[实用新型]一种铜—不锈钢管摩擦焊装置

说明书

本实用新型涉及异种材料间的摩擦对接焊装置。

目前，对小管径异种材料间的摩擦焊，主要是采用焊后机加工的方法去除和清理内毛刺，美国U54331280专利介绍φ8毫米×1毫米管壁厚～φ6.35毫米×0.8毫米管壁厚铜-铝管摩擦焊，将铜管端面加工成一定角度的斜面，摩擦在斜面上进行，内通径可达70％，该结果内通径偏小，且只适于小管径的铜-铝管，经资料收集检索等，铜-不锈钢壁管摩擦焊及内成型控制设备在国内是空白。

本实用新型的目的在于提供一种可控制内成型铜-不锈钢薄壁管摩擦焊的装置，以达到在保证焊接接头各种机械性能条件下，接头内壁飞边少，平整光滑，尤对φ8毫米×1毫米管壁厚～φ25毫米×2毫米管壁厚管焊接接头处有尽可能大的内通径。

本实用新型是这样实现的：包括锥状芯棒1、间隙2、被焊铜管3、间隙4、保压腔5、垫片6等组成，在焊前根据不同管材的外径，用与铜、不锈钢两者摩擦可焊性差的耐热、耐磨材料制成全封闭保压腔。根据管材内径用上述性能的材料制成具有一定锥度的管内固定芯棒。锥状芯棒1分为四部分：锥状芯棒的支撑段L1；锥状芯棒的园柱体段L2；锥状芯棒的锥形工作段L3；锥形芯棒段L3的延长段L4。保压腔5分为两段：全封闭的保压腔5的工作段A段和保压腔5的夹持段B段，其内径为直园筒，底部有45°的锥角与B段过渡，且A段内径略大于被焊管外径，保压腔5的夹持段B段沿保压腔5轴向剖开，靠近A段沿腔体径向有一通孔，保压腔内径等于或略大于被焊铜管3的外径。固定锥状芯棒半锥角α为0.3～1.5°。锥状芯棒1和保压腔5由与铜-不锈钢摩擦可焊性差的耐热、耐磨材料制成，包括球墨铸铁和铬钼钢。摩擦焊过程是在连续驱动摩擦焊机上进行，保压腔5直径、固定锥状芯棒1直径及锥度根据被焊管径规格及内通径要求。

本实用新型的优点在于：1：适用于φ8毫米×1毫米管壁厚～φ25毫米×2毫米管壁厚各种规格铜-不锈钢薄壁管摩擦焊，在保证焊接接头各种机械性能的条件下，进行接头内成型控制。2：采用固定锥状芯棒限制内飞边流量和形状，通过固定锥状芯棒上不同的半锥角α变化控制内成型通径的大小，所得接头内壁光滑，内通径可达到90～97％。3：选用与铜，不锈钢摩擦可焊性差的耐热、耐磨材料制作保压腔和锥状芯棒，焊前涂上润滑剂，降低焊接过程中挤出的内外飞边与保压腔4和锥状芯棒1的摩擦，防止烧腔和粘模，提高设备的使用寿命。4：有利于焊后锥状芯棒1退出，焊接好的管子的取出。5：通过压缩比公式计算确定保压腔和锥状芯棒尺寸，再配以合适的焊接工艺参数，焊接接头强度高于铜母材，抗弯性能良好。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的左视剖面图；

现结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1中：锥状芯棒1、垫片2、被焊铜管3、保压腔5、A段为保压腔5的工作段、B段为保压腔5的夹持段、L1为锥状芯棒的支撑段、L2为锥状芯棒的园柱体段、L3为锥状芯棒的锥形工作段、L4是锥形芯棒段L3的延长段、锥状芯棒半锥角为α。

1、焊前工作处理：焊前将被焊铜管3和不锈钢管端面车平，去除油、锈、水、氧化皮，临焊前再用砂布打磨端面露出金属光泽。

2、保压腔5形状和安放位置：被焊不锈钢管通过弹簧夹头或其它装夹方式安置在摩擦焊机的旋转端。被焊铜管3安置在非旋转固定端，被焊铜管3外侧安有保压腔5，A段是保压腔5的工作段，为全封闭式，内径为一直园筒，底部有一个45°的锥角与B段过渡。A段内径略大于被焊管外径，与被焊管外径之间有一定的间隙，其大小取决于被焊工件直径和壁厚，通过外侧间隙分配比公式来确定。全封闭式保压腔5使摩擦焊过程中产生的外飞边均匀分布并限制在外间隙内，有利于提高摩擦压力和使端面压力腔5外径与内径之间的壁厚取被焊管壁厚的4～6倍。B段是保压腔4的夹持段，与A段为一体，内径等于或略大于被焊铜管3外径，该段用电火花加工成1毫米园盘铣沿保压腔体轴向剖开，摩擦焊机非旋转固定平移端的V型夹头夹持在B段，通过加工间隙的闭合将被焊铜管3夹紧以防摩擦焊接过程中管子旋转和移动。B段底部靠近A段沿腔体直径有一个φ3毫米～4毫米的通孔用于止裂和便于夹紧。

3、锥状芯棒1形状和安放位置，锥状芯棒1放置在被焊铜管3内。锥状芯棒1根据其外形和作用可分为四部分。

(1)L1为锥状芯棒1的支撑段，支撑在移动滑台后部，防止锥状芯棒1在焊接过程中发生轴向窜动。