专利名称：铜铝管焊接专用夹具及利用该夹具的焊接方法和铜铝焊接管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铜铝焊接管件的焊接设备以及利用该设备的铜铝焊接管的生产方法及产品，具体地说，涉及一种焊接管件时所使用的焊接夹具及其操作生产方法和产品。
背景技术：
近几年，由于铜资源的日渐枯竭，促使铜价在不断上扬，促进了铝材代铜材技术进步和相关产业的市场应用范围。我国是铜类资源极度短缺、铝资源相对丰富的国家，目前制冷行业大量使用铜管，铜材改铝材以降低制造成本已成为十分重要的课题，并取得了突破性进展。
在先专利200710145755. 0以及200820016639. 9中分别公开了一种铜铝焊接管的生产方法和带有加强筋的铜铝焊接管，在实际生产过程中，上述生产方法和产品确实实现了其发明目的，提高了焊接质量，增强了焊接结合部的强度，但是，上述两个在先专利均忽略了一个问题那就是在铜铝材料焊接后，虽然采用的是无助剂焊接，但仍然会在铜铝焊接产品的外壁产生多条与铜铝材料轴线平行的鱼鳍状结构和大量的焊接溢出物，形成不易清除毛刺或焊渣。鱼鳍状结构有加强铜铝焊接材料抗弯曲能力，可用什锦锉将上边的不圆整部分修复，而毛刺或焊渣则必须清除。去除毛刺或焊渣的方法都是由人工借助板状工具清除，即费工又无工作效率，还往往由于操作不当，损伤鱼鳍状结构及产品的焊接部位，造成该结构形式产品无法满足较高工作环境条件的需求，该缺陷也阻碍了铜铝铜结构管路在制冷行业的广泛应用。发明内容
本发明的目的在于针对现有铜铝焊接管在生产过程由于产生毛刺、焊渣以及鱼鳍状结构，需要进行大量的后期处理工作，从而导致生产效率低，生产成本高的不足，提供一种新型铜铝管焊接专用夹具及其生产方法和产品。
本发明的技术方案是一种铜铝管焊接专用夹具，包括同时可兼焊接正负电极使用的磨切夹持模具和垫板夹持模具，磨切夹持模具分为上模和下模，所述的上模和下模为对称结构，上下模分别包括其后段的夹持本体以及其前端的磨切刀具，所述的垫板夹持模具也分为上模和下模，垫板夹持模具与管材接触部位的前端设置有刚性垫块。
优选的是，所述的磨切刀具为一个锥台结构，刀具的前端或刚性垫块的前端分别与铜管喇叭口的末端或铝管的前端相齐。
优选的是，在磨切夹持模具的夹持体前端的外缘还设置有一个凸起，该凸起与模切刀具共同形成一个剔除废渣的导向槽；磨切刀具与夹持本体的结合部位圆滑过渡。
利用所述铜铝管焊接专用夹具的铜铝焊接方法，包括以下步骤，将铝管放在作为负(或正)极的磨切夹持模具或垫板夹持模具里，驱动垂直方向机械压力向两夹持模具施加大于0. 1兆帕的压力，将模具中的材料固定；施加水平方向机械推力，使磨切夹持模具或垫板夹持模具夹带铜管以每秒0. 2毫米以上的速度，向被固定的另一模具平稳移动，当移动状态的夹持模具接触到固定状态的夹持模具时，立即接通焊机电源，变压器次级提供的 0.5伏以上电压、300安培以上电流的电源给兼做焊机两级的移动和固定夹持模具，利用电阻加热的原理，铜管和铝管的接触带开始发热，铝管沿轴线方向的温度迅速升至熔融状态； 随着铜管不断向铝管内部推进，铝管新部位进入熔融状态，原熔融状态的铝管开始降温与铜材的局部焊接过程完成；当驱动水平方向机械推力将移动模具推到固定模具处时，由于高温延展作用多余的处于熔融状态的铝材被沿着模具缝隙挤出形成对铜铝焊接管材有利的鱼鳍状结构，其余的铝材和铜铝化合物被两夹持模具的结合面挤出形成毛刺；这时磨切夹持模具上的刀具在水平方向机械推力的作用下，轻易清除管外壁的毛刺或焊渣等废物和垃圾，停止水平方向机械压力的推动，完成焊接工作后，用什锦锉对鱼鳍状结构外的毛刺修复即可。利用上述的铜铝管焊接夹具生产的铜铝焊接管，所述的铜铝焊接管包括一个带有喇叭口状前端的铜管，以及铝管，铜管的前端伸入铝管的内壁，在铝管的外壁上存在由熔融铝液形成的鱼鳍状结构的加强筋楞。优选的是，铜管喇叭口前端设置有出沿轴线方向槽线、螺旋槽线或划线。本发明的有益效果是首先，通过磨切刀具可以在生产过程中将所产生的毛刺焊渣磨切剔除，保证了焊接面的平滑，整个生产过程一次性完成，节省了后续生产过程中的打磨和清除工作，改善了生产场地毛刺乱飞的状况，较少了生产场地的需求，大大提高了生产效率，降低了生产成本；其次，利用导向槽的构造，以及刀具与夹持本体圆滑过渡的结构， 可以保证所剔除的废渣被马上清除，不会影响后续的生产流程，使整个生产过程更为顺畅； 再次，利用刚性垫块与磨切刀具相配合，可以有效地降低夹具的磨损，提高了磨具的使用寿命；另外，利用夹具上下模之间的缝隙，在生产过程中直接形成加强筋，提高了关键结合部位的强度，提高了产品的合格率以及质量。
附图1为本发明具体实施例的焊接前模具及管件的剖面示意图；附图2为本发明具体实施例的焊接后模具及管件的剖面示意图；附图3为本发明具体实施例的管件焊接面的剖面示意图；附图4为本发明具体实施例的管件外观结构示意图。
具体实施例方式如图1至图4所示，发明的具体实施方式
如下一种铜铝管焊接专用夹具，包括同时可兼焊接正负电极使用的磨切夹持模具6和垫板夹持模具3，磨切夹持模具6分为上模和下模，所述的上模和下模为对称结构，上下模分别包括其后段的夹持本体以及其前端的磨切刀具5，所述的垫板夹持模具3也分为上模和下模，垫板夹持模具3与管材接触部位的前端设置有刚性垫块4。所述的磨切刀具5为一个锥台结构，刀具的前端或刚性垫块4的前端分别与铜管 2喇叭口 1的末端或铝管的前端相齐。在磨切夹持模具6的夹持本体前端的外缘还设置有一个凸起，该凸起与模切刀具5共同形成一个剔除废渣的导向槽；磨切刀具5与夹持本体的结合部位圆滑过渡。利用所述铜铝管焊接专用夹具的铜铝焊接方法，包括以下步骤，将铝管1放在作为负极或正极的磨切夹持模具6或垫板夹持模具3里，驱动垂直方向机械压力Fl、F2向两夹持模具施加大于0. 1兆帕的压力，将模具中的材料固定；施水平方向机械推力F3，使磨切夹持模具6或垫板夹持模具3夹带铜管以每秒0. 2毫米以上的速度，向被固定的另一模具平稳移动，当移动状态的夹持模具接触到固定状态的夹持模具时，立即接通焊机电源，变压器次级提供的0. 5伏以上电压、300安培以上电流的电源给兼做焊机两级的移动和固定夹持模具，利用电阻加热的原理，铜管2和铝管1的接触带开始发热，铝管1沿轴线方向的温度迅速升至熔融状态；随着铜管2不断向铝管1内部推进，铝管1新部位进入熔融状态，原熔融状态的铝管1开始降温与铜材的局部焊接过程完成；当驱动水平方向机械推力F3将移动模具推到固定模具处时，由于高温延展作用多余的处于熔融状态的铝材被沿着模具缝隙挤出形成对铜铝焊接管材有利的鱼鳍状结构7，其余的铝材和铜铝化合物被两夹持模具的结合面挤出形成毛刺；这时磨切夹持模具上的刀具在水平方向机械推力F3的作用下，轻易清除管外壁的毛刺或焊渣等废物和垃圾，停止水平方向机械压力的推动，完成焊接工作后用什锦锉对鱼鳍状结构7外的毛刺修复即可。利用上述的铜铝管焊接夹具生产的铜铝焊接管，所述的铜铝焊接管包括一个带有喇叭口状前端的铜管2，以及铝管1，铜管2喇叭口前端设置有出沿轴线方向槽线、螺旋槽线或划线，该前端伸入铝管1的内壁，在铝管1的外壁上存在由熔融铝液形成的鱼鳍状结构7 的加强筋楞。经过测试，利用上述夹具及生产方法所生产的铜铝焊接管的相应技术指标与现有技术对比如下，加工时间从焊接过程到后续鱼鳍状结构加强筋的处理工序，总共需要3分钟，与现有需要进行毛刺处理的加工工艺相比，总共节省加工时间3分钟，生产效率提高50%。生产成本从生产过程直接剔除毛刺及焊渣，可节约50%的人工成本，产品的生产成本自然降低。另外，针对本产品进行的产品性能检测结果如下强度测试按GB/T 241-2007方法进行强度试验，试验压力为Pk = 2. OXPm,,即用高压泵通过专用接头向管内灌注自来水或液压油，并按(0. 08 0. 15)MPa/s速率增压， 直至达到规定的试验压力Pk (表压)，保压15min，管路未出现渗漏和变形情况。气密性测试在干燥氮气或干燥压缩空气的试验介质中，将铜铝连接管浸入水中， 待压力升至5. 0-5. 4MPa，且水面平稳后保压5s，无泄漏情况发生。爆破测试按GB/T 241-2007方法进行破坏性试验，即用高压泵通过专用接头向管内灌注自来水或液压油，并按(0. 06 0. l)MPa/s速率增压，直至6. 5MPa管路未发生渗漏破坏。以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，在本发明所述技术方案范畴，所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰，均应包含在以上申请专利范围中。
权利要求
1.一种铜铝管焊接专用夹具，其特征在于，包括同时可兼焊接正负电极使用的磨切夹持模具和垫板夹持模具，磨切夹持模具分为上模和下模，所述的上模和下模为对称结构，上下模分别包括其后段的夹持本体以及其前端的磨切刀具，所述的垫板夹持模具也分为上模和下模，垫板夹持模具与管材接触部位的前端设置有刚性垫块。
2.如权利要求1所述的铜铝管焊接专用夹具，其特征在于所述的磨切刀具为一个锥台结构，刀具的前端或刚性垫块的前端分别与铜管喇叭口的末端或铝管的前端相齐。
3.如权利要求2所述的铜铝管焊接专用夹具，其特征在于在磨切夹持模具的夹持体前端的外缘还设置有一个凸起，该凸起与模切刀具共同形成一个剔除废渣的导向槽；磨切刀具与夹持本体的结合部位圆滑过渡。
4.利用权利要求1所述铜铝管焊接专用夹具的铜铝焊接方法，其特征在于包括以下步骤，将铝管放在作为负(或正)极的磨切夹持模具或垫板夹持模具里，驱动垂直方向机械压力向两夹持模具施加大于0. 1兆帕的压力，将模具中的材料固定；施加水平方向机械推力，使磨切夹持模具或垫板夹持模具夹带铜管以每秒0. 2毫米以上的速度，向被固定的另一模具平稳移动，当移动状态的夹持模具接触到固定状态的夹持模具时，立即接通焊机电源，变压器次级提供的0. 5伏以上电压、300安培以上电流的电源给兼做焊机两级的移动和固定夹持模具，利用电阻加热的原理，铜管和铝管的接触带开始发热，铝管沿轴线方向的温度迅速升至熔融状态；随着铜管不断向铝管内部推进，铝管新部位进入熔融状态，原熔融状态的铝管开始降温与铜材的局部焊接过程完成；当驱动水平方向机械推力将移动模具推到固定模具处时，由于高温延展作用多余的处于熔融状态的铝材被沿着模具缝隙挤出形成对铜铝焊接管材有利的鱼鳍状结构，其余的铝材和铜铝化合物被两夹持模具的结合面挤出形成毛刺；这时磨切夹持模具上的刀具在水平方向机械推力的作用下，轻易清除管外壁的毛刺或焊渣等废物和垃圾，停止水平方向机械压力的推动，完成焊接工作后，用什锦锉对鱼鳍状结构外的毛刺修复即可。
5.利用权利要求1所述的铜铝管焊接夹具生产的铜铝焊接管，其特征在于所述的铜铝焊接管包括一个带有喇叭口状前端的铜管，以及铝管，铜管的前端伸入铝管的内壁，在铝管的外壁上存在由熔融铝液形成的鱼鳍状结构的加强筋楞。
6.如权利要求5所述的利用铜铝管焊接夹具生产的铜铝焊接管，其特征在于铜管喇叭口前端设置有出沿轴线方向槽线、螺旋槽线或划线。全文摘要
一种铜铝管焊接专用夹具，包括同时可兼焊接正负电极使用的磨切夹持模具和垫板夹持模具，磨切夹持模具分为上模和下模，所述的上模和下模为对称结构，上下模分别包括其后段的夹持本体以及其前端的磨切刀具，所述的垫板夹持模具也分为上模和下模，垫板夹持模具与管材接触部位的前端设置有刚性垫块。利用上述的铜铝管焊接夹具生产的铜铝焊接管包括一个带有喇叭口状前端的铜管，以及铝管，铜管的前端伸入铝管的内壁，在铝管的外壁上存在由熔融铝液形成的鱼鳍状结构的加强筋楞。本发明保证了焊接面的平滑，节省工作流程，减少了生产场地的要求，大大提高了生产效率，降低了生产成本，使整个生产过程更为顺畅；有效地降低夹具的磨损，提高了磨具的使用寿命，提高了关键结合部位的强度，提高了产品的合格率以及质量。
文档编号B23K11/02GK102513684SQ20111038300
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者左铁军, 杨训, 王岩, 王昕 , 赵超, 赵越 申请人:左铁军, 赵越