一種鋁合金管端封焊裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鋁合金管端封焊裝置，屬于金屬材料加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]攪拌摩擦焊(Frict1n Stir Welding，簡稱FSW)是英國焊接研究所(The WeldingInstitute)于1991年實用新型的專利焊接技術(shù)。攪拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技術(shù)的優(yōu)點外，還可以進行多種接頭形式和不同焊接位置的連接。攪拌摩擦焊技術(shù)已經(jīng)在航空、航天、船舶、列車、電力和重型兵器等方面得到成功應(yīng)用，然而當(dāng)前在薄壁鋁合金管的焊接方面仍然存在一些問題。
[0003]當(dāng)管壁趨小時，焊接難度變大。專利(201410729971.X)提出了采用鎢極惰性氣體保護焊，解決小口徑薄壁鋁合金管材的連接問題；專利(201010524846.7)提出一種小直徑管嘴與鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)的焊接方法，對小直徑管嘴與鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)結(jié)合處進行焊接，同樣也是采用弧焊方法進行焊接。實際上，采用弧焊方法進行焊接(如交流鎢極氬弧焊)對鋁合金進行焊接時，極易導(dǎo)致裂紋和氣孔，尤其在薄壁管件焊接時，焊接變形更為嚴(yán)重，廢品率甚至達到70%。為了改進焊接質(zhì)量，專利(201310096100.4)提出了一種熱栗用小口徑超薄壁高頻焊接鋁合金管的生產(chǎn)方法，但焊接電流較高，達到230?235A，同時高頻焊接的電效率低(約為50%左右)，工作電壓電流太高，安全性差。鄭英等人(專利號:201510118191.6,201510118211.X)提出了一種鋁合金超大直徑薄壁耐壓管的生產(chǎn)方法，通過攪拌摩擦焊接的方法進行縱向焊縫焊接。但沒有涉及鋁合金管的端面封焊技術(shù)。李輝等人(出自:AWJT2005，0ctober20-23，Dalian，China，A42-A47)提出了一種薄壁鋁合金筒體焊縫的攪拌摩擦焊接方法，但在焊接過程中，需要采用內(nèi)部漲緊的裝備保證焊件不變形，同時還需要從兩邊頂緊端蓋，且所提出的方法適用于鋁合金筒體端面具有開口的情況，即當(dāng)端面要求徹底封閉時，所提出的方法將無法完成任務(wù)。
[0004]可見，當(dāng)薄壁鋁合金管(壁厚小于Imm)需要端面封閉焊接時，面臨著焊接難題，體現(xiàn)在:1、壁厚較薄導(dǎo)致剛度和抗扭性能較差，難以直接夾持轉(zhuǎn)動焊接；2、鋁合金端面封閉的要求，導(dǎo)致內(nèi)部漲緊裝置難以放入薄壁管件內(nèi)部，從而由于缺乏內(nèi)部支撐導(dǎo)致攪拌摩擦焊接失敗。因此提出一種有效的薄壁鋁合金管端封焊方法和裝置具有重要的現(xiàn)實意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]實用新型目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種鋁合金管端封焊裝置，采用H型焊縫一次性完成焊接，保證了焊接的精準(zhǔn)度的同時又保證焊接的質(zhì)量及鋁合金管的氣密性。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的一種鋁合金管端封焊裝置，包括用于固定鋁合金棒的三爪卡盤和固定薄壁鋁合金管的薄壁夾具，所述三爪卡盤位于第一旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)，第一旋轉(zhuǎn)筒一部分位于安裝在工作臺上的第一支撐筒內(nèi)，第一旋轉(zhuǎn)筒與第一支撐筒之間安裝有第一軸承，在第一旋轉(zhuǎn)筒位于第一支撐筒內(nèi)的一端延伸有第一凸臺，在第一支撐筒的頂端安裝有限制第一軸承運動的第一限位板，在第一旋轉(zhuǎn)筒的外壁上安裝有第一齒條，在工作臺上安裝有第一電機，第一電機與第一齒輪軸連接，第一齒輪軸與第一齒條嗤合；所述薄壁夾具位于第二旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)，第二旋轉(zhuǎn)筒一部分位于安裝在滑板上的第二支撐筒內(nèi)，第二旋轉(zhuǎn)筒與第二支撐筒之間安裝有第二軸承，在第二旋轉(zhuǎn)筒位于第二支撐筒內(nèi)的一端延伸有第二凸臺，在第二支撐筒的頂端安裝有限制第二軸承運動的第二限位板，在第二旋轉(zhuǎn)筒的外壁上安裝有第二齒條，在滑板上安裝有第二電機，第二電機與第二齒輪軸連接，第二齒輪軸與第二齒條嚙合；所述滑板通過移動裝置沿工作臺運動，在鋁合金棒下方靠近薄壁鋁合金管設(shè)有支撐鋁合金棒的滾輪架組；在鋁合金棒與薄壁鋁合金管配合處的上方安裝有攪拌頭，鋁合金棒一端為直徑小于鋁合金棒的軸身，軸身與鋁合金棒形成軸肩，軸身插入到薄壁鋁合金管中，軸身與薄壁鋁合金管為過盈配合，在薄壁鋁合金管上方安裝有攪拌頭，通過攪拌摩擦焊，在薄壁鋁合金管上形成H型焊縫，從而實現(xiàn)薄壁鋁合金管端的封焊。
[0007]作為優(yōu)選，所述移動裝置包含伺服電機和直線滑臺，伺服電機與滑動軸連接，滑動軸與直線滑臺螺紋連接，直線滑臺的兩側(cè)設(shè)有直線導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌上安裝有軌道滑塊，滑板與直線滑臺和軌道滑塊固定連接，伺服電機帶動直線滑臺移動，從而帶動滑板移動
[0008]作為優(yōu)選，所述軸身與薄壁鋁合金管的過盈量為δ，δ = (t-t。)X α Xl-δ。，其中，δ。= (I?2)* δ，t為裝配時薄壁鋁合金管的溫度，t。為加熱前的環(huán)境溫度，α為加熱時工件的徑向膨脹系數(shù)，I薄壁鋁合金管的內(nèi)徑。
[0009]作為優(yōu)選，所述軸身的長度不小于攪拌頭直徑的3.5倍，攪拌頭上安裝有攪拌針，攪拌針長度不小于1.5倍的薄壁鋁合金管壁厚。
[0010]作為優(yōu)選，所述H型焊縫包括第一道環(huán)焊縫和第二道環(huán)焊縫，第一道環(huán)焊縫完成了鋁合金管與軸肩的搭接焊，第二道環(huán)焊縫完成鋁合金管與鋁合金棒的對接焊。
[0011 ] 本實用新型中，通過三爪卡盤和薄壁夾具夾持工件，保證初始焊接時，一方面，鋁合金管與鋁合金棒之間能夠緊密貼合；另一方面，通過過盈配合阻止兩者之間軸向相對移動；正常焊接時，已完成的焊縫會逐步加強鋁合金管與鋁合金棒之間的連接強度。該過盈配合的選擇與機械中常用的方法相比，不需要較大的過盈量，攪拌針插入搭接焊縫內(nèi)部，攪拌針本身就起著“釘扎”作用，不需要太強的力量來阻止兩者的軸向相對移動，此外焊接過程中過盈配合處處于高溫(500°c左右)，過大的過盈量會造成鋁合金管上很強的拉應(yīng)力，不利于焊縫成形。而選擇常規(guī)鋁合金材料的過盈量時，由于在100°C的溫度下，鋁合金較之鋼而言，是比較軟的，因此，需要有較大的過盈量。
[0012]有益效果:本實用新型的鋁合金管端封焊裝置，利用對薄壁鋁合金管加熱使得薄壁鋁合金管膨脹，將鋁合金棒插入到薄壁鋁合金管中，克服了薄壁管件剛度低、抗扭性能差的缺點，在其他材料薄壁管件的焊接中具有通用性；采用H型焊縫一次性完成焊接，保證了焊接的精準(zhǔn)度的同時又保證焊接的質(zhì)量及鋁合金管的氣密性。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為H型焊縫主視圖；
[0015]圖3為H型焊縫A-A截面示意圖；
[0016]圖4為焊接接頭剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為前進側(cè)與后退側(cè)位置示意圖；
[0018]圖6為被焊工件與攪拌針的旋轉(zhuǎn)方向配合示意圖；
[0019]圖7為圖1中移動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]如I至圖7所示，本實用新型的一種鋁合金管端封焊裝置，包括用于固定鋁合金棒5的三爪卡盤22和固定薄壁鋁合金管I的薄壁夾具13，所述三爪卡盤22位于第一旋轉(zhuǎn)筒8內(nèi)，第一旋轉(zhuǎn)筒8—部分位于安裝在工作臺18上的第一支撐筒17內(nèi)，第一旋轉(zhuǎn)筒8與第一支撐筒17之間安裝有第一軸承23，在第一旋轉(zhuǎn)筒8位于第一支撐筒17內(nèi)的一端延伸有第一凸臺，在第一支撐筒17的頂端安裝有限制第一軸承23運動的第一限位板25，在第一旋轉(zhuǎn)筒8的外壁上安裝有第一齒條，在工作臺18上安裝有第一電機9，第一電機9與第一齒輪軸24連接，第一齒輪軸24與第一齒條嚙合；所述薄壁夾具13位于第二旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)，第二旋轉(zhuǎn)筒一部分位于安裝在滑板14上的第二支撐筒6內(nèi)，第二旋轉(zhuǎn)筒與第二支撐筒6之間安裝有第二軸承11，在第二旋轉(zhuǎn)筒位于第二支撐筒6內(nèi)的一端延伸有第二凸臺，在第二支撐筒6的頂端安裝有限制第二軸承11運動的第二限位板28，在第二旋轉(zhuǎn)筒的外壁上安裝有第二齒條，在滑板14上安裝有第二電機26，第二電機26與第二齒輪軸27連接，第二齒輪軸27與第二齒條嚙合；所述滑板14通過移動裝置沿工作臺18運動，在鋁合金棒5下方靠近薄壁鋁合金管I設(shè)有支撐鋁合金棒5的滾輪架組7 ;鋁合金棒5 —端為直徑小于鋁合金棒5的軸身10，軸身10與鋁合金棒5形成軸肩，軸身插入到薄壁鋁合金管I中，軸身與薄壁鋁合金管I為過盈配合，在薄壁鋁合金管I上方安裝有攪拌頭3，通過攪拌摩擦焊，在薄壁鋁合金管I上形成H型焊縫4，從而實現(xiàn)薄壁鋁合金管I端的封焊。所述H型焊縫4的第一道環(huán)焊縫4-1完成了鋁合金管I與軸肩的搭接焊，H型焊縫4的第二道環(huán)焊縫4-3完成鋁合金管I與鋁合金棒的對接焊，H型焊縫中第一道環(huán)焊縫4-1到第二道環(huán)焊縫4-3為過渡焊縫4-2。
[0021 ] 在本實用新型中，所述移動裝置包含伺服電機19和直線滑臺20，伺服電機19與滑動軸連接，滑動軸與直線滑臺20螺紋連接，直線滑