[发明专利]一种低塑性金属管坯粘性介质环向渐进胀接方法及装置

权利要求书

1.一种低塑性金属管坯粘性介质环向渐进胀接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据待连接的管坯(2)和管板(1)的结构和尺寸，加工侧壁带有若干介质注入孔的芯轴(3)；管板(1)的孔内壁加工有若干圈环形凹槽；将芯轴(3)装进管坯(2)，将粘性介质(4)注入芯轴(3)内部的空腔之内，柱塞(6)安装在芯轴(3)开口端；将组装好的芯轴(3)与管坯(2)放置于管板(1)的孔内，芯轴(3)的介质注入孔与管板(1)孔内壁的环形凹槽位置对应；

S2：向柱塞(6)施加力F1，使柱塞(6)运动挤压粘性介质(4)，将粘性介质(4)挤入芯轴(3)上的介质注入孔，形成局部压力，管坯(2)受到局部压力挤压产生形变，管坯(2)局部形变嵌入管板(1)上环形凹槽；

S3：固定芯轴(3)的轴向位置，给芯轴(3)施加环向的角速度ω1，同时柱塞(6)继续施加力F1，芯轴(3)绕轴线旋转若干周，管坯(2)产生环向的变形，初步连接管板(1)；

S4：保持芯轴(3)与管坯(2)在管板(1)孔的轴线位置不变，向柱塞(6)施加力F2，使得柱塞(6)向右运动挤压粘性介质(4)，管坯(2)受到局部压力产生二次形变；

S5：固定芯轴(3)的轴向位置，给芯轴(3)施加环向的角速度ω2，柱塞(6)施加力F2保持恒定，芯轴(3)绕轴线旋转若干周，管坯(2)产生二次环向形变，与管板(1)形成稳固的锁扣。

2.根据权利要求1所述的低塑性金属管坯粘性介质环向渐进胀接方法，其特征在于，S1中，管坯(2)外壁与管板(1)的孔内壁间隙配合，管坯(2)内壁与芯轴(3)的外表面间隙配合。

3.根据权利要求1所述的低塑性金属管坯粘性介质环向渐进胀接方法，其特征在于，粘性介质(4)为分子量400000～700000g/mol的高分子聚合物。

4.根据权利要求1所述的低塑性金属管坯粘性介质环向渐进胀接方法，其特征在于，F1和F2由管坯(2)的屈服强度决定，且F2＞F1。

5.根据权利要求1所述的低塑性金属管坯粘性介质环向渐进胀接方法，其特征在于，ω1为0.1～0.3rad/s，ω2为0.05～0.1rad/s。

6.根据权利要求1所述的低塑性金属管坯粘性介质环向渐进胀接方法，其特征在于，管板(1)上环形凹槽的开口处设有过渡圆角。

7.一种实现权利要求1～6任意一项所述低塑性金属管坯粘性介质环向渐进胀接方法的装置，其特征在于，包括芯轴(3)和柱塞(6)；芯轴(3)的侧壁上开设有若干介质注入孔，介质注入孔的位置与管板(1)孔内壁的环形凹槽位置对应；芯轴(3)的一端封闭，另一端开口；柱塞(6)嵌套在芯轴(3)的开口端，芯轴(3)的空腔内注有粘性介质(4)。

8.根据权利要求7所述的低塑性金属管坯粘性介质环向渐进胀接装置，其特征在于，柱塞(6)与芯轴(3)之间设有密封装置。

9.根据权利要求7所述的低塑性金属管坯粘性介质环向渐进胀接装置，其特征在于，芯轴(3)外壁上设有若干环形密封圈(5)，若干环形密封圈(5)分别沿芯轴(3)轴线设置在介质注入孔的两侧。

10.根据权利要求7所述的低塑性金属管坯粘性介质环向渐进胀接装置，其特征在于，所述介质注入孔为二阶阶梯孔，靠近管坯(2)孔的直径大于靠近芯轴(3)内腔孔的直径，且靠近管坯(2)孔的直径为管板(1)孔内壁的环形凹槽宽度的1.1～1.3倍。