本发明涉及铜铝焊接技术领域，尤其是一种铜铝管热阻复合连接方法。
背景技术：
铜铝焊接即是把铜质材料和铝质材料通过焊接工艺接成一体。因为铜和铝都属易氧化金属，所以铜与铝的焊接一直是一个国际性的焊接难题。现有的焊接方法有传统上常用挂锡和熔锡的方法焊接铜铝，这种方法成型不好，没有很好的强度，由于锡的熔点低又不能焊接在高温工作下的工件，所以此种工艺只适合低温条件下的小工件上使用。有采用熔化焊、摩擦焊、冷压焊、爆炸焊、电子束焊、超声波焊等焊接方法焊接铜铝，这些焊接出来的接头脆性大,易产生裂纹且焊缝易产生气孔，焊接起来的工件难免出现断裂，出现断裂后就可能使导电体断路、使管道泄露，也达不到实际生产中要求的效果。也有采用较好的钎焊，通常用火焰钎焊、炉中钎焊和高频钎焊等，把铜和铝焊接在一起，通过钎焊工艺把钎料作为中间介质把铜和铝焊接在一起。专利文献中也有不少公开的铜铝焊接手段，如专利公告号为cn101707295b，设计的一种铜铝爆炸复合电力t型铜铝过渡联接线夹及爆炸焊接方法，包括二块对合的接线夹主体，接线夹主体基板为铝材质，且基板表面一端爆炸焊接有一层铜；接线夹主体表面分别有起到压线作用的排列成t形的、相对的弧形沟槽，弧形沟槽两侧留有螺栓孔，二块接夹主体通过螺栓进行压接连接。这种方只适合电力铜铝连接t型线夹结构，不适用铜铝管体之间的连接。再如专利公开号为cn105364293a，一种铜铝焊接工艺，匹配叠放洁净的板材件和需要焊接在该板材件上的洁净的箔材件，其中箔材件在上，并保证待焊接部位处于平整的基础上，然后通过沿基础法向运动的压头，在焊接部位压出凹坑，形成焊点，使箔材件与板材件的连接电阻不大于相同条件下熔焊的连接电阻。这种方法同样不能用于管-管连接工艺中。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有铜管铝管之间的焊接脆性大、易产生裂纹，焊缝易产生气孔，冷却方式效率低、作业流程也不顺畅等问题，提供一种铜铝管热阻复合连接方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种铜铝管热阻复合连接方法，包括由上电极、下电极组成的电极座，其特征是在所述的上电极和下电极的工作腔内设有夹具，具有锥形旋锻缩口端头的铜管在冲击杆的作用下与铝管对接，在工作腔部位设有冷却气体喷射装置，上电极和下电极中以及其工作腔内设有冷却水道，连接过程包括如下步骤：参数设定，铜管铝管预套，夹具定位，热阻启动以及冲击杆热锻复合。热阻定量是一种物体的传热机能，可以用传热系数，适于表征一种匀称材质的质料的传热机能，热阻越小它的传热性越高。铜和铝都具有较小的热阻值，本技术方案利用两种材质的特点，实现热阻熔合连接。通过本工艺可以获得3mm以上铜铝管复合熔合连接接头，铝管材料也可以是纯铝，也可以合金铝材，本装置中利用循环水冷却系统和气冷系统进行工作段冷却，大大减小工作停顿时间，各推进机构可以实现半自动或自动化作业。
作为优选，所述的参数设定是根据铜管和铝管规格，在热阻控制器输入相应参数，包括预压时间、预热电流、预热时间，并调整夹具压紧压力以及冲击杆推进压力。
作为优选，所述的冷却水道属于冷却水系统，冷却水系统为循环冷却方式。通过低成本零排放方式达到冷却电极的目的。
作为优选，所述的铜管端部预先设有旋锻缩口，在铜管铝管预套时，将铜管旋锻缩口端头插入铝管，同时在铜管另一端套插入冲击杆，并放置在夹具设有的限位槽中定位。对于具有较好延伸性材质的薄壁铜管通过旋转锻压加工方式获得的锥形端口为旋段缩口，其有均匀的壁厚和较好的同心度。冲击杆沿铜管中心孔伸入进行冲击定位和挤压贴接。
作为优选，所述的热阻启动时，在预热时间内，由动力装置推动铜管的电极端夹具，使铜管插入铝管部位与铝管内壁紧密接触。根据电阻焊原理，预热时间是一个过程，铝管夹具及电极固定不动，由动力装置推动铜管的夹具及电极，使铜管插入铝管端部，但由于电阻是均匀加热的过程，此时动力装置的压力不足于将铜管旋锻缩口部位全部挤入铝管内部，使连接作业得到比较理想的控制。
作为优选，所述的冲击杆热锻复合是在热阻时间结束之时，冲击杆迅速推进，由冲击杆头部对热阻连接部位进行热锻复合冲击，并通过动力推进装置，使铜管旋锻缩口端头全部挤入铝管内部。该过程中，冲击杆同时也能清除铜管内熔接残余物，保证铜铝连接部位的内孔尺寸。
作为优选，所述的冲击杆端部设有若干节直径从小到大排列的球节，最大的球节直径与铜管孔径间隙配合。冲击杆采用不锈钢或高耐磨合金钢材料制作，冲击杆头部加工成连续起伏的球节，作为冲击时对铜铝接口内孔进行分级扩充，保证铜管锥形旋锻缩口端头在完全与铝管内壁紧密接触时不会产生材料缺陷，球节数量可以是单个也可以是多个。
作为优选，所述的冲击杆的尾端通过活动套连接定位在动力驱动器上，冲击杆沿铜管中心线在锐角之内具有自由摆动度。使冲击杆工作时能自动定心。
作为优选，所述的冷却气体喷射装置包括喷管，在连接的工件移走后，使用的冷却气体对冲击杆头部及电极夹具部位进行吹扫冷却，所述的冷却气体为压缩空气或氮气。减少电极夹具、冲击杆头的降温时间，加快工作周期。
本发明的有益效果是：本装置和连接方法可以获得3mm以上的铜铝复合熔合连接接头，工作过程中冲击杆自动定心，并分级扩充成型，避免产生裂纹及熔焊缝气孔，铜铝配合部位紧密接触熔融一体，并采用循环水冷却系统和气冷系统的复式冷却方式，加快工作周期，作业流程顺畅。
附图说明
图1是本发明的一种主工作区结构示意图。
图2是本发明的一种冷却水道行走结构示意图。
图3是本发明的一种冲击杆定型端结构示意图。
图中：1.上电极，2.下电极，3.冷却气体喷射装置，4.夹具，5.铜管，6.铝管，7.水接头，71.进水接口，72.出水接口，8.冲击杆。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
本实施例一种铜铝管热阻复合连接方法，如图1所示，其基本设施包括由上电极1、下电极2组成的电极座，在上电极1和下电极2工作腔内设有夹具4，预先把铜管5熔焊端部加工成锥形旋锻缩口端头，与铜管5内径配合设计由高耐磨合金钢制成的冲击杆8，铜管5、铝管6分别由各自的夹具4固定并与相对应的电极连接，夹具4采用紫铜材料制作，在焊接腔（工作腔中）部位设有包括喷管的冷却气体喷射装置3，并在上电极、1和下电极2中以及其工作腔内夹具4中均设有冷却水道，参见图2，是一种冷却水道行走结构，水接头7包括一个进水接口71和一个出水接口72，在上电极1和下电极2中，冷却水道从左下电极—左上电极—右上电极—右下电极，最终从右下电极回到室外冷却水池。
冲击杆8端部设有三节直径从小到大排列的球节81，如图3所示，最大的球节直径与铜管5孔径间隙配合，冲击杆8的尾端通过活动套连接定位在气缸动力驱动器上，冲击杆8沿铜管5中心线在一个10度圆锥锐角之内具有自由摆动度，即以铜管5中心线为中心，沿铜管5一周有10度锥角的自由度。
本装置中的动力装置、动力推进装置以及动力驱动器的动力均来源于气缸。
具体工作流程如下：参数设置—启动水冷却—铜管铝管预套—夹具定位—热阻启动—冲击杆热锻复合—冲击杆复位—夹具松开—移走工件—气体冷却。
一、参数设置：根据铜管5和铝管6规格，在热阻控制器输入相应参数，包括预压时间、预热电流、预热时间，并调整夹具4压紧压力以及冲击杆8推进压力。表一、表二是两种功率条件下的各参数数值表。
表一、本发明的一种50kw热阻焊机型各参数参考值。
表二、本发明的一种63kw热阻焊机型各参数参考值。
二、启动水冷却：冷却水道属于冷却水系统，冷却水系统为循环冷却方式，冷却水在电极座中流通并与室外冷却水池进行热交换循环，达到冷却电极的目的，具有零排放、高效、经济的特点。
三、铜管铝管预套：将铜管5旋锻缩口端插入铝管6中，同时铜管5另一端插入冲击杆8，并放置在铜管5的电极夹具4槽中，此时，以铝管6管端与电极座一端面平齐为准。
四、夹具定位：电极夹具4通过气压缸将熔接工件夹紧。
五、热阻启动：根据电阻焊原理，在预热时间内，动力推进气缸推动铜管5的电极夹具朝铝管6方向移动，使铜管5的旋锻缩口端插入铝管6内孔与铝管6内壁紧密接触。
六、冲击杆热锻复合：待热阻时间到后，冲击杆8在冲击气缸压力作用下迅速推进，由冲击杆8头部对热阻连接部位进行热锻复合冲击，并带动推进气缸，使铜管5旋锻缩口部位全部挤入铝管6内部，完成铜管5、铝管6紧密热熔复合连接，同时冲击杆8也清除了管内熔接残余物，保证了铜铝连接部位的内孔径。
七、冲击杆复位：冲击杆8回复待推进冲击状态，准备下一次作业。
八、夹具松开：气压缸复位，电极夹具4松开工件。
九、移走工件。
十、气体冷却：工件移走后，由电磁阀控制的冷却气体喷射装置3，对冲击杆8头部及电极夹具4进行吹扫冷却，冷却气体氮气。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构、方法等均属于本发明的保护范围。