专利名称：一种用于特殊形状管件的磁脉冲非对称集磁装置的制作方法
技术领域：
:本发明是涉及到磁脉冲焊接集磁装置的改进，通过改变集磁装置的结构来实现对特殊形状管件与待焊管件的焊接，本发明属于特种焊接工装设计领域。
背景技术：
:对磁脉冲焊接技术的工装位置的改变，特殊结构管件磁脉冲焊接还无法实施有效焊接。同时，为提高磁脉冲焊接接头质量，要增大结合长度就要供给大的能量，但大能量引起整体撞击速度的增加，进而引起化合物的生成。所以，既要增加接头结合长度，又要尽量避免界面金属间化合物的产生。本发明所涉及的磁脉冲焊接是一种具有广阔应用前景的焊接工艺，本专利具备的优势:1、焊接过程很短，瞬间(30 ΙΟΟμ S)即可完成，可以得到接头质量良好的焊件，且无污染。能量易精确控制，重复性好，故容易实现机械化和自动化；2、根据磁脉冲焊接过程的能量转换基理，集磁器对线圈有保护作用，可延长使用寿命，同时能够很好地提高磁脉冲焊接的能量转换率；3、研究改变集磁器结构，可根据待焊接外管材料的形状进行连接或焊接外管为导体，且具有一定力学强度、密封性良好。通过对联系材料动力学、热力学、高速撞击条件下的金属变形等理论并结合相关焊接试验，得出一整套磁脉冲焊接过程中对能量转化起到重要作用的集磁器结构设计方案，并分析影响撞击结合界面质量的因素。以磁脉冲焊接过程的电、磁、力转换模型为基础，针对玻璃钢与铝异种材料进行磁脉冲焊接工艺研究，采用各种微观以及宏观检测手段通过对结果的分析，优化工艺参数，获得优质特殊管件的焊接接头，促进磁脉冲焊接工艺的推广。针对磁脉冲焊接过程中，无法满足特殊管件工装并得到良好接头的问题，通过理论计算、仿真、以及试验为根据，得到一整套可满足针对特殊形状管件磁脉冲焊接的非对称集磁器
发明内容
:本发明可以提供能够满足特殊形状管件的磁脉冲焊接，并且可以获得良好的焊接接头的装置。本发明的一种用于特殊形状管件的磁脉冲非对称集磁装置，为应用在磁脉冲焊接系统的非对称集磁装置，此磁脉冲焊接系统中包括能量供给装置1，安装在能量供给装置I中的线圈2内部的非对称型集磁装置3。一种用于特殊形状管件的磁脉冲非对称集磁装置，其特征在于:所述特殊形状管件外形是圆柱管件连接一个伞形结构的整体；非对称集磁器使用圆柱体作为原材料，一侧掏出一个小圆柱体，再从另侧掏出一个圆台形，且该小圆柱体的底面为该圆台形的上底面，该小圆柱体、该圆 台形以及作为原材料的圆柱体同轴，最后开一个导流槽，导流槽是沿圆柱体轴向从外表面切通至轴线后形成的槽。
在集磁器的设计过程中，选取的材料以及几何结构也是需要考虑的两个最重要的因素。对于材料的选取，要选取导电性与机械寿命俱佳的材料，从而抵抗在磁脉冲焊接过程中瞬间产生的脉冲负载和热冲击。几何结构设计过程中，还需要考虑以下几个因素:1、集磁器的内部直径以及外部多匝线圈的轴向长度。2、为提高效率，设计过程中需要考虑最小化转化过程中的电流损耗以及减小电流产生涡流和集磁器产热。3、减小机械应力和热应力，从而提高集磁器的耐久性。基于以上各方面的考虑，设计中集磁器原料选用导电性良好的铬锆铜合金。其中流过集磁器的电流可分为四部分，第一部分是表面电流，它是由驱动线圈引起的电流，第二部分是沿着圆锥面损耗区流过的电流，它经过缺口和工作区。第三部分是沿着逐渐变细的缺口连接区的电流，它伴随着进、出的电流，第四部分是在电流或磁通量集中的工作区流过的电流。为实现效率的最大化，需要减少由电阻损耗产生的热量损耗、主线圈与从线圈耦合期间的感应能量损耗以及内表面形状导致的感应能量损耗。而为了将更多的感应电流引导到焊接装配位置，需要在集磁器内外径间开通电流导流槽。并根据公式测定集磁器的工作效率，进而对集磁器的结构尺寸进行优化选取。其中为集磁器的轴向长度，为工作区宽度，为工作区半径，为内外径间所成的角度。选取合适的值，进而对集磁器的结构尺寸进行设计。在外加能量给定的情况下，工作效率越高就会为工作区提供更有力的场强。而在线圈发生装置一定的情况下，集磁器的轴向长度可定；工作区宽度、半径随所选取的焊件而定，所以内外径间所成的角度的选取成为提高集磁器效率的关键所在。设计集磁器的三围空间模
型以及截面形貌如
图1所示，并根据公式
权利要求
1.一种用于特殊形状管件的磁脉冲非对称集磁装置，其特征在于:所述特殊形状管件外形是圆柱管件连接一个伞形结构的整体；非对称集磁器使用圆柱体作为原材料，一侧掏出一个小圆柱体，再从另侧掏出一个圆台形，且该小圆柱体的底面为该圆台形的上底面，该小圆柱体、该圆台形以及作为原材料的圆柱体同轴，最后开一个导流槽，导流槽是沿圆柱体轴向从外表面切通至 轴线后形成的槽。
全文摘要
一种用于特殊形状管件的磁脉冲非对称集磁装置属于特种焊接的工装设计领域。其特征在于所述特殊形状管件外形是圆柱管件连接一个伞形结构的整体；非对称集磁器使用圆柱体作为原材料，一侧掏出一个小圆柱体，再从另侧掏出一个圆台形，且该小圆柱体的底面为该圆台形的上底面，该小圆柱体、该圆台形以及作为原材料的圆柱体同轴，最后开一个导流槽，导流槽是沿圆柱体轴向从外表面切通至轴线后形成的槽。本发明利用磁脉冲焊接过程的能量转换基理，磁脉冲焊接过程在瞬间可完成，能量易精确控制，重复性好，故容易实现机械化和自动化。可以得到接头质量良好的焊件，且无污染。
文档编号B23K20/26GK103231165SQ20131012814
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月14日 优先权日2013年4月14日
发明者陈树君, 刘恺洛, 黄宁, 蒋晓青, 卢振洋 申请人:北京工业大学