[发明专利]线圈感应辅助电磁脉冲焊接管件的装置及方法

权利要求书

1.线圈感应加热辅助电磁脉冲焊接高强度管件的装置，用于在电磁脉冲焊接前降低外管件强度，以通过电磁脉冲焊接实现高强度管件之间的冶金连接，其特征在于：所述装置包括集磁器（5）和与集磁器紧邻的加热器（6）；所述集磁器包括可容置第一管件（3）焊接端和第二管件（7）焊接端的励磁装置；所述加热器包括可穿置第一管件并对其加热的感应加热线圈；所述感应加热线圈的内径大于第一管件的外径；当进行焊接时，第一管件穿置于感应加热线圈处，第一管件（3）的焊接端、第二管件（7）的焊接端均置于集磁器的励磁装置内，当感应加热线圈把第一管件的温度加热至阈值范围时，感应加热线圈先断电，然后立即对励磁装置通电，使第一管件在磁力驱动下撞击第二管件以完成电磁焊接。

2.根据权利要求1所述的线圈感应加热辅助电磁脉冲焊接高强度管件的装置，其特征在于：所述电磁脉冲焊接用于外管与内管之间的冶金连接；所述第一管件为外管；所述第二管件为内管，当进行焊接时，内管端部插入外管端部。

3.根据权利要求1所述的线圈感应加热辅助电磁脉冲焊接高强度管件的装置，其特征在于：所述感应加热线圈与低功率感应加热电路（8）相连，感应加热线圈的内径大于第一管件的外径3厘米至5厘米；所述低功率感应加热电路为基于零电压软开关技术的控制电路；当进行焊接时，感应加热线圈在外管产生感应涡流以对外管加热。

4.根据权利要求2所述的线圈感应加热辅助电磁脉冲焊接高强度管件的装置，其特征在于：所述集磁器的励磁装置内壁、外管焊接端的端口均呈锥面形状；所述内管焊接端的端部呈斜坡形或台阶形。

5.根据权利要求4所述的线圈感应加热辅助电磁脉冲焊接高强度管件的装置，其特征在于：当进行焊接时，内管端部插入外管端部；外管焊接端的端部边沿与集磁器远端边沿对齐；所述外管焊接端的端口与集磁器内壁平行且间隙为1-3mm，外管焊接端的端口不在感应加热线圈的直接加热区域内。

6.根据权利要求5所述的线圈感应加热辅助电磁脉冲焊接高强度管件的装置，其特征在于：当进行焊接时，所述外管、感应加热线圈、集磁器、励磁装置、内管的轴心位于同一直线上。

7.根据权利要求4所述的线圈感应加热辅助电磁脉冲焊接高强度管件的装置，其特征在于：当进行焊接时，外管撞击内管的速度大于声速。

8.根据权利要求2所述的线圈感应加热辅助电磁脉冲焊接高强度管件的装置，其特征在于：当进行焊接时，外管、内管通过管件固定部件固定于导轨（10）上，且两管的相对位置可调；所述管件固定部件包括夹具（1）、紧固件（2）、支撑杆（9）、滑块（11）。

9.线圈感应加热辅助电磁脉冲焊接高强度管件的方法，采用线圈感应加热辅助电磁脉冲焊接高强度管件的装置，其特征在于：包括以下操作步骤；

步骤A1、对外管的内径表面连接区域、内管的外径表面连接区域进行用砂纸、车床进行抛光出除表面氧化膜，同时使用酒精擦拭来除去表面的污垢；

步骤A2、将内管、外管通过管件固定部件进行固定，同时根据焊接要求通过导轨将管件调整到所需位置等待加热与焊接；

步骤A3、通过感应加热线圈对外管进行加热，待外管焊接区域被加热到目标温度之后，立即结束加热；

步骤A4、结束加热后马上打开电磁脉冲焊接开关，高压直流电源对脉冲电容充进行充电，充电结束后脉冲电容释放出高频衰减的交流电流到集磁器励磁装置外的线圈部件，使得外管件焊接区域高速撞向内管，使两管的碰撞区域表面产生高速射流，清洁结合面氧化层并发生高应变速率的金属剪切塑性变形，使得两管金属表面之间形成冶金结合；

步骤A5、焊接结束后待管件温度冷却下来再将焊接好的管件取下，焊接完成。

10.根据权利要求9所述的线圈感应加热辅助电磁脉冲焊接高强度管件的方法，其特征在于：所述集磁器的励磁装置设有可使外径表面的电流流向面积更小的内径表面的缝隙；

当集磁器励磁装置外的线圈部件通电时，在涡流效应下，集磁器励磁装置外径表面随之产生感应电流；外径表面的电流流向面积更小的内径表面时，电流密度变大；在该感应电流作用下，外管表面同样产生高强度感应电流，该感应电流产生的磁场和励磁装置的感应磁场相互作用，产生的洛伦兹力使得外管件焊接区域高速撞向内管。