CN107096989A - 一种双向加载式管件电磁焊接方法与装置 - Google Patents
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Abstract
一种双向加载式管件电磁焊接方法与装置，电容电源通过放电开关给胀形线圈和压缩线圈放电产生脉冲电流，胀形线圈与内管件之间的径向电磁力驱动内管件发生胀形，压缩线圈与外管件之间的径向电磁力驱动外线圈发生压缩，内管件与外管件同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。胀形线圈与内管件之间可设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环；压缩线圈与外管件之间亦可设置多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环。本发明同时还公开了一种双向加载式管件电磁焊接装置，根据焊接接头结构不同，双向加载式管件电磁焊接装置可分为均匀式管件电磁焊接装置、锁扣式管件电磁焊接装置、内凸式管件电磁焊接装置、内凹式管件电磁焊接装置等。本发明可实现不同焊接接头结构形式的电磁焊接；采用多匝相互绝缘的自闭合软铜环，可有效提供能量利用率，提高成形效率。
Description
技术领域
本发明属于金属焊接领域，特别涉及一种双向电磁压缩式管件焊接方法与装置，主要用于金属管件的焊接。
背景技术
管件电磁焊接是一种固相焊接技术，可以用于异种金属之间的焊接，且焊接过程极短，焊接在微秒级时间内完成；焊接工序接头气密性好，耐腐蚀性好，具有广阔的应用前景。然而，现有管件电磁焊接存在某些问题制约了该技术的发展。
现有金属管件电磁焊接方法，通常仅在一侧施加电磁力，如在外管件施加电磁压缩力实现管件电磁焊接，这就导致电磁焊接的强度不够；此外，目前电磁力的施加主要依靠驱动线圈或集磁器，电磁耦合效率低，且电磁力分布可控性差，导致电磁焊接接头结构单一。
如中国专利“薄壁金属管路磁脉冲连接方法与接头结构（CN 101905375 A）”公开了一种薄壁金属管路磁脉冲连接方法，采用线圈-集磁器复合型感应器或线圈感应器与电磁脉冲成形设备连接，可以对多种金属材料及各种结构形状的管路进行磁脉冲连接。该电磁焊接方法仅在外管件施加电磁压力，仅外管件主动变形，导致焊接接头形式单一；同时，采用集磁器只是将大的能量用在小的管件上，并没用从本质上提高成形效率。
发明内容
为此，本发明提出一种双向加载式管件电磁焊接方法与装置，其目的是在提高管件电磁焊接强度的同时，通过设计不同的胀形线圈和压缩线圈或不同分布的多匝相互绝缘的自闭合软铜环，可实现不同焊接接头结构形式的电磁焊接；此外，采用多匝相互绝缘的自闭合软铜环，可有效提供能量利用率，提高成形效率。
本发明采取的技术方案为：
一种双向加载式管件电磁焊接方法，电容电源通过放电开关给胀形线圈和压缩线圈放电，产生脉冲电流；胀形线圈与内管件之间的径向电磁力，驱动内管件发生胀形；压缩线圈与外管件之间的径向电磁力，驱动外线圈发生压缩，内管件与外管件同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。
一种双向加载式管件电磁焊接方法，包括以下步骤：
步骤一，将预焊接的内管件焊接区域外表面清洗干净并打磨光滑，将预焊接的外管件焊接区域内表面清洗干净并打磨光滑；
步骤二，将处理好的内管件与外管件同轴放置，并将焊接区域在轴向重叠放置；
步骤三，在内管件内部放置胀形线圈，在外管件外侧放置压缩线圈；
步骤四，将电容电源、放电开关、胀形线圈、压缩线圈串联，电容电源通过放电开关给胀形线圈和压缩线圈放电，产生脉冲电流；
步骤五，胀形线圈与内管件之间的径向电磁力，驱动内管件发生胀形；压缩线圈与外管件之间的径向电磁力，驱动外线圈发生压缩；内管件与外管件同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。
根据焊接接头结构不同，可分为均匀式管件电磁焊接方法、锁扣式管件电磁焊接方法、内凸式管件电磁焊接方法及内凹式管件电磁焊接方法。
一种双向加载式管件电磁焊接方法，根据不同焊接接头结构，设置不同的胀形线圈与压缩线圈，以实现不同电磁胀力和电磁压力分布；适用于高电导率的铜、铝、铁及其合金管件的电磁焊接。
一种双向加载式管件电磁焊接方法，根据不同焊接接头结构，胀形线圈与内管件之间设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环；压缩线圈与外管件之间设置多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环，以实现不同电磁胀力和电磁压力分布；适用于所有金属管件的电磁焊接。
一种双向加载式管件电磁焊接装置，根据焊接接头结构不同，可分为均匀式管件电磁焊接装置、锁扣式管件电磁焊接装置、内凸式管件电磁焊接装置、内凹式管件电磁焊接装置等。
一种均匀式管件电磁焊接装置，包括电容电源、放电开关、为内管件提供电磁胀形的胀形线圈、为外管件提供电磁压缩的压缩线圈；
未设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环时，胀形线圈和压缩线圈在预焊接的焊接区域内轴向均匀分布；
设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环时，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环在焊接区域内轴向均匀分布。
一种锁扣式管件电磁焊接装置，包括电容电源、放电开关、为内管件提供电磁胀形的胀形线圈、为外管件提供电磁压缩的压缩线圈；
未设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环时，胀形线圈设置在预焊接的焊接区域内管件外端部，压缩线圈在预焊接的焊接区域外管件外端部；
设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环时，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环设置在预焊接的焊接区域内管件外端部，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环设置在预焊接的焊接区域外管件外端部。
一种内凸式管件电磁焊接装置，包括电容电源、放电开关、为内管件提供电磁胀形的胀形线圈、为外管件提供电磁压缩的压缩线圈；
未设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环时，胀形线圈设置在预焊接的焊接区域内管件中部，压缩线圈在预焊接的焊接区域外管件两端；
设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环时，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环设置在预焊接的焊接区域内管件中部，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环设置在预焊接的焊接区域外管件两端。
一种内凹式管件电磁焊接装置，包括电容电源、放电开关、为内管件提供电磁胀形的胀形线圈、为外管件提供电磁压缩的压缩线圈；
未设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环时，胀形线圈设置在预焊接的焊接区域内管件两端，压缩线圈在预焊接的焊接区域外管件中部；
设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环时，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环设置在预焊接的焊接区域内管件两端，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环设置在预焊接的焊接区域外管件中部。
本发明一种双向加载式管件电磁焊接方法与装置，优点在于：
1．本发明实现了双向加载式管件电磁焊接，内管件发生胀形、外管件发生压缩，内管件与外管件同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接；较现有单向加载而言双向变形能改善焊接强度。
2．本发明通过设计不同的胀形线圈和压缩线圈，可实现不同焊接接头结构形式的电磁焊接。
3.本发明中的多匝相互绝缘的自闭合软铜环，可有效提高电磁耦合效率。
附图说明
图1为双向加载式管件电磁焊接装置示意图。
图1(a)为均匀式管件电磁焊接装置示意图。
图1(b)为锁扣式管件电磁焊接装置示意图。
图1(c)为内凸式管件电磁焊接装置示意图。
图1(d)为内凹式管件电磁焊接装置示意图。
图2为带自闭合软铜环的双向加载式管件电磁焊接装置示意图。
图2(a)为带自闭合软铜环的均匀式管件电磁焊接装置示意图。
图2(b)为带自闭合软铜环的锁扣式管件电磁焊接装置示意图。
图2(c)为带自闭合软铜环的内凸式管件电磁焊接装置示意图。
图2(d)为带自闭合软铜环的内凹式管件电磁焊接装置示意图。
图3为双向加载式管件电磁焊接接头结构示意图。
图3(a)为均匀式管件电磁焊接接头结构示意图。
图3(b)为锁扣式管件电磁焊接接头结构示意图。
图3(c)为内凸式管件电磁焊接接头结构示意图。
图3(d)为内凹式管件电磁焊接接头结构示意图。
其中：1.内管件；2.外管件；3. 压缩线圈；4. 胀形线圈；5. 焊接区域；51. 焊接区域内管件外端部；52. 焊接区域外管件外端部；53. 焊接区域内管件中部、焊接区域外管件中部；6. 多匝相互绝缘的自闭合软铜环；61. 多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环；62. 多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环。
具体实施方式
一种双向加载式管件电磁焊接方法，电容电源通过放电开关给胀形线圈4和压缩线圈3放电，产生脉冲电流；胀形线圈4与内管件1之间的径向电磁力，驱动内管件1发生胀形；压缩线圈3与外管件2之间的径向电磁力，驱动外线圈发生压缩，内管件1与外管件2同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。
一种双向加载式管件电磁焊接方法，根据不同焊接接头结构，设置不同的胀形线圈4与压缩线圈3，以实现不同电磁胀力和电磁压力分布；适用于高电导率的铜、铝、铁及其合金管件的电磁焊接。
一种双向加载式管件电磁焊接方法，根据不同焊接接头结构，胀形线圈4与内管件1之间设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1；压缩线圈3与外管件2之间设置多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2，以实现不同电磁胀力和电磁压力分布；适用于所有金属管件的电磁焊接。
多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1，包括至少两匝以上自闭合软铜环，其中铜环内径紧贴胀形线圈4的外径，铜环外径小于内管件1的内径。
多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2，包括至少两匝以上自闭合软铜环，其中铜环外径紧贴压缩线圈3的内径，铜环内径大于外管件2的外径。
根据焊接接头结构不同，本发明一种双向加载式管件电磁焊接装置，可分为均匀式管件电磁焊接装置、锁扣式管件电磁焊接装置、内凸式管件电磁焊接装置、内凹式管件电磁焊接装置。
实施例1：
一种均匀式管件电磁焊接装置，包括电容电源、放电开关、为内管件1提供电磁胀形的胀形线圈4、为外管件2提供电磁压缩的压缩线圈3；
未设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2时，胀形线圈4和压缩线圈3在预焊接的焊接区域内轴向均匀分布；
设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2时，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2在焊接区域内轴向均匀分布。
“均匀式管件电磁焊接方法”实施方案：
均匀式管件电磁焊接方法实施方案按照图1（a）布置。一，将预焊接的内管件焊接区域外表面清洗干净并打磨光滑，将预焊接的外管件焊接区域内表面清洗干净并打磨光滑；二，将处理好的内管件与外管件同轴放置，并将焊接区域在轴向重叠放置；三，按照焊接区域的轴向长度绕制胀形线圈和压缩线圈，胀形线圈的外径与内管件内径配合，压缩线圈内径与外管件外径配合，并将胀形线圈放置于内管件内部，将压缩线圈放置于外管件外侧；四，将电容电源、放电开关、胀形线圈、压缩线圈串联，电容电源通过放电开关给胀形线圈和压缩线圈放电产生脉冲电流；五，胀形线圈与内管件之间的径向电磁力驱动内管件发生胀形，压缩线圈与外管件之间的径向电磁力驱动外线圈发生压缩，内管件与外管件同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。最终均匀式管件电磁焊接后的焊接接头结构如图3（a）所示。
“带自闭合软铜环的均匀式管件电磁焊接方法”实施方案:
带自闭合软铜环的均匀式管件电磁焊接方法实施方案按照图2（a）布置。一，将预焊接的内管件焊接区域外表面清洗干净并打磨光滑，将预焊接的外管件焊接区域内表面清洗干净并打磨光滑；二，将处理好的内管件与外管件同轴放置，并将焊接区域在轴向重叠放置；三，按照焊接区域的轴向长度绕制胀形线圈和压缩线圈，同时采用铜编织线制作多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和压缩自闭合软铜环，胀形线圈的外径与多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环内径配合，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环外径与内管件内径配合，压缩线圈内径与多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环外径配合，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环内径与外管件外径配合，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和压缩自闭合软铜环在焊接区域均匀分布，并将胀形线圈、多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环放置于内管件内部，将压缩线圈、多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环放置于外管件外侧；四，将电容电源、放电开关、胀形线圈、压缩线圈串联，电容电源通过放电开关给胀形线圈和压缩线圈放电产生脉冲电流；五，胀形线圈与多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环之间的径向电磁力驱动多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环加速，并驱动内管件发生胀形，压缩线圈与多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环之间的径向电磁力驱动多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环加速，并驱动外管件发生压缩，内管件与外管件同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。最终带自闭合软铜环的均匀式管件电磁焊接后的焊接接头结构如图3（a）所示。
实施例2：
一种锁扣式管件电磁焊接装置，包括电容电源、放电开关、为内管件1提供电磁胀形的胀形线圈4、为外管件2提供电磁压缩的压缩线圈3；
未设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2时，胀形线圈4设置在预焊接的焊接区域内管件外端部，压缩线圈3在预焊接的焊接区域外管件外端部；
设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2时，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1设置在预焊接的焊接区域内管件外端部，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2设置在预焊接的焊接区域外管件外端部。
“锁扣式管件电磁焊接方法”实施方案:
锁扣式管件电磁焊接方法实施方案按照图1（b）布置。一，将预焊接的内管件焊接区域外表面清洗干净并打磨光滑，将预焊接的外管件焊接区域内表面清洗干净并打磨光滑；二，将处理好的内管件与外管件同轴放置，并将焊接区域在轴向重叠放置；三，按照焊接区域的轴向长度的1/2或更小的尺寸绕制胀形线圈和压缩线圈，胀形线圈的外径与内管件内径配合，压缩线圈内径与外管件外径配合，并将胀形线圈放置于焊接区域内管件外端部，将压缩线圈放置于焊接区域外管件外端部；四，将电容电源、放电开关、胀形线圈、压缩线圈串联，电容电源通过放电开关给胀形线圈和压缩线圈放电产生脉冲电流；五，胀形线圈与内管件之间的径向电磁力驱动内管件发生胀形，压缩线圈与外管件之间的径向电磁力驱动外线圈发生压缩，内管件与外管件同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。最终锁扣式管件电磁焊接后的焊接接头结构如图3（b）所示。
“带自闭合软铜环的锁扣式管件电磁焊接方法”实施方案:
带自闭合软铜环的锁扣式管件电磁焊接方法实施方案按照图2（b）布置。一，将预焊接的内管件焊接区域外表面清洗干净并打磨光滑，将预焊接的外管件焊接区域内表面清洗干净并打磨光滑；二，将处理好的内管件与外管件同轴放置，并将焊接区域在轴向重叠放置；三，按照焊接区域的轴向长度绕制胀形线圈和压缩线圈，同时采用铜编织线制作多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和压缩自闭合软铜环，胀形线圈的外径与多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环内径配合，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环外径与内管件内径配合，压缩线圈内径与多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环外径配合，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环内径与外管件外径配合，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环分布在内管件焊接区域外端部，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环分布在外管件焊接区域外端部，并将胀形线圈、多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环放置于内管件内部，将压缩线圈、多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环放置于外管件外侧；四，将电容电源、放电开关、胀形线圈、压缩线圈串联，电容电源通过放电开关给胀形线圈和压缩线圈放电产生脉冲电流；五，胀形线圈与多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环之间的径向电磁力驱动多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环加速，并驱动内管件发生胀形，压缩线圈与多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环之间的径向电磁力驱动多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环加速，并驱动外管件发生压缩，内管件与外管件同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。最终带自闭合软铜环的锁扣式管件电磁焊接后的焊接接头结构如图3（b）所示。
实施例3：
一种内凸式管件电磁焊接装置，包括电容电源、放电开关、为内管件1提供电磁胀形的胀形线圈4、为外管件2提供电磁压缩的压缩线圈3；
未设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2时，胀形线圈4设置在预焊接的焊接区域内管件中部，压缩线圈3在预焊接的焊接区域外管件两端；
设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2时，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1设置在预焊接的焊接区域内管件中部，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2设置在预焊接的焊接区域外管件两端。
“内凸式管件电磁焊接方法”实施方案：
内凸式管件电磁焊接方法实施方案按照图1（c）布置。一，将预焊接的内管件焊接区域外表面清洗干净并打磨光滑，将预焊接的外管件焊接区域内表面清洗干净并打磨光滑；二，将处理好的内管件与外管件同轴放置，并将焊接区域在轴向重叠放置；三，绕制胀形线圈和压缩线圈，其中胀形线圈的长度不超过焊接区域轴向长度的1/2,压缩线圈的轴向长度与焊接区域一致，但其中间没有绕组，胀形线圈的外径与内管件内径配合，压缩线圈内径与外管件外径配合，并将胀形线圈放置于焊接区域内管件中部，将压缩线圈放置于焊接区域外管件两端；四，将电容电源、放电开关、胀形线圈、压缩线圈串联，电容电源通过放电开关给胀形线圈和压缩线圈放电产生脉冲电流；五，胀形线圈与内管件之间的径向电磁力驱动内管件发生胀形，压缩线圈与外管件之间的径向电磁力驱动外线圈发生压缩，内管件与外管件同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。最终内凸式管件电磁焊接后的焊接接头结构如图3（c）所示。
“带自闭合软铜环的内凸式管件电磁焊接方法”实施方案：
带自闭合软铜环的内凸式管件电磁焊接方法实施方案按照图2（c）布置。一，将预焊接的内管件焊接区域外表面清洗干净并打磨光滑，将预焊接的外管件焊接区域内表面清洗干净并打磨光滑；二，将处理好的内管件与外管件同轴放置，并将焊接区域在轴向重叠放置；三，按照焊接区域的轴向长度绕制胀形线圈和压缩线圈，同时采用铜编织线制作多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和压缩自闭合软铜环，胀形线圈的外径与多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环内径配合，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环外径与内管件内径配合，压缩线圈内径与多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环外径配合，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环内径与外管件外径配合，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环分布在内管件焊接区域中部，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环分布在外管件焊接区域两端，并将胀形线圈、多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环放置于内管件内部，将压缩线圈、多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环放置于外管件外侧；四，将电容电源、放电开关、胀形线圈、压缩线圈串联，电容电源通过放电开关给胀形线圈和压缩线圈放电产生脉冲电流；五，胀形线圈与多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环之间的径向电磁力驱动多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环加速，并驱动内管件发生胀形，压缩线圈与多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环之间的径向电磁力驱动多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环加速，并驱动外管件发生压缩，内管件与外管件同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。最终带自闭合软铜环的内凸式管件电磁焊接后的焊接接头结构如图3（c）所示。
实施例4：
一种内凹式管件电磁焊接装置，包括电容电源、放电开关、为内管件1提供电磁胀形的胀形线圈4、为外管件2提供电磁压缩的压缩线圈3；
未设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2时，胀形线圈4设置在预焊接的焊接区域内管件两端，压缩线圈3在预焊接的焊接区域外管件中部；
设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2时，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环6.1设置在预焊接的焊接区域内管件两端，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环6.2设置在预焊接的焊接区域外管件中部。
“内凹式管件电磁焊接方法”实施方案：
内凹式管件电磁焊接方法实施方案按照图1（d）布置。一，将预焊接的内管件焊接区域外表面清洗干净并打磨光滑，将预焊接的外管件焊接区域内表面清洗干净并打磨光滑；二，将处理好的内管件与外管件同轴放置，并将焊接区域在轴向重叠放置；三，绕制胀形线圈和压缩线圈，其中压缩线圈的长度不超过焊接区域轴向长度的1/2,胀形线圈的轴向长度与焊接区域一致，但其中间没有绕组，胀形线圈的外径与内管件内径配合，压缩线圈内径与外管件外径配合，并将胀形线圈放置于焊接区域内管件两端，将压缩线圈放置于焊接区域外管件中部；四，将电容电源、放电开关、胀形线圈、压缩线圈串联，电容电源通过放电开关给胀形线圈和压缩线圈放电产生脉冲电流；五，胀形线圈与内管件之间的径向电磁力驱动内管件发生胀形，压缩线圈与外管件之间的径向电磁力驱动外线圈发生压缩，内管件与外管件同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。最终内凹式管件电磁焊接后的焊接接头结构如图3（d）所示。
“带自闭合软铜环的内凹式管件电磁焊接方法”实施方案:
带自闭合软铜环的内凹式管件电磁焊接方法实施方案按照图2（d）布置。一，将预焊接的内管件焊接区域外表面清洗干净并打磨光滑，将预焊接的外管件焊接区域内表面清洗干净并打磨光滑；二，将处理好的内管件与外管件同轴放置，并将焊接区域在轴向重叠放置；三，按照焊接区域的轴向长度绕制胀形线圈和压缩线圈，同时采用铜编织线制作多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环和压缩自闭合软铜环，胀形线圈的外径与多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环内径配合，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环外径与内管件内径配合，压缩线圈内径与多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环外径配合，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环内径与外管件外径配合，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环分布在内管件焊接区域两端，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环分布在外管件焊接区域中部，并将胀形线圈、多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环放置于内管件内部，将压缩线圈、多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环放置于外管件外侧；四，将电容电源、放电开关、胀形线圈、压缩线圈串联，电容电源通过放电开关给胀形线圈和压缩线圈放电产生脉冲电流；五，胀形线圈与多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环之间的径向电磁力驱动多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环加速，并驱动内管件发生胀形，压缩线圈与多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环之间的径向电磁力驱动多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环加速，并驱动外管件发生压缩，内管件与外管件同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。最终带自闭合软铜环的内凹式管件电磁焊接后的焊接接头结构如图3（d）所示。
Claims (9)
1.一种双向加载式管件电磁焊接方法，其特征在于：电容电源通过放电开关给胀形线圈（4）和压缩线圈（3）放电，产生脉冲电流；胀形线圈（4）与内管件（1）之间的径向电磁力，驱动内管件（1）发生胀形；压缩线圈（3）与外管件（2）之间的径向电磁力，驱动外线圈发生压缩，内管件（1）与外管件（2）同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。
2.根据权利要求1所述一种双向加载式管件电磁焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，将预焊接的内管件焊接区域外表面清洗干净并打磨光滑，将预焊接的外管件焊接区域内表面清洗干净并打磨光滑；
步骤二，将处理好的内管件（1）与外管件（2）同轴放置，并将焊接区域在轴向重叠放置；
步骤三，在内管件（1）内部放置胀形线圈（2），在外管件（2）外侧放置压缩线圈（3）；
步骤四，将电容电源、放电开关、胀形线圈（4）、压缩线圈（3）串联，电容电源通过放电开关给胀形线圈（4）和压缩线圈（3）放电，产生脉冲电流；
步骤五，胀形线圈（4）与内管件（1）之间的径向电磁力，驱动内管件（1）发生胀形；压缩线圈（3）与外管件（2）之间的径向电磁力，驱动外线圈发生压缩；内管件（1）与外管件（2）同时发生变形并冲击接触，实现管件焊接。
3.根据权利要求1所述一种双向加载式管件电磁焊接方法，其特征在于：根据不同焊接接头结构，设置不同的胀形线圈（4）与压缩线圈（3）的结构，以实现不同电磁胀力和电磁压力分布；适用于高电导率的铜、铝、铁及其合金管件的电磁焊接。
4.根据权利要求1所述一种双向加载式管件电磁焊接方法，其特征在于：根据不同焊接接头结构，胀形线圈（4）与内管件（1）之间可设置不同分布的多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）；压缩线圈（3）与外管件（2）之间可设置不同分布的多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2），以实现不同电磁胀力和电磁压力分布；适用于所有金属管件的电磁焊接。
5.一种双向加载式管件电磁焊接装置，其特征在于：根据焊接接头结构不同，可分为均匀式管件电磁焊接装置、锁扣式管件电磁焊接装置、内凸式管件电磁焊接装置、内凹式管件电磁焊接装置等。
6.一种均匀式管件电磁焊接装置，其特征在于：包括电容电源、放电开关、为内管件（1）提供电磁胀形的胀形线圈（4）、为外管件（2）提供电磁压缩的压缩线圈（3）；
未设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2）时，胀形线圈（4）和压缩线圈（3）在预焊接的焊接区域内轴向均匀分布；
设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2）时，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2）在焊接区域内轴向均匀分布。
7.一种锁扣式管件电磁焊接装置，其特征在于：包括电容电源、放电开关、为内管件（1）提供电磁胀形的胀形线圈（4）、为外管件（2）提供电磁压缩的压缩线圈（3）；
未设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2）时，胀形线圈（4）设置在预焊接的焊接区域内管件外端部，压缩线圈（3）在预焊接的焊接区域外管件外端部；
设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2）时，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）设置在预焊接的焊接区域内管件外端部，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2）设置在预焊接的焊接区域外管件外端部。
8.一种内凸式管件电磁焊接装置，其特征在于：包括电容电源、放电开关、为内管件（1）提供电磁胀形的胀形线圈（4）、为外管件（2）提供电磁压缩的压缩线圈（3）；
未设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2）时，胀形线圈（4）设置在预焊接的焊接区域内管件中部，压缩线圈（3）在预焊接的焊接区域外管件两端；
设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2）时，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）设置在预焊接的焊接区域内管件中部，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2）设置在预焊接的焊接区域外管件两端。
9.一种内凹式管件电磁焊接装置，其特征在于：包括电容电源、放电开关、为内管件（1）提供电磁胀形的胀形线圈（4）、为外管件（2）提供电磁压缩的压缩线圈（3）；
未设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2）时，胀形线圈（4）设置在预焊接的焊接区域内管件两端，压缩线圈（3）在预焊接的焊接区域外管件中部；
设置多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）和多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2）时，多匝相互绝缘的胀形自闭合软铜环（6.1）设置在预焊接的焊接区域内管件两端，多匝相互绝缘的压缩自闭合软铜环（6.2）设置在预焊接的焊接区域外管件中部。
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