CN108246906B - 一种形状记忆合金管接头扩径装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种形状记忆合金管接头扩径装置及方法，扩径装置包括扩径棒、扩径瓣模、挡料板、垫块、底座、螺栓，垫块通过四个螺栓连接在底座上，扩径棒插在位于底座的中心定位孔中，扩径瓣模围绕扩径棒放置在垫块上，挡料板通过四个螺栓连接在垫块上，扩径瓣模的台阶面上位于挡料板中心孔的阶梯面下；扩径作业时，形状记忆合金管接头套装在扩径瓣模的顶端圆柱体上并与扩径瓣模形成间隙配合，扩径棒的小头端向下放置，扩径棒受力向下运动撑开扩径瓣模，扩径瓣模受力向外周均匀移动将管接头的直径扩大。本发明构思巧妙，结构紧凑，安装、使用方便快捷，扩径速度与扩径量容易控制，整体扩张膨胀变形均匀，提高管接头扩径成型的质量。
Description
技术领域
本发明涉及管接头扩径设备技术领域，尤其涉及一种形状记忆合金管接头扩径装置及方法。
背景技术
形状记忆合金(SMA)是20世纪60年代初发展起来的一种新型功能材料，已经在航空、航天和医疗等领域得到了广泛的应用。形状记忆合金因其热弹性马氏体相变而具有形状记忆效应，即奥氏体状态下的材料降温至马氏体相变开始温度(Ms)以下，发生马氏体相变，对该状态下的材料施加变形后卸载，当温度升高至马氏体逆相变开始温度(As)以上，马氏体向奥氏体转变，低温产生的变形得以回复。管接头是形状记忆合金最成功的工程应用之一，其原理就是利用该合金的形状记忆效应，先将内径尺寸略小于待连接管外径的管接头在低温即材料处于马氏体状态时进行扩径变形，使其内径大于与之连接的管的外径，然后与待连接管进行装配后再将装配好的接头整体加热到马氏体逆相变温度以上，使形状记忆合金管接头发生回复收缩，与两段被连接管材抱紧从而完成管材连接过程。形状记忆合金管接头具有连接强度大、可靠性高、不易发生渗漏、安装方便和节省装配空间等优点。
形状记忆合金管接头的低温扩径过程会显著影响其连接质量与可靠性，通过检索国内外文献及专利，发现：目前已经拥有了形状记忆合金管接头扩径装置及方法的介绍。在授权公告号为CN 205834017 U的实用新型中提出使管接头穿过圆锥形挤压棒从而对管接头实现扩径扩径装置，但此装置会使管接头产生局部变形，并会破坏管接头内脊，从而使管接头连接强度、密封性与使用寿命降低。在授权公告号为CN 203541315 U的实用新型中提出了一种通过在管接头内添加可径向伸缩的扩孔套管，同时使扩孔主推杆上的锥形凸台穿过扩孔套管使管接头完成扩径的装置，该装置能对管接头实现整体扩径，同时不伤害管接头的内脊，但此装置在扩径过程中，扩孔套管会受到锥形凸台带来的较为集中的局部作用力，对扩径套管材料的刚度与强度要求较高，容易发生不均匀变形，影响扩径质量。在申请公布号为CN 102423784 A的发明通过对橡胶棒和橡胶环的挤压所产生的径向膨胀对管接头进行扩径的装置及方法，可以实现对管接头的整体扩径，但由于橡胶在低温下会发生硬化，故此方法不适合记忆合金管接头的低温扩径。授权公告号为CN 205763437 U的实用新型提出了通过两锥形冲头水平对挤使扇形模具向周围扩散对管接头进行扩径的装置，可以实现对管接头的整体扩径并不损害内脊，但这种装置对模具的制造精度，以及管接头扩径时的装配精度要求很高，且两个压头的运动稍不同步，就会使扇形模具发生倾斜，造成扩径失败，在实际生产过程中难以实现。
因此，如何开发一种形状记忆合金管接头扩径装置及方法，以克服现有形状记忆合金管接头扩径装置与方法的不足，提高管接头扩径成型质量，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种形状记忆合金管接头扩径装置，解决现有技术扩径装置会使管接头产生局部变形破坏管接头内脊，从而使管接头连接强度、密封性与使用寿命降低，成型质量不易保证的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种形状记忆合金管接头扩径装置，包括扩径棒、扩径瓣模、挡料板、垫块、底座、螺栓，所述垫块通过四个螺栓连接在所述底座的顶面上，所述扩径棒插在位于所述底座的中心定位孔中并与所述中心定位孔形成滑动配合，所述扩径瓣模围绕所述扩径棒放置在所述垫块的顶面上，所述挡料板通过四个螺栓连接在所述垫块的顶面上，所述扩径瓣模的台阶面上位于所述挡料板中心孔的阶梯面下，且所述扩径瓣模与所述挡料板、所述垫块形成滑动配合；扩径作业时，形状记忆合金管接头套装在所述扩径瓣模的顶端圆柱体上并与所述扩径瓣模形成间隙配合，所述扩径棒的小头端向下放置，所述扩径棒受力向下运动撑开所述扩径瓣模，所述扩径瓣模受力向外周均匀移动将所述管接头的直径扩大。
进一步的，所述扩径瓣模包括至少两个扇形瓣模，所述扇形瓣模的数量设置有多个，多个扇形瓣模呈圆周均匀分布，且在轴向上合拢后具有圆柱形外周面和一定倾角的内锥面孔。
再进一步的，所述扩径瓣模的顶端部分高度不小于所述形状记忆合金管接头的轴向长度；所述扩径瓣模的外表面上设置有与所述形状记忆合金管接头的内脊位置相匹配的内凹槽，所述内凹槽的边缘进行倒圆角处理。
再进一步的，所述扩径棒包括中间段、夹持段和定位段，所述中间段设置为圆锥形且其倾角与所述扩径瓣模的内锥面孔的倾角相同，所述夹持段位于所述中间段的上方，所述夹持段设置为圆柱状且其直径与所述中间段的上端大直径相同，所述定位段位于所述中间段的下方，所述定位段下端设置为圆柱状且其直径与所述中间段的下端小直径相同。
再进一步的，所述底座具体设置为工字型柱体，与所述扩径棒相匹配的所述中心定位孔位于所述工字型柱体的中心，且所述中心定位孔的开口端设置在所述工字型柱体的顶面上，所述中心定位孔与所述扩径棒上的定位段形成滑动配合，所述扩径棒下压到位时所述定位段的底平面不触及所述中心定位孔的底面；所述工字型柱体底部的凸缘柱体与压力机的工作台连接在一起。
再进一步的，所述垫块的中心设置有通孔，所述通孔的直径大于所述扩径棒夹持段的直径，垫块的厚度大于所述扩径棒中间段的长度。
再进一步的，所述垫块的上下端均设置有凸缘，所述凸缘上均对称分布有多个螺栓安装孔，多个所述螺栓安装孔呈圆周均布，且所述垫块上的螺栓安装孔与所述挡料板、所述底座上的螺栓过孔相对应。
再进一步的，所述挡料板中心孔具体设计为阶梯通孔，其中小径孔的直径尺寸大于所述形状记忆合金管接头扩径后的外径，大径孔的直径尺寸大于所述扩径瓣模的尾部向外周移动的终点时的圆周直径。
再进一步的，所述挡料板和垫块的接触面上设置有定位件，所述定位件具体采用定位销或定位键；所述垫块和所述底座的接触面上设置有定位件，所述定位件具体采用定位销或定位键。
一种形状记忆合金管接头扩径方法，利用如上所述的形状记忆合金管接头扩径装置进行形状记忆合金管接头的扩径作业，具体步骤如下：
步骤一，扩径装置的组装：首先，将底座固定在压力机的工作台上，将扩径棒的定位段插进底座的中心定位孔中，再将压力机的上压板下压，使扩径棒的夹持段固定于上压板上，并使其定位段保持在定位孔中；其次，使压力机的上压板上行，将垫块通过螺栓与底座连接在一起，将扩径瓣模合拢后放置在垫块顶面的中心位置，再将形状记忆合金管接头套在合拢的扩径瓣模上，将挡料板通过螺栓与垫块连接在一起；然后，使压力机的上压板下压，调节扩径瓣模的位置使其居中，扩径棒的定位段依次贯穿扩径瓣模、垫块后进入所述底座的中心定位孔内，此时扩径瓣模围绕扩径棒的定位段放置，形状记忆合金管接头套装在合拢的扩径瓣模上；
步骤二，扩径作业：使压力机的上压板下压带动扩径棒下行，扩径棒中间段的外锥面与扩径瓣模的内锥面相接触，扩径棒继续下行施力促使扩径瓣模上的多个扇形瓣模沿径向向外移动逐渐远离轴心，此时形状记忆合金管接头发生整体扩径膨胀变形，通过控制扩径棒的下压速度与下压量实现扩径速度与扩径量的控制，扩径达到设定值时压力机的上压板下压作业停止；
步骤三，扩径后的管接头取出：压力机的上压板上行带动扩径棒上移，挡料板阻止扩径瓣模随扩径棒同时上行从而完成脱模，随后即可将扩径后的形状记忆合金管接头从扩径瓣模上取下。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明一种管接头扩径装置，包括扩径棒、扩径瓣模、挡料板、垫块、底座、螺栓，将本装置组装到压力机上，调整各零部件的中心位于同一条轴线上,压力机的上压板下压带动扩径棒下行，扩径棒中间段的外锥面与扩径瓣模的内锥面相接触，扩径棒继续下行施力促使扩径瓣模上的多个扇形瓣模沿径向向外移动逐渐远离轴心，实现对形状记忆合金管接头的整体扩径作业，该扩径作业时管接头整体膨胀变形且变形均匀，扩径瓣模的外表面上设置有与管接头内径形状匹配的凹槽，不会损坏管接头的内脊，因此可保证形状记忆合金管接头的连接强度与密封性，同时通过控制扩径棒的下压速度与下压量合理控制形状记忆合金管接头的扩径速度与扩径量。本发明构思巧妙，结构紧凑，安装、使用方便快捷，扩径速度与扩径量容易控制，整体扩张膨胀变形均匀，提高管接头扩径成型的质量。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明形状记忆合金管接头扩径装置装配剖视图；
图2为本发明形状记忆合金管接头扩径装置爆炸示意图；
图3是本发明形状记忆合金管接头扩径装置装配示意图；
图4是本发明扩径瓣模结构示意图；
图5是本发明单个扩径瓣模结构示意图；
图6是本发明挡料板结构示意图；
图7是本发明垫块结构示意图；
图8是本发明底座结构示意图；
附图标记说明：1、扩径棒；2、形状记忆合金管接头；3、挡料板；4、扩径瓣模；5、垫块；6、螺栓；7、底座。
具体实施方式
如图1-3所示，一种形状记忆合金管接头扩径装置，包括扩径棒1、扩径瓣模4、挡料板3、垫块5、底座7、螺栓6，所述垫块5通过四个螺栓6连接在所述底座7的顶面上，所述扩径棒1插在位于所述底座7的中心定位孔中并与所述中心定位孔形成滑动配合，所述扩径瓣模4围绕所述扩径棒1放置在所述垫块5的顶面上，所述挡料板3通过四个螺栓6连接在所述垫块5的顶面上，所述扩径瓣模4的台阶面上位于所述挡料板3中心孔的阶梯面下，且所述扩径瓣模4与所述挡料板3、所述垫块5形成滑动配合；扩径作业时，形状记忆合金管接头2套装在所述扩径瓣模4的顶端圆柱体上并与所述扩径瓣模4形成间隙配合，所述扩径棒1的小头端向下放置，所述扩径棒1受力向下运动撑开所述扩径瓣模4，所述扩径瓣模4受力向外周均匀移动将所述管接头2的直径扩大。具体来说，螺栓6具体可以设计三个或四个，且呈圆周均布，与螺母组合实现相邻零件的连接固定。
具体来说，如图4、5所示，所述扩径瓣模4包括至少两个扇形瓣模，所述扇形瓣模的数量设置有多个，多个扇形瓣模呈圆周均匀分布，且在轴向上合拢后具有圆柱形外周面和一定倾角的内锥面孔。本实施例中，扇形瓣模设置有六个，呈圆周均匀分布，还可以设置为三、四或者五个。所述扩径瓣模4的顶端部分高度不小于所述形状记忆合金管接头2的轴向长度；所述扩径瓣模4的外表面上设置有与所述形状记忆合金管接头2的内脊位置相匹配的内凹槽，所述内凹槽的边缘进行倒圆角处理,能避免扩径过程中模具对管接头的内脊造成损害，凹槽边缘为圆角能避免管接头发生局部变形。
如图1、图2所示，所述扩径棒1包括中间段、夹持段和定位段，所述中间段设置为圆锥形且其倾角与所述扩径瓣模4的内锥面孔的倾角相同，所述夹持段位于所述中间段的上方，所述夹持段设置为圆柱状且其直径与所述中间段的上端大直径相同，所述定位段位于所述中间段的下方，所述定位段下端设置为圆柱状且其直径与所述中间段的下端小直径相同。
如图8所示，所述底座7具体设置为工字型柱体，与所述扩径棒1相匹配的所述中心定位孔位于所述工字型柱体的中心，且所述中心定位孔的开口端设置在所述工字型柱体的顶面上，所述中心定位孔与所述扩径棒1上的定位段形成滑动配合，所述扩径棒1下压到位时所述定位段的底平面不触及所述中心定位孔的底面；所述工字型柱体底部的凸缘柱体与压力机的工作台连接在一起。
如图7所示，所述垫块5的中心设置有通孔，所述通孔的直径大于所述扩径棒1夹持段的直径，垫块5的厚度大于所述扩径棒1中间段的长度。通孔直径能保证扩径棒中间段的顺利进入，且能有效支撑扩径瓣模4。所述垫块5的上下端均设置有凸缘，所述凸缘上均对称分布有多个螺栓安装孔，多个所述螺栓安装孔呈圆周均布，且所述垫块5上的螺栓安装孔与所述挡料板3、所述底座7上的螺栓过孔相对应。
如图6所示，所述挡料板3中心孔具体设计为阶梯通孔，其中小径孔的直径尺寸大于所述形状记忆合金管接头2扩径后的外径，大径孔的直径尺寸大于所述扩径瓣模4的尾部向外周移动的终点时的圆周直径。
所述挡料板3和垫块5的接触面上设置有定位件，所述定位件具体采用定位销或定位键；所述垫块5和所述底座7的接触面上设置有定位件，所述定位件具体采用定位销或定位键。定位件的设计，可以保证先将挡料板3、扩径瓣模4、垫块5、底座7组装后再组装到压力机上。
一种形状记忆合金管接头扩径方法，利用如上所述的形状记忆合金管接头扩径装置进行形状记忆合金管接头的扩径作业，具体步骤如下：
步骤一，扩径装置的组装：首先，将底座7固定在压力机的工作台上，将扩径棒1的定位段插进底座7的中心定位孔中，再将压力机的上压板下压，使扩径棒1的夹持段固定于上压板上，并使其定位段保持在定位孔中，从而保证扩径棒1的对中性；其次，使压力机的上压板上行，将垫块5通过螺栓6与底座7连接在一起，将扩径瓣模4合拢后放置在垫块5顶面的中心位置，再将形状记忆合金管接头2套在合拢的扩径瓣模4上，将挡料板3通过螺栓6与垫块5连接在一起；然后，使压力机的上压板下压，调节扩径瓣模4的位置使其居中，扩径棒1的定位段依次贯穿扩径瓣模4、垫块5后进入所述底座7的中心定位孔内，此时扩径瓣模4围绕扩径棒1的定位段放置，形状记忆合金管接头2套装在合拢的扩径瓣模4上；
步骤二，扩径作业：使压力机的上压板下压带动扩径棒1下行，扩径棒1中间段的外锥面与扩径瓣模4的内锥面相接触，扩径棒1继续下行施力促使扩径瓣模4上的多个扇形瓣模沿径向向外移动逐渐远离轴心，此时形状记忆合金管接头2发生整体扩径膨胀变形，通过控制扩径棒1的下压速度与下压量实现扩径速度与扩径量的控制，扩径达到设定值时压力机的上压板下压作业停止；步骤三，扩径后的管接头取出：压力机的上压板上行带动扩径棒1上移，挡料板3阻止扩径瓣模4随扩径棒1同时上行从而完成脱模，随后即可将扩径后的形状记忆合金管接头2从扩径瓣模4上取下。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种形状记忆合金管接头扩径方法，其特征在于：采用形状记忆合金管接头扩径装置进行形状记忆合金管接头的扩径作业；
形状记忆合金管接头扩径装置包括扩径棒(1)、扩径瓣模(4)、挡料板(3)、垫块(5)、底座(7)、螺栓(6)，所述垫块(5)通过四个螺栓(6)连接在所述底座(7)的顶面上，所述扩径棒(1)插在位于所述底座(7)的中心定位孔中并与所述中心定位孔形成滑动配合，所述扩径瓣模(4)围绕所述扩径棒(1)放置在所述垫块(5)的顶面上，所述挡料板(3)通过四个螺栓(6)连接在所述垫块(5)的顶面上；所述挡料板(3)中心孔具体设计为阶梯通孔，所述扩径瓣模(4)的外轮廓具有台阶面；所述扩径瓣模(4)的台阶面位于所述挡料板(3)中心孔的阶梯面下方，且所述扩径瓣模(4)与所述挡料板(3)、所述垫块(5)形成滑动配合；所述扩径瓣模(4)包括至少两个扇形瓣模，多个扇形瓣模呈圆周均匀分布，且在轴向上合拢后具有圆柱形外周面和一定倾角的内锥面孔；扩径作业时，形状记忆合金管接头(2)套装在所述扩径瓣模(4)的顶端圆柱体上并与所述扩径瓣模(4)形成间隙配合，所述扩径棒(1)的小头端向下放置，所述扩径棒(1)受力向下运动撑开所述扩径瓣模(4)，所述扩径瓣模(4)受力向外周均匀移动将所述管接头(2)的直径扩大；所述挡料板(3)的阶梯通孔中小径孔的直径尺寸大于所述形状记忆合金管接头(2)扩径后的外径，大径孔的直径尺寸大于所述扩径瓣模(4)的尾部向外周移动的终点时的圆周直径；
所述扩径棒(1)包括中间段、夹持段和定位段，所述中间段设置为圆锥形且其倾角与所述扩径瓣模(4)的内锥面孔的倾角相同，所述夹持段位于所述中间段的上方，所述夹持段设置为圆柱状且其直径与所述中间段的上端大直径相同，所述定位段位于所述中间段的下方，所述定位段下端设置为圆柱状且其直径与所述中间段的下端小直径相同；所述垫块(5)的中心设置有通孔，所述通孔的直径大于所述扩径棒(1)夹持段的直径，垫块(5)的厚度大于所述扩径棒(1)中间段的长度；
所述扩径瓣模(4)的顶端部分高度不小于所述形状记忆合金管接头(2)的轴向长度；所述扩径瓣模(4)的外表面上设置有与所述形状记忆合金管接头(2)的内脊位置相匹配的内凹槽，所述内凹槽的边缘进行倒圆角处理；
具体步骤如下：
步骤一，扩径装置的组装：首先，将底座(7)固定在压力机的工作台上，将扩径棒(1)的定位段插进底座(7)的中心定位孔中，再将压力机的上压板下压，使扩径棒(1)的夹持段固定于上压板上，并使其定位段保持在中心定位孔中；其次，使压力机的上压板上行，将垫块(5)通过螺栓(6)与底座(7)连接在一起，将扩径瓣模(4)合拢后放置在垫块(5)顶面的中心位置，再将形状记忆合金管接头(2)套在合拢的扩径瓣模(4)上，将挡料板(3)通过螺栓(6)与垫块(5)连接在一起；然后，使压力机的上压板下压，调节扩径瓣模(4)的位置使其居中，扩径棒(1)的定位段依次贯穿扩径瓣模(4)、垫块(5)后进入所述底座(7)的中心定位孔内，此时扩径瓣模(4)围绕扩径棒(1)的定位段放置，形状记忆合金管接头(2)套装在合拢的扩径瓣模(4)上；
步骤二，扩径作业：使压力机的上压板下压带动扩径棒(1)下行，扩径棒(1)中间段的外锥面与扩径瓣模(4)的内锥面相接触，扩径棒(1)继续下行施力促使扩径瓣模(4)上的多个扇形瓣模沿径向向外移动逐渐远离轴心，此时形状记忆合金管接头(2)发生整体扩径膨胀变形，通过控制扩径棒(1)的下压速度与下压量实现扩径速度与扩径量的控制，扩径达到设定值时压力机的上压板下压作业停止；
步骤三，扩径后的管接头取出：压力机的上压板上行带动扩径棒(1)上移，挡料板(3)阻止扩径瓣模(4)随扩径棒(1)同时上行从而完成脱模，随后即可将扩径后的形状记忆合金管接头(2)从扩径瓣模(4)上取下。
2.根据权利要求1所述的形状记忆合金管接头扩径方法，其特征在于：所述底座(7)具体设置为工字型柱体，与所述扩径棒(1)相匹配的所述中心定位孔位于所述工字型柱体的中心，且所述中心定位孔的开口端设置在所述工字型柱体的顶面上，所述中心定位孔与所述扩径棒(1)上的定位段形成滑动配合，所述扩径棒(1)下压到位时所述定位段的底平面不触及所述中心定位孔的底面；所述工字型柱体底部的凸缘柱体与压力机的工作台连接在一起。
3.根据权利要求1所述的形状记忆合金管接头扩径方法，其特征在于：所述垫块(5)的上下端均设置有凸缘，所述凸缘上均对称分布有多个螺栓安装孔，多个所述螺栓安装孔呈圆周均布，且所述垫块(5)上的螺栓安装孔与所述挡料板(3)、所述底座(7)上的螺栓过孔相对应。
4.根据权利要求1所述的形状记忆合金管接头扩径方法，其特征在于：所述挡料板(3)和垫块(5)的接触面上设置有定位件，所述定位件具体采用定位销或定位键；所述垫块(5)和所述底座(7)的接触面上设置有定位件，所述定位件具体采用定位销或定位键。
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2018
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