專利名稱：一種用于特殊形狀管件的磁脈沖非對稱集磁裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明是涉及到磁脈沖焊接集磁裝置的改進(jìn)，通過改變集磁裝置的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對特殊形狀管件與待焊管件的焊接，本發(fā)明屬于特種焊接工裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
:對磁脈沖焊接技術(shù)的工裝位置的改變，特殊結(jié)構(gòu)管件磁脈沖焊接還無法實(shí)施有效焊接。同時(shí)，為提高磁脈沖焊接接頭質(zhì)量，要增大結(jié)合長度就要供給大的能量，但大能量引起整體撞擊速度的增加，進(jìn)而引起化合物的生成。所以，既要增加接頭結(jié)合長度，又要盡量避免界面金屬間化合物的產(chǎn)生。本發(fā)明所涉及的磁脈沖焊接是一種具有廣闊應(yīng)用前景的焊接工藝，本專利具備的優(yōu)勢:1、焊接過程很短，瞬間(30 ΙΟΟμ S)即可完成，可以得到接頭質(zhì)量良好的焊件，且無污染。能量易精確控制，重復(fù)性好，故容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；2、根據(jù)磁脈沖焊接過程的能量轉(zhuǎn)換基理，集磁器對線圈有保護(hù)作用，可延長使用壽命，同時(shí)能夠很好地提高磁脈沖焊接的能量轉(zhuǎn)換率；3、研究改變集磁器結(jié)構(gòu)，可根據(jù)待焊接外管材料的形狀進(jìn)行連接或焊接外管為導(dǎo)體，且具有一定力學(xué)強(qiáng)度、密封性良好。通過對聯(lián)系材料動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、高速撞擊條件下的金屬變形等理論并結(jié)合相關(guān)焊接試驗(yàn)，得出一整套磁脈沖焊接過程中對能量轉(zhuǎn)化起到重要作用的集磁器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并分析影響撞擊結(jié)合界面質(zhì)量的因素。以磁脈沖焊接過程的電、磁、力轉(zhuǎn)換模型為基礎(chǔ)，針對玻璃鋼與鋁異種材料進(jìn)行磁脈沖焊接工藝研究，采用各種微觀以及宏觀檢測手段通過對結(jié)果的分析，優(yōu)化工藝參數(shù)，獲得優(yōu)質(zhì)特殊管件的焊接接頭，促進(jìn)磁脈沖焊接工藝的推廣。針對磁脈沖焊接過程中，無法滿足特殊管件工裝并得到良好接頭的問題，通過理論計(jì)算、仿真、以及試驗(yàn)為根據(jù)，得到一整套可滿足針對特殊形狀管件磁脈沖焊接的非對稱集磁器
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明可以提供能夠滿足特殊形狀管件的磁脈沖焊接，并且可以獲得良好的焊接接頭的裝置。本發(fā)明的一種用于特殊形狀管件的磁脈沖非對稱集磁裝置，為應(yīng)用在磁脈沖焊接系統(tǒng)的非對稱集磁裝置，此磁脈沖焊接系統(tǒng)中包括能量供給裝置1，安裝在能量供給裝置I中的線圈2內(nèi)部的非對稱型集磁裝置3。一種用于特殊形狀管件的磁脈沖非對稱集磁裝置，其特征在于:所述特殊形狀管件外形是圓柱管件連接一個(gè)傘形結(jié)構(gòu)的整體；非對稱集磁器使用圓柱體作為原材料，一側(cè)掏出一個(gè)小圓柱體，再從另側(cè)掏出一個(gè)圓臺形，且該小圓柱體的底面為該圓臺形的上底面，該小圓柱體、該圓 臺形以及作為原材料的圓柱體同軸，最后開一個(gè)導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽是沿圓柱體軸向從外表面切通至軸線后形成的槽。
在集磁器的設(shè)計(jì)過程中，選取的材料以及幾何結(jié)構(gòu)也是需要考慮的兩個(gè)最重要的因素。對于材料的選取，要選取導(dǎo)電性與機(jī)械壽命俱佳的材料，從而抵抗在磁脈沖焊接過程中瞬間產(chǎn)生的脈沖負(fù)載和熱沖擊。幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，還需要考慮以下幾個(gè)因素:1、集磁器的內(nèi)部直徑以及外部多匝線圈的軸向長度。2、為提高效率，設(shè)計(jì)過程中需要考慮最小化轉(zhuǎn)化過程中的電流損耗以及減小電流產(chǎn)生渦流和集磁器產(chǎn)熱。3、減小機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，從而提高集磁器的耐久性?；谝陨细鞣矫娴目紤]，設(shè)計(jì)中集磁器原料選用導(dǎo)電性良好的鉻鋯銅合金。其中流過集磁器的電流可分為四部分，第一部分是表面電流，它是由驅(qū)動(dòng)線圈引起的電流，第二部分是沿著圓錐面損耗區(qū)流過的電流，它經(jīng)過缺口和工作區(qū)。第三部分是沿著逐漸變細(xì)的缺口連接區(qū)的電流，它伴隨著進(jìn)、出的電流，第四部分是在電流或磁通量集中的工作區(qū)流過的電流。為實(shí)現(xiàn)效率的最大化，需要減少由電阻損耗產(chǎn)生的熱量損耗、主線圈與從線圈耦合期間的感應(yīng)能量損耗以及內(nèi)表面形狀導(dǎo)致的感應(yīng)能量損耗。而為了將更多的感應(yīng)電流引導(dǎo)到焊接裝配位置，需要在集磁器內(nèi)外徑間開通電流導(dǎo)流槽。并根據(jù)公式測定集磁器的工作效率，進(jìn)而對集磁器的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化選取。其中為集磁器的軸向長度，為工作區(qū)寬度，為工作區(qū)半徑，為內(nèi)外徑間所成的角度。選取合適的值，進(jìn)而對集磁器的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。在外加能量給定的情況下，工作效率越高就會為工作區(qū)提供更有力的場強(qiáng)。而在線圈發(fā)生裝置一定的情況下，集磁器的軸向長度可定；工作區(qū)寬度、半徑隨所選取的焊件而定，所以內(nèi)外徑間所成的角度的選取成為提高集磁器效率的關(guān)鍵所在。設(shè)計(jì)集磁器的三圍空間模
型以及截面形貌如

圖1所示，并根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種用于特殊形狀管件的磁脈沖非對稱集磁裝置，其特征在于:所述特殊形狀管件外形是圓柱管件連接一個(gè)傘形結(jié)構(gòu)的整體；非對稱集磁器使用圓柱體作為原材料，一側(cè)掏出一個(gè)小圓柱體，再從另側(cè)掏出一個(gè)圓臺形，且該小圓柱體的底面為該圓臺形的上底面，該小圓柱體、該圓臺形以及作為原材料的圓柱體同軸，最后開一個(gè)導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽是沿圓柱體軸向從外表面切通至 軸線后形成的槽。
全文摘要
一種用于特殊形狀管件的磁脈沖非對稱集磁裝置屬于特種焊接的工裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域。其特征在于所述特殊形狀管件外形是圓柱管件連接一個(gè)傘形結(jié)構(gòu)的整體；非對稱集磁器使用圓柱體作為原材料，一側(cè)掏出一個(gè)小圓柱體，再從另側(cè)掏出一個(gè)圓臺形，且該小圓柱體的底面為該圓臺形的上底面，該小圓柱體、該圓臺形以及作為原材料的圓柱體同軸，最后開一個(gè)導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽是沿圓柱體軸向從外表面切通至軸線后形成的槽。本發(fā)明利用磁脈沖焊接過程的能量轉(zhuǎn)換基理，磁脈沖焊接過程在瞬間可完成，能量易精確控制，重復(fù)性好，故容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。可以得到接頭質(zhì)量良好的焊件，且無污染。
文檔編號B23K20/26GK103231165SQ20131012814
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月14日
發(fā)明者陳樹君, 劉愷洛, 黃寧, 蔣曉青, 盧振洋 申請人:北京工業(yè)大學(xué)