专利名称：形状记忆组合管件及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种组合管件及其制造工艺，尤其涉及一种形状记忆组合管件及其制造工艺，可用于各个领域的工程管道连接，属于功能材料技术领域。现有技术中，对于复合管一般均采用螺纹卡套连接，如浙江枫叶公司生产的等径三通管接头，规格齐全，工程中应用较多。但这种连接结构十分复杂，如螺纹卡套三通，一共由十个另件组成，安装也较为繁琐；同时外形轮廓庞大，铜卡套与被连接不锈钢颜色不一、影响美观；另外其使用可靠性也较差，特别在安装连接后，受外力作用产生一定挠度或短周期经受振动或承受脉动疲劳载荷时，连接处经常发生泄漏。近年来采用了形状记忆管接头连接，所采用材料具有形状记忆功能，它连接管子在振动载荷条件下能防止泄漏，已成功应用在航空液压管和石油注水管以及城市供水管等方面。这种形状记忆管接头安装操作很方便，只要将事先扩张的形状记忆管接头套上欲连接对装的管端，稍许加热，管接头由于要恢复小口径的状态，于是开始收缩牢固地抱紧管子，达到连接管道的目的。显然，管道记忆连接占用空间小，管道系统外观雅致。直线走向管子用形状记忆管接头连接时，造价也较低，特别是用铁基形状记忆合金管接头时，与其它一般连接方式不相上下。但是这种形状记忆管接头对于弯头、三通和其它管件的连接，由于使用许多管接头或过渡型管件，则提高了记忆连接管件的总体造价。
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种新型结构的形状记忆组合管件及其制造工艺，使之能简化生产和安装工序，降低连接管系总体造价，提高使用可靠性。
为达到这样的目的，本发明的技术方案中采用形状记忆合金作记忆管接头，采用氩气惰性气体保护全周旋焊工艺，使记忆管接头与可焊基管通过连接焊缝相连，在连接焊缝附近的记忆管接头管壁上有一变径带。
本发明的记忆管接头采用形状记忆材料，可以是镍钛合金记忆材料，铜基合金记忆材料，或铁基形状记忆合金等材料，其数量可以是一个，也可以是两个或多个。可焊基管是指可以与记忆管接头焊接的圆柱管或是弯头管或是三通管或是带螺纹圆管或是带四角或带六角的圆管，或是其它异型管。可焊基管与形状记忆管接头的接口形状一致，尺寸对应，与记忆管接头相连，其材料必须保证具有可焊性。连接焊缝通过氩气保护的自动焊、旋弧焊形成。所说的变径带还可以是凹环槽，或凸环台，或收缩坡环，或扩张坡环，用以缓解训练扩径和回复缩径的周围约束，以防止基管刚性对形状记忆行为产生干扰。
本发明的形状记忆组合管件制作过程可按以下步骤进行(1)基管成形利用管内腔油压，借助模具成形，并形成带封闭圆头支管。(2)切削接口采用铣刀片机械切掉支管封闭圆头，形成连接接口。(3)基管导角使用导角机床，切出基管接口外导角。(4)接头导角利用锥铣刀，切出形状记忆管接头端部内导角。(5)装配卡紧利用导角锥面进行定位装配，将管接头插上基管接口并卡紧。(6)旋转保护按焊接圆环平面的垂直心轴，旋转工件并开通氩气，实行惰性气体保护，工件转速10～25转/分。(7)全周旋焊自动控制焊接周期，与旋转周期匹配，达到全周焊接，避免漏焊或叠焊，旋焊电压为11～30V，旋焊电流为110～240A。(8)滚压沟环利用带沟槽的心轴模具，外部滚压成变径带。(9)退火酸洗高于奥氏体逆转变终了温度退火，经过酸洗、磷化、皂化。(10)训练扩孔采用锥形冲头，按管接头方向扩径，然后退出。
本发明具备显著优点，形状记忆组合管件采用焊接一体化和制作工艺组合结构，减少了多零件的装配，可以节省贵重的形状记忆材料，同时简化了基管结构，显著降低了管件的总体造价；可简化安装工序，提高施工效率；由于减少了工程装配连接点，提高了管道连接的安全度，使工程施工更为可靠；结构中利用变径带能定位控制管子深入程度，施工非常方便；形状记忆结构复杂的零件成形很困难，而采用本发明的焊接组合结构，简化了工艺，提高了加工成品率。
为更好地理解本发明的技术方案，以下通过附图和实施例作进一步详细描述。
图1为本发明的形状记忆组合管件结构示意图。
如图所示，形状记忆组合管件由四部分组成记忆管接头1，可焊基管4，连接焊缝3和变径带2，记忆管接头1与可焊基管4通过连接焊缝3相连，可焊基管4与记忆管接头1的接口对应，两者具有可焊性，连接焊缝3附近记忆管接头1管壁上有变径带2。
连接焊缝3通过钨极氩气保护焊形成，变径带2用于缓解训练扩径和回复缩径的周围约束，防止基管刚性对形状记忆行为产生干扰，记忆管接头1采用形状记忆材料制成，可以是镍钛合金记忆材料，或铜基合金记忆材料，或铁基形状记忆合金材料等。
实施例1管外径为Φ20mm的形状记忆不锈钢复合管件，可焊基管材料为OCr18Ni9Ti，其管壁厚度为1mm，形状记忆管接头采用的不锈钢材料牌号为OCr12Ni6Si5Mn16，管壁厚度为1mm，将形状记忆管接头内导角与可焊基管接口外导角定位装配，旋转工件并开通氩气，实行惰性气体保护自动施焊，工件转速25转/分，旋焊电压24V，旋焊电流110A，利用带沟槽的心轴模具，在管接头外部滚压变径带。退火工艺为600℃,30min，锥形冲头锥角30°，扩径变形8％。组合管件获得良好焊缝。
实施例2管外径为Φ25mm的形状记忆不锈钢复合管件，其管壁厚度为1mm，可焊基管材料及形状记忆管接头材料同实施例1，利用氩气保护自动施焊，工件转速20转/分，旋焊电压11V，旋焊电流197A，其他步骤工艺参数同实施例1。组合管件获得良好焊缝。
实施例3管外径为Φ32mm的形状记忆不锈钢复合管件，其管壁厚度为1.2mm，可焊基管材料及形状记忆管接头材料同实施例1，利用氩气保护自动施焊，工件转速15转/分，旋焊电压12V，旋焊电流220A，其他步骤工艺参数同实施例1。组合管件获得良好焊缝。
实施例4管外径为Φ50mm的形状记忆不锈钢复合管件，其管壁厚度为1.5mm，可焊基管材料及形状记忆管接头材料同实施例1，利用氩气保护自动施焊，工件转速10转/分，旋焊电压30V，旋焊电流120A，其他步骤工艺参数同实施例1。组合管件获得良好焊缝。
本发明结构简单，制造方便，使用可靠，外形美观，可广泛用于石油、化工、机械、航空、食品、制药、建筑等多个领域的管道连接。
权利要求
1.一种形状记忆组合管件，其特征在于采用形状记忆材料作记忆管接头(1)，记忆管接头(1)与可焊基管(4)的接口对应，并通过连接焊缝(3)相连，连接焊缝(3)附近记忆管接头(1)的管壁上有变径带(2)。
2.如权利要求1所说的形状记忆组合管件，其特征在于记忆管接头(1)采用的形状记忆材料可以是镍钛合金记忆材料，铜基合金记忆材料，或铁基形状记忆合金等材料，其数量可以是一个，也可以是两个或多个。
3.如权利要求1所说的形状记忆组合管件，其特征在于可焊基管(4)可以是变径圆柱管、弯头管、三通管、带螺纹圆管、带四角或带六角的圆管或其它异型管。
4.如权利要求1所说的形状记忆组合管件，其特征在于所说的变径带(2)还可以是凹环槽或凸环台或收缩坡环或扩张坡环。
5.一种形状记忆组合管件的制造工艺，其特征在于将形状记忆管接头内导角与可焊基管接口外导角定位装配，旋转工件并开通氩气，实行惰性气体保护，工件转速10～25转/分，旋焊电压为11～30V，旋焊电流为110～240A，并在管接头外部滚压变径带，退火酸洗，按管接头方向扩径后退出。
全文摘要
一种形状记忆组合管件,采用氩气保护全周旋焊工艺,使记忆管接头与可焊基管通过连接焊缝相连,连接焊缝附近管壁上有变径带,用于缓解训练扩径和回复缩径时周围产生的约束,防止基管刚性影响形状记忆行为。本发明结构简单,可节省贵重的形状记忆材料,显著降低管件的总体造价,提高了管道连接可靠性,可广泛用于石化、机械、航空、建筑等各个领域的管道连接。
文档编号F16L13/02GK1299025SQ0013519
公开日2001年6月13日 申请日期2000年12月28日 优先权日2000年12月28日
发明者刘文西, 陈金铭, 董治中 申请人:刘文西