结合力，并利用夹具对钢管进行固定，避免了钢管在热量作用下的变形。

综上，通过冶金结合与机械结合相配，实现钢管与铅管之间高强度结合，通过该方法制备的钢铅复合管结合强度高、可靠性高，解决了采用现有连接技术制备的钢铅复合管在长期使用与贮存过程中导致强度退化问题。

并且，放电线圈、铅管与钢管从内至外依次同轴放置有利于能量的充分利用；放电线圈对同轴放置的铅管可以产生巨大的电磁力，促使其向外变形，撞击至最外部的钢管；钢管与铅管之间的间隙保证了铅管有一定的加速距离，促使二者撞击结合。