压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置及成形方法与流程

本发明涉及一种金属管件塑性连接领域，特别是一种压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置及成形方法。

背景技术：

电磁脉冲成形的基本原理是利用强磁场产生的电磁力来加工管件，其一般回路工作流程为：先通过充电回路对脉冲电容器组进行充电，电容器储能达到预计值后进行放电，这时成形线圈中将流过快速变化的电流，空间内会形成瞬变磁场，在靠近线圈的金属管件内产生涡流，因而金属管件会在电磁力的作用下产生形变。

在使用电磁脉冲成形技术进行管件的连接时，往往是通过使外管径向压缩变形后压在内管上来获得连接效果。但是如果放电能量足够，高电磁力带来的快速形变会使得两根管件之间获得分子水平上的连接，达到类似于固相焊接的连接状态。

目前，在电缆中间接头制作的过程中，采用的方法是使用液压钳将导体连接管压接到电缆线芯上，如图8所示，在导体连接管上选取靠近两端和中央的四个位置，使用六边形孔模具进行压缩。这样得到的压接效果并不好，会使得压接成品的接触电阻过大，而如果使用电磁脉冲成形技术来获得类似于焊接的连接效果，则会改善这一情况。

专利cn105965184a、cn107283041a和cn101905375a中都描述了一种使用螺线管线圈和集磁器配合使用来焊接管件的加工系统，但是这些专利中所用的线圈和集磁器都是整体式的，在实际加工过程中会出现难以将加工完成后的工件取出的情况，比如管件延伸长度很长或者管件延伸处的直径要大于加工线圈内径。

专利ep1024912r1中描述了一种由单匝线圈和一个感应环叠在一起的加工线圈系统，用于对电缆接头进行加工。该发明中的两块线圈可以打开一定的角度，并且还包含一个便于放入和取出电缆接头的弹簧系统，但是由于只有一个加工孔，只能用于对电缆终端接头的加工，而无法满足对电缆中间接头加工的要求。

专利cn106425191a中描述了一种使用电磁脉冲成形技术来焊接管件的线圈系统，该专利中考虑到为方便加工完成后将试件取出，将一个螺线管线圈沿一个过其轴线的面切成两半，这样便可以将两部分线圈打开放入、取出加工件。但是由于线圈匝数多、每匝之间间距小，而且加工过程还会使得线圈产生变形，在实际应用中要将各匝完好地对应拼接是很困难的。而由于在加工过程中，每匝的连接处都会流过百千安级的大电流，一旦出现接触不良的部分就容易发生打火的现象，对设备和操作人员存在安全隐患，因此这个方法并不实用。

在使用电磁脉冲成形技术进行电缆中间接头的连接时，由于这是为了将两根较长的电缆连接起来而进行的工序，因此接头两端都会有很长的电缆向外延伸的部分；而且由于电缆线芯外一般会包裹有很厚的绝缘层和屏蔽层，因此除了为加工所剥开的线芯部分外，电缆中间接头向外延伸部分的直径远大于加工区域的孔径，实际应用的线圈必须能够方便而有效地拆分和组装，以便加工件的放入和取出。

同时，由于电缆中间接头的制作是将两端的电缆线芯通过一根导体连接管压接在一起，因此为提高加工效率，实际上同时需要压接的部位有两处，这也是需要考虑的一个问题。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现要素：

为解决上述现有技术的不足之处，本发明提供一种压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置及成形方法，可以将上下两块线圈拆分后放入、取出加工产品，方便有效；采用两个储能电容器组分别对两个线圈提供脉冲电流，可以获得更大的电磁力；同时，本发明中的线圈还能同时对导体连接管与两端电缆线芯的连接部位进行压接，加工效率更高。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

本发明的一个方面，一种压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置包括，

第一支承件和第二支承件，用于支承的第一支承件和第二支承件竖直布置，

上绝缘紧固板，其可移动地连接在第一支承件和第二支承件的上端且保持水平，

第一储能电容器，其用于提供脉冲电流，

第一脉冲触发装置，其串联所述第一储能电容器，

上盘形线圈，连接在所述上绝缘紧固板底面的上盘形线圈包括连接第一脉冲触发装置的第一输入端和连接第一储能电容器的第一输出端，上盘形线圈的底面设有第一凹槽，所述第一凹槽的中心线通过上盘形线圈的圆心，上盘形线圈的线圈在第一方向上绕制，上盘形线圈的圆心位置设有无绕制线圈的第一空白区域，

上绝缘层，其设在所述上盘形线圈的底面，

下绝缘紧固板，其可移动地连接在第一支承件和第二支承件的下端且保持水平，

第二储能电容器，其用于提供脉冲电流，

第二脉冲触发装置，其串联所述第二储能电容器，

下盘形线圈，连接在所述下绝缘紧固板顶面的下盘形线圈包括连接第二脉冲触发装置的第二输入端和连接第二储能电容器的第二输出端，下盘形线圈的顶面设有第二凹槽，所述第二凹槽的中心线通过下盘形线圈的圆心，下盘形线圈的线圈在相反于第一方向的第二方向上绕制，下盘形线圈的圆心位置设有无绕制线圈的第二空白区域，

下绝缘层，其设在所述下盘形线圈的顶面，

上盘形线圈和下盘形线圈相对布置，第一凹槽和第二凹槽拼成容纳电缆中间接头连接管的容纳槽，第一空白区域、第二空白区域以及电缆中间接头连接区域均对齐，放电时，上下盘形线圈去除第一和第二空白区域的相对区域周围导体内形成等效环流。

在所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置中，第一凹槽和第二凹槽的截面直径和高度相同，容纳槽为圆柱形槽。

在所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置中，第一支承件和第二支承件的外表面分别设有外螺纹，上绝缘紧固板和下绝缘紧固板螺纹连接所述第一支承件和第二支承件。

在所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置中，所述上盘形线圈和下盘形线圈的线圈匝数相同且每匝之间的间距相同。

在所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置中，上绝缘紧固板和/或下绝缘紧固板可拆卸连接所述第一支承件和第二支承件。

在所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置中，所述第一支承件和第二支承件均为螺丝杆。

在所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置中，电磁脉冲成形装置包括用于测量电磁力的电磁传感器和用于同步启动第一脉冲触发装置与第二脉冲触发装置的开关。

在所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置中，上盘形线圈生成的磁场方向和下盘形线圈生成的磁场方向在轴线上相反。

在所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置中，所述第一储能电容器和/或第二储能电容器为多个储能电容的组合。

根据本发明的另一方面，一种利用所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的成形方法步骤包括：

第一步骤中，上绝缘紧固板可移动地连接在第一支承件和第二支承件的上端且保持水平，下绝缘紧固板可移动地连接在第一支承件和第二支承件的下端且保持水平，使得上盘形线圈和下盘形线圈相对布置，第一凹槽和第二凹槽拼成容纳电缆中间接头连接管的容纳槽，第一空白区域、所述第二空白区域以及电缆中间接头连接区域均对齐，

第二步骤中，第一输入端连接第一脉冲触发装置，第一脉冲触发装置连接第一储能电容器，第一输出端连接第一储能电容器以形成第一回路，第二输入端连接第二脉冲触发装置，第二脉冲触发装置连接第二储能电容器，第二输出端连接第二储能电容器以形成第二回路，

第三步骤中，在容纳槽中插入电缆中间接头连接管，将第一电缆线芯和第二电缆线芯插入电缆中间接头连接管，第一脉冲触发装置和第二脉冲触发装置分别控制第一回路和第二回路放电，上下盘形线圈去除第一和第二空白区域的相对区域内加工电缆中间接头连接管。

本发明的上盘形线圈的底面和下盘形线圈的顶面，分别以对应面的直径为轴线开出一个半圆柱形的凹槽，两个半圆柱凹槽的截面直径和高度相同，将两个盘形线圈叠放在一起时可以拼成一个完整的圆柱形空槽，这个空槽就是用来放置加工件的工作区。由于盘形线圈的中心处存在着一个没有绕制线圈的空白区域，因而整个工作区从长度上被其分为了两部分。由于上下两个盘形线圈的绕向相反，加工时脉冲电流流向也相反，同时由于集肤效应和临近效应的作用，电流密度主要分布在上盘形线圈的底部和下盘形线圈的顶部，因此，在两块盘形线圈中间的工作区周围形成了一圈等效的顺时针方向的环流，通过其产生的瞬变磁场和导体连接管在这个磁场中感应出的涡流，就可以形成电磁脉冲成形加工所需要的电磁力。由于两个工作区形成的磁场与盘形线圈轴线的相对方向是一样的(同时指向轴线或者同时从轴线指向外)，而两个工作区在空间位置上是关于轴线对称的，因此两个工作区产生的磁场方向是相反的。在加工过程中，这两个工作区可以分别对导体连接管的两端施加电磁力。由于电磁脉冲成形时会对加工件产生很大的电磁力，成形线圈也会受到相应的反作用力，因此需要使用两块绝缘材料制成的紧固板将线圈压紧固定好。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的上盘形线圈的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的下盘形线圈的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的脉冲电流流向示意图；

图5是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的成形方法的步骤示意图；

图6是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的加工前的剖面示意图；

图7是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的加工后的剖面示意图；

图8是现有技术的压接电缆中间接头连接管压接后的结构示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图1至附图8更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

图8是现有技术的压接电缆中间接头连接管压接后的结构示意图，如图8所示，液压钳压接后电缆中间接头连接管22变形的部分，由于模具一般为六边形通孔，压接部分外轮廓为六边形，存在容易导致电场集中的突出结构，且压接成品的接触电阻也会较大，本发明克服了这些缺陷。为了更好地理解，图1是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的结构示意图，如图1所示一种压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置包括，

第一支承件15和第二支承件16，用于支承的第一支承件15和第二支承件16竖直布置，

上绝缘紧固板13，其可移动地连接在第一支承件15和第二支承件16的上端且保持水平，

第一储能电容器1，其用于提供脉冲电流，

第一脉冲触发装置3，其串联所述第一储能电容器1，

图2是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的上盘形线圈的结构示意图，如图所示，上盘形线圈5，连接在所述上绝缘紧固板13底面的上盘形线圈5包括连接第一脉冲触发装置3的第一输入端9和连接第一储能电容器1的第一输出端9，上盘形线圈5的底面设有第一凹槽18，所述第一凹槽18的中心线通过上盘形线圈5的圆心，上盘形线圈5的线圈在第一方向上绕制，上盘形线圈1的圆心位置设有无绕制线圈的第一空白区域19，

上绝缘层7，其设在所述上盘形线圈5的底面，

下绝缘紧固板14，其可移动地连接在第一支承件15和第二支承件16的下端且保持水平，

第二储能电容器2，其用于提供脉冲电流，

第二脉冲触发装置4，其串联所述第二储能电容器2，

图3是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的下盘形线圈的结构示意图，如图所示，下盘形线圈6，连接在所述下绝缘紧固板14顶面的下盘形线圈6包括连接第二脉冲触发装置4的第二输入端10和连接第二储能电容器2的第二输出端12，下盘形线圈6的顶面设有第二凹槽20，所述第二凹槽20的中心线通过下盘形线圈6的圆心，下盘形线圈6的线圈在相反于第一方向的第二方向上绕制，下盘形线圈6的圆心位置设有无绕制线圈的第二空白区域21，

下绝缘层8，其设在所述下盘形线圈6的顶面，

上盘形线圈5和下盘形线圈6相对布置，第一凹槽18和第二凹槽20拼成容纳电缆中间接头连接管22的容纳槽23，第一空白区域19、第二空白区域21以及电缆中间接头连接区域24均对齐，放电时，上下盘形线圈去除第一和第二空白区域的区域25周围导体内形成等效环流。

图4是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的脉冲电流流向示意图，通过装置产生的瞬变磁场和导体连接管在这个磁场中感应出的涡流，就可以形成电磁脉冲成形加工所需要的电磁力，由于两个工作区形成的磁场与盘形线圈轴线的相对方向是一样的同时指向轴线或者同时从轴线指向外，而两个工作区在空间位置上是关于轴线对称的，因此两个工作区产生的磁场方向是相反的。在加工过程中，这两个工作区可以分别对导体连接管的两端施加电磁力。

本发明所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的优选实施例中，第一凹槽18和第二凹槽20的截面直径和高度相同，容纳槽23为圆柱形槽。

本发明所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的优选实施例中，第一支承件15和第二支承件16的外表面分别设有外螺纹，上绝缘紧固板13和下绝缘紧固板14螺纹连接所述第一支承件15和第二支承件16。

本发明所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的优选实施例中，所述上盘形线圈5和下盘形线圈6的线圈匝数相同且每匝之间的间距相同。

本发明所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的优选实施例中，上绝缘紧固板13和/或下绝缘紧固板14可拆卸连接所述第一支承件15和第二支承件16。

本发明所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的优选实施例中，所述第一支承件15和第二支承件16均为丝杆。

本发明所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的优选实施例中，所述电磁脉冲成形装置包括用于测量电磁力的电磁传感器和用于同步启动第一脉冲触发装置3与第二脉冲触发装置4的开关。

本发明所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的优选实施例中，上盘形线圈5生成的磁场方向和下盘形线圈6生成的磁场方向在轴线上相反。

本发明所述的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的优选实施例中，所述第一储能电容器1和/或第二储能电容器2为多个储能电容的组合。

图5是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的成形方法的步骤示意图，其步骤包括：

第一步骤s1中，上绝缘紧固板13可移动地连接在第一支承件15和第二支承件16的上端且保持水平，下绝缘紧固板14可移动地连接在第一支承件15和第二支承件16的下端且保持水平，使得上盘形线圈5和下盘形线圈6相对布置，第一凹槽18和第二凹槽20拼成容纳电缆中间接头连接管的容纳槽23，第一空白区域19、所述第二空白区域21以及电缆中间接头连接区域24均对齐，

第二步骤s2中，第一输入端9连接第一脉冲触发装置3，第一脉冲触发装置3连接第一储能电容器1，第一输出端11连接第一储能电容器1以形成第一回路，第二输入端10连接第二脉冲触发装置4，第二脉冲触发装置4连接第二储能电容器2，第二输出端12连接第二储能电容器2以形成第二回路，

第三步骤s3中，在容纳槽23中插入电缆中间接头连接管22，将第一电缆线芯26和第二电缆线芯27插入电缆中间接头连接管22，图6是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的加工前的剖面示意图，具体参见图6，第一脉冲触发装置3和第二脉冲触发装置4分别控制第一回路和第二回路放电，上下盘形线圈去除第一和第二空白区域的相对区域25内加工电缆中间接头连接管22。图7是根据本发明一个实施例的压接电缆中间接头连接管的电磁脉冲成形装置的加工后的剖面示意图，具体参见图7。

为了进一步理解本发明，在一个实施例中，在加工时，按照如下步骤实现：

步骤一，将上下盘形线圈5和6按照对应的位置摆放好，并使用两块绝缘紧固板13和14将线圈固定好。

步骤二，将充放电的第一和第二回路连接好，包括将第一储能电容器1、第一脉冲触发模块3与上盘形线圈5的第一输入端9和第一输出端11连接成第一回路，以及将第二储能电容器2、第二脉冲触发模块4与上盘形线圈6的第二输入端10和第二输出端12连接成第二回路。

步骤三，在容纳槽23内插入导体连接管22，并将两端的电缆线芯26和27插入导体连接管22。

步骤四，给储能电容组1和2充电，达到预计储能量后，通过脉冲触发模块3和4控制电容放电。

步骤五，将充放电电路拆除，并将上下绝缘紧固板拆下，打开上下盘形线圈，取出加工完成的电缆中间接头。

本发明将试件放入容纳槽后使电容器对盘形线圈放电，在区域25内形成瞬变磁场，使得电缆中间接头连接管22中感应出反向涡流并受到电磁力的作用而发生形变，冲压内管达到连接作用。本发明中，管材连接完成后，可以不受其延伸部分尺寸的影响方便地取出。在本发明中，加工区域存在两个电磁压力中心，可以对一个连接管的两端同时进行加工。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。