一種鋁合金管端復合密封裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鋁合金管端復合密封裝置，屬于金屬材料加工領域。
【背景技術】
[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。攪拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技術的優點外，還可以進行多種接頭形式和不同焊接位置的連接。攪拌摩擦焊技術已經在航空、航天、船舶、列車、電力和重型兵器等方面得到成功應用，然而當前在薄壁鋁合金管的焊接方面仍然存在一些問題。
[0003]當管壁趨小時，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構的焊接方法，對小直徑管嘴與鋁合金薄壁結構結合處進行焊接，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，極易導致裂紋和氣孔，尤其在薄壁管件焊接時，焊接變形更為嚴重，廢品率甚至達到70%。為了改進焊接質量，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。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，即當端面要求徹底封閉時，所提出的方法將無法完成任務。
[0004]可見，當薄壁鋁合金管(壁厚小于Imm)需要端面封閉焊接時，面臨著焊接難題，體現在:1、壁厚較薄導致剛度和抗扭性能較差，難以直接夾持轉動焊接；2、鋁合金端面封閉的要求，導致內部漲緊裝置難以放入薄壁管件內部，從而由于缺乏內部支撐導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實意義。
【實用新型內容】
[0005]實用新型目的:為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種鋁合金管端復合密封裝置，通過采用攪拌摩擦搭接焊和密封膠組合的方式完成管端的密封，既保證了焊接接頭的強度又保證了鋁合金管端的氣密性。
[0006]技術方案:為解決上述技術問題，本實用新型的一種鋁合金管端復合密封裝置，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筒內，第一旋轉筒一部分位于安裝在工作臺上的第一支撐筒內，第一旋轉筒與第一支撐筒之間安裝有第一軸承，在第一旋轉筒位于第一支撐筒內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嚙合；所述薄壁夾具位于第二旋轉筒內，第二旋轉筒一部分位于安裝在滑板上的第二支撐筒內，第二旋轉筒與第二支撐筒之間安裝有第二軸承，在第二旋轉筒位于第二支撐筒內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有支撐鋁合金棒的滾輪架組；所述鋁合金棒一端插入到薄壁鋁合金管中，鋁合金棒與薄壁鋁合金管為過盈配合，在鋁合金棒與薄壁鋁合金管配合處的上方安裝有攪拌頭；所述鋁合金棒上設有若干個環形密封槽，靠近薄壁鋁合金管的環形密封槽一部分位于薄壁鋁合金管內，相鄰環形密封槽的距離不小于攪拌頭直徑的1.5倍。
[0007]作為優選，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，直線滑臺的兩側設有直線導軌，直線導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]作為優選，所述環形密封槽縱截面為等腰梯形狀，遠離鋁合金棒的為等腰梯形的上底，上底為下底的兩倍，等腰梯形的底角為45°。
[0009]作為優選，所述上底長度為:
[0010]當0〈d0〈10mm 時，H = 0.8d0；
[0011]當10 < 50mm 時，H = 0.6d。；
[0012]當d。大于50mm時，H = 0.4d。，d。為招合金棒的直徑。
[0013]作為優選，所述鋁合金棒與薄壁鋁合金管的過盈量為δ，δ =(t-t。)X α X 1- δ。，其中，δ。= (I?2)* δ，t為裝配時的溫度，t。為加熱前的環境溫度，α為加熱時工件的徑向膨脹系數，I被加熱薄壁鋁合金管的內徑。
[0014]作為優選，所述鋁合金棒伸入薄壁鋁合金管的長度不小于攪拌頭直徑的1.5倍，攪拌頭延伸有攪拌針，攪拌針的長度不小于1.5倍薄壁鋁合金管的壁厚。
[0015]在本實用新型中，選用梯形槽，相對圓形槽來說，梯形槽易于加工；在填入密封膠體后，圓弧形狀的凹槽所能容納的膠體體積較小，與鋁合金棒的接觸面積也較小，易于在外力作用下脫落；上底的長度決定了密封膠的體積、密封膠與鋁合金管、鋁合金棒的接觸面積，因此必須根據鋁合金棒的直徑，確定出一定體積和形狀的密封槽。因此上底太小了，密封膠體積太小，起不了密封效果；上底越大，密封效果會越好；但上底不是越大越好，太大了會造成浪費，還會挖空了鋁合金棒。
[0016]本專利中，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，這是因為:攪拌針插入搭接焊縫內部，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力，不利于焊縫成形。而選擇常規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。
[0017]有益效果:本實用新型的鋁合金管端復合密封裝置，利用對薄壁鋁合金管加熱使得薄壁鋁合金管膨脹，將低于室溫的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；采用攪拌摩擦搭接焊和密封膠組合的方式完成管端的密封，既保證了焊接接頭的強度又保證了鋁合金管端的氣密性。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0019]圖2為焊接接頭主視圖及其各部件旋轉方向；
[0020]圖3為焊接接頭剖面結構示意圖；
[0021]圖4為帶有環形密封槽的鋁合金棒截面放大2倍示意圖；
[0022]圖5為圖1中移動裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1至圖5所示，本實用新型的一種鋁合金管端復合密封裝置，包括用于固定鋁合金棒6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位于第一旋轉筒8內，第一旋轉筒8 一部分位于安裝在工作臺18上的第一支撐筒17內，第一旋轉筒8與第一支撐筒17之間安裝有第一軸承23，在第一旋轉筒8位于第一支撐筒17內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1，第一電機I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位于第二旋轉筒內，第二旋轉筒一部分位于安裝在滑板14上的第二支撐筒10內，第二旋轉筒與第二支撐筒10之間安裝有第二軸承11，在第二旋轉筒位于第二支撐筒10內的一端延伸有第二凸臺，在第二支撐筒10的頂端安裝有限制第二軸承11運動的第二限位板12，在第二旋轉筒的外壁上安裝有第二齒條，在滑板14上安裝有第二電機15，第二電機15與第二齒輪軸16連接，第二齒輪軸16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6下方靠近薄壁鋁合金管I設有支撐鋁合金棒6的滾輪架組