CN109277685A - 一种异种金属材料管道焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种异种金属材料管道焊接装置，包括：支撑套组件，包括对第一管进行定位的第一管上支撑套和第一管下支撑套、对第二管进行定位的第二管上支撑套和第二管下支撑套、两端分别固定于第一管上支撑套外侧和第二管上支撑套外侧的上支撑套支架、两端分别固定于第一管下支撑套外侧和第二管下支撑套外侧的下支撑套支架及设置于第一管和第二管结合处的上中间支撑套和下中间支撑套；隔热组件，包括安装在第一管上支撑套上的第一管上隔热片、安装在第一管下支撑套上的第一管下隔热片、安装在第二管上支撑套上的第二管上隔热片及安装在第二管下支撑套上的第二管下隔热片；高频感应加热线圈，套设于上中间支撑套和下中间支撑套外侧。

Description

一种异种金属材料管道焊接装置

技术领域

本发明涉及一种管道焊接装置，具体涉及一种异种金属材料管道焊接装置。

背景技术

目前，虽然电阻焊在工业中已经得到了广泛的应用，但是依然存在一些问题，电阻焊接厚度小于3mm的薄板组件，设备昂贵、复杂，所需电流较大可高达10kA，对焊接的接触要求比较高，电阻焊不适用于大口径金属管的焊接，电阻焊的焊接质量由多种因素控制，提高焊接质量较困难。现有的焊接装置对大口径异种金属材料管焊接不是很合适，即使可以焊接，焊接的效果也不好，所以，需要一种既能焊接大口径异种金属材料管，又能焊接于小口径管道以及中大口径异种金属材料管道的焊接装置。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种异种金属材料管道焊接装置。

本发明提供了一种异种金属材料管道焊接装置，用于对同轴设置且采用不同的金属材料制成的第一管和第二管进行焊接，具有这样的特征，包括：支撑套组件，包括用于对第一管进行定位的第一管上支撑套和第一管下支撑套、用于对第二管进行定位的第二管上支撑套和第二管下支撑套、用于支撑第一管和第二管的且两端分别固定于第一管上支撑套外侧和第二管上支撑套外侧的上支撑套支架、用于支撑第一管和第二管的且两端分别固定于第一管下支撑套外侧和第二管下支撑套外侧的下支撑套支架以及设置于第一管和第二管结合处的上中间支撑套和下中间支撑套；隔热组件，用于减少散热，安装在第一管上支撑套上的第一管上隔热片、安装在第一管下支撑套上的第一管下隔热片、安装在第二管上支撑套上的第二管上隔热片以及安装在第二管下支撑套上的第二管下隔热片；以及高频感应加热线圈，套设于上中间支撑套和下中间支撑套外侧，其中，第一管为铜管，第二管为铝管，第一管的尾端连接有液压缸，用于对第一管施加压力F，高频感应加热线圈用于对第一管和第二管进行加热，利用高频涡流使铝管局部熔化，产生铜铝共晶液体，而后采用液压缸对第一管施加压力F将铜铝共晶液体排出结合面，使得第一管和第二管焊接在一起，上中间支撑套与下中间支撑套沿径向抱住第一管和第二管时，上中间支撑套与下中间支撑套留有缝隙，用于排出铜铝共晶液体，上中间支撑套的内侧与下中间支撑套的内侧均在第一管和第二管重合处开有半径与第一管外半径相同的孔道，用于排出共晶液体。

在本发明提供的异种金属材料管道焊接装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一管与液压缸的液压推杆之间设置有用于使第一管受力更均匀的挡板，第二管的尾端放置有一个挡块，用于在液压缸对第一管施加压力F时，使第二管保持相对静止。

在本发明提供的异种金属材料管道焊接装置中，还可以具有这样的特征：其中，上中间支撑套与下中间支撑套均采用石英或导电金属材料。

在本发明提供的异种金属材料管道焊接装置中，还可以具有这样的特征：其中，高频感应加热线圈采用中空的铜管。

发明的作用与效果

根据发明所涉及的异种金属材料管道焊接装置，因为需要焊接的管子采用不同的金属材料，以铝代铜，所以节约了成本。

进一步的，因为采用的支撑套组件为分离式的结构，能够对第一管和第二管进行定位，所以既能够保证两管的同轴布置，还能够在焊接过程中避免焊接的管子及其工装夹具插入到高频感应加热线圈中。

进一步的，因为采用上中间支撑套和下中间支撑套包裹住两根管子的结合部位，所以能够使由于电阻率不同而导致升温速率不同的铜管和铝管取得相同的升温速率，并且使得铜管和铝管的结合部位包裹紧密，便于装配，另外，还能使得加热速率加快。

进一步的，因为采用的高频感应加热线圈能够对铜管和铝管进行高频感应加热，所以能够利用高频涡流使铝管局部熔化，产生铜铝共晶液体。

进一步的，因为采用的弹簧组件在压缩时产生的预紧力能够使得上中间支撑套和下中间支撑套与两根管子紧密结合，所以保证了热量的传递，也不会妨碍对铜管施加预压力时铜管的移动。

进一步的，因为第一管的尾端连接有液压缸，所以能够在铝管熔化的同时对第一管施加压力F以排出铜铝共晶液体。因为采用的上中间支撑套的内侧和下中间支撑套的内侧均开设有槽沟，且上中间支撑套与下中间支撑套留有缝隙，该槽沟以及该缝隙均能够在高频感应加热线圈进行加热时排出铜铝共晶液体，所以能够使得第一管与第二管之间焊接的更牢固，从而提高了焊接质量。

因此，本发明的异种金属材料管道焊接装置不仅能焊接大口径异种金属材料管，又能焊接于小口径管道以及中大口径异种金属材料管道，还提高了加热效率与加热温度的均匀性。

附图说明

图1是本发明的实施例中的异种金属材料管道焊接装置的结构示意图；

图2是本发明的实施例一中的异种金属材料管道焊接装置的上中间支撑套和下中间支撑套与第一管和第二管之间的装配结构示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是本发明的实施例二中的异种金属材料管道焊接装置的上中间支撑套和下中间支撑套与第一管和第二管之间的装配结构示意图；

图5是图4的D-D剖视图；

图6是本发明的实施例二中的中间支撑套的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

实施例一：

如图1-图3所示，本实施例的一种异种金属材料管道焊接装置100，用于对同轴的但金属材料不同的第一管1和第二管2进行焊接，包括：支撑套组件、隔热组件以及高频感应加热线圈30。

第一管1为前端为锥形的铜管，第二管2为铝管，第一管1的锥形部位插入了第二管2中。

第一管1的尾端连接有液压缸(图中未示出)，用于对第一管1施加压力F。

第一管1穿过第一管上支撑套11和第一管下支撑套12与液压缸的液压推杆之间设置有用于使第一管1受力更均匀的挡板40。

第二管2的尾端放置有一个挡块(图中未示出)，用于在液压缸对第一管1施加压力F时，使第二管2保持相对静止。

支撑套组件，包括用于对第一管1进行定位的第一管上支撑套11和第一管下支撑套12、用于对第二管2进行定位的第二管上支撑套13和第二管下支撑套14、用于支撑第一管1和第二管2的且两端分别固定于第一管上支撑套11外侧和第二管上支撑套13外侧的上支撑套支架15、用于支撑第一管1和第二管2的且两端分别固定于第一管下支撑套12外侧和第二管下支撑套14外侧的下支撑套支架16以及设置于第一管1和第二管2结合处的上中间支撑套17和下中间支撑套18。

上中间支撑套17与下中间支撑套18沿径向抱住第一管1和第二管2。

上中间支撑套17和下中间支撑套18的使用提高了加热效率与加热温度的均匀性。

上中间支撑套17可以与第一管上支撑套11和第二管上支撑套13相连接，下中间支撑套18可以与第一管下支撑套12和第二管下支撑套14相连接。

当上中间支撑套17与第一管上支撑套11和第二管上支撑套13相连接，且下中间支撑套18与第一管下支撑套12和第二管下支撑套14相连接时，直接将拉开上支撑套支架15和下支撑套支架16，将焊接好的第一管1和第二管2取出即可。

上中间支撑套17也可以与第一管上支撑套11和第二管上支撑套13不相连，下中间支撑套18与第一管下支撑套12和第二管下支撑套14不相连。

当上中间支撑套17与第一管上支撑套11和第二管上支撑套13不相连，且下中间支撑套18与第一管下支撑套12和第二管下支撑套14不相连时，拉开上支撑套支架15和下支撑套支架16以及上中间支撑套17和下中间支撑套18，将焊接好的第一管1和第二管2取出即可。

另外，当上中间支撑套17与第一管上支撑套11和第二管上支撑套13相连接，且下中间支撑套18与第一管下支撑套12和第二管下支撑套14相连接时，能够在上支撑架15与下支撑架16沿着两根管子径向垂直的方向分开时，很方便的取出焊接好的第一管1和第二管2。

如图2和图3所示，上中间支撑套17与下中间支撑套18沿径向抱住第一管1和第二管2时，上中间支撑套17与下中间支撑18套留有缝隙，用于排出铜铝共晶液体。

另外，上中间支撑套17的内侧与下中间支撑套18的内侧均在第一管1和第二管2重合处开有半径与第一管1外半径相同的孔道，用于排出共晶液体。

上中间支撑套17与下中间支撑套18均采用石英或导电金属材料。

本实施例中，中间支撑套17与下中间支撑套18均采用石英。

隔热组件，用于减少散热，包括安装在第一管上支撑套11上的第一管上隔热片21、安装在第一管下支撑套12上的第一管下隔热片22、安装在第二管上支撑套13上的第二管上隔热片23以及安装在第二管下支撑套14上的第二管下隔热片。

高频感应加热线圈30，套设于上中间支撑套17和下中间支撑套18外侧。

高频感应加热线圈30采用中空的铜管。

焊接时先向第一管1和第二管2施加预压力，使第一管1和第二管2紧密结合在一起，而后采用高频感应加热线圈30对第一管1和第二管2进行加热，利用高频涡流使铝管局部熔化，产生铜铝共晶液体，同时施加压力F将铜铝共晶液体排出结合面，使得第一管1和第二管2焊接在一起。

本实施例还提供了一种采用异种金属材料管道焊接装置100进行焊接的焊接方法，包括如下步骤：

步骤1，将第一管1前端的锥形部位插入第二管2中；

步骤2，利用第一管上支撑套11、第一管下支撑套12、第二管上支撑套12、第二管下支撑套14、上中间支撑套17以及下中间支撑套18对第一管1和第二管2进行定位，并将高频感应加热线圈30套设在上中间支撑套17和下中间支撑套18的外侧；

步骤3，向第一管1和第二管2施加预压力，使第一管1和第二管2紧密结合在一起；

步骤4，采用高频感应加热线圈30对第一管1和第二管2进行加热，利用高频涡流对铜管和铝管加热使铝管局部熔化，产生铜铝共晶液体；

步骤5，利用液压缸对第一管1施加压力F，将铜铝共晶液体挤出结合面；

步骤6，停止加热并在高频感应加热线圈30中通入冷却水进行冷却，从而完成对第一管1和第二管2的焊接；

步骤7，当上中间支撑套17与第一管上支撑套11和第二管上支撑套13相连接，且下中间支撑套18与第一管下支撑套12和第二管下支撑套14相连接时，直接将拉开上支撑套支架15和下支撑套支架16，将焊接好的第一管1和第二管2取出即可，

当上中间支撑套17与第一管上支撑套11和第二管上支撑套13不相连，且下中间支撑套18与第一管下支撑套12和第二管下支撑套14不相连时，拉开上支撑套支架15和下支撑套支架16以及上中间支撑套17和下中间支撑套18，将焊接好的第一管1和第二管2取出即可。

实施例二：

如图4-图6所示，本实施例具有支撑套组件、隔热组件以及高频感应加热线圈30。与实施例一相比，本实施例的上中间支撑套19以及下中间支撑套110与其不同，具有如下结构：

上中间支撑套19的内侧与下中间支撑套110的内侧开设有半径左大右小的孔道，且该孔道设于第一管1和第二管2结合处的左方，用于排出共晶液体。

孔道左部的半径大于第一管1的外半径，孔道右部的半径与第一管1的外半径相同。

实施例三：

本实施例的结构与实施例二相同，上中间支撑套19与下中间支撑套110之间留有缝隙，用于排出铜铝共晶液体，还分别在上中间支撑套19与下中间支撑套110开设有槽沟(图中未示出)，两个槽沟设于第一管1和第二管2的结合处的左方，且上中间支撑套19上的槽沟大于下中间支撑套110的槽沟，用于在共晶液体向上流动时，使其更好地流出来。

实施例四：

本实施例的结构与实施例一相同，还具有弹簧组件(图中未示出)，该弹簧组件包括固定于上中间支撑套17上的上弹簧以及固定于下中间支撑套18上的下弹簧，用于产生预紧力，使得上中间支撑套17和下中间支撑套18与第一管1以及第二管2紧密结合。

实施例的作用与效果

根据实施例所涉及的异种金属材料管道焊接装置，因为需要焊接的管子采用不同的金属材料，以铝代铜，所以节约了成本。

进一步的，因为采用的支撑套组件为分离式的结构，能够对第一管和第二管进行定位，所以既能够保证两管的同轴布置，还能够在焊接过程中避免焊接的管子及其工装夹具插入到高频感应加热线圈中。

进一步的，因为采用上中间支撑套和下中间支撑套包裹住两根管子的结合部位，所以能够使由于电阻率不同而导致升温速率不同的铜管和铝管取得相同的升温速率，并且使得铜管和铝管的结合部位包裹紧密，便于装配，另外，还能使得加热速率加快。

进一步的，因为采用的高频感应加热线圈能够对铜管和铝管进行高频感应加热，所以能够利用高频涡流使铝管局部熔化，产生铜铝共晶液体。

进一步的，因为采用的弹簧组件在压缩时产生的预紧力能够使得上中间支撑套和下中间支撑套与两根管子紧密结合，所以保证了热量的传递，也不会妨碍对铜管施加预压力时铜管的移动。

进一步的，因为第一管的尾端连接有液压缸，所以能够在铝管熔化的同时对第一管施加压力F以排出铜铝共晶液体。因为采用的上中间支撑套的内侧和下中间支撑套的内侧均开设有槽沟，且上中间支撑套与下中间支撑套留有缝隙，该槽沟以及该缝隙均能够在高频感应加热线圈进行加热时排出铜铝共晶液体，所以能够使得第一管与第二管之间焊接的更牢固，从而提高了焊接质量。

因此，本实施例的异种金属材料管道焊接装置不仅能焊接大口径异种金属材料管，又能焊接于小口径管道以及中大口径异种金属材料管道，还提高了加热效率与加热温度的均匀性。

根据实施例所涉及的异种金属材料管道焊接装置，因为采用的液压缸的液压推杆与第一管之间还设置有一个挡板，所以能够使得受力更均匀；因为第二管的尾端放置有一个固定于工作平台上的第二管的挡块，所以能够在液压缸在对第一管施加压力F时，保证第二管相对静止，不会随着第一管的移动而移动。

根据实施例所涉及的异种金属材料管道焊接装置，因为采用的上中间支撑套和下中间支撑套由不导热、不导磁的石英或其它导电的金属材料制成的，所以能够使得加热速率加快。

根据实施例所涉及的异种金属材料管道焊接装置，因为采用的高频感应加热线圈由中空的铜管制成，所以能够在焊接完成时通入冷却水以完成对两根管子的冷却。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种异种金属材料管道焊接装置，用于对同轴设置且采用不同的金属材料制成的第一管和第二管进行焊接，其特征在于，包括：

支撑套组件，包括用于对所述第一管进行定位的第一管上支撑套和第一管下支撑套、用于对所述第二管进行定位的第二管上支撑套和第二管下支撑套、用于支撑所述第一管和第二管的且两端分别固定于所述第一管上支撑套外侧和所述第二管上支撑套外侧的上支撑套支架、用于支撑所述第一管和第二管的且两端分别固定于所述第一管下支撑套外侧和所述第二管下支撑套外侧的下支撑套支架以及设置于所述第一管和所述第二管结合处的上中间支撑套和下中间支撑套；

隔热组件，包括安装在所述第一管上支撑套上的第一管上隔热片、安装在所述第一管下支撑套上的第一管下隔热片、安装在所述第二管上支撑套上的第二管上隔热片以及安装在所述第二管下支撑套上的第二管下隔热片；以及

高频感应加热线圈，套设于所述上中间支撑套和所述下中间支撑套外侧，

其中，所述第一管为铜管，所述第二管为铝管，

所述第一管的尾端连接有液压缸，用于对所述第一管施加压力F，

所述高频感应加热线圈用于对所述第一管和所述第二管进行加热，利用高频涡流使所述铝管局部熔化，产生铜铝共晶液体，而后采用所述液压缸对第一管施加所述压力F将所述铜铝共晶液体排出结合面，使得所述第一管和所述第二管焊接在一起，

所述上中间支撑套与所述下中间支撑套沿径向抱住所述第一管和所述第二管时，所述上中间支撑套与所述下中间支撑套留有缝隙，用于排出所述铜铝共晶液体，

所述上中间支撑套的内侧与所述下中间支撑套的内侧均在所述第一管和所述第二管重合处开有半径与所述第一管外半径相同的孔道，用于排出所述共晶液体。

2.根据权利要求1所述的异种金属材料管道焊接装置，其特征在于：

其中，所述第一管与所述液压缸的液压推杆之间设置有用于使所述第一管受力更均匀的挡板，

所述第二管的尾端放置有一个挡块，用于在所述液压缸对所述第一管施加所述压力F时，使所述第二管保持相对静止。

3.根据权利要求1所述的异种金属材料管道焊接装置，其特征在于：

其中，所述上中间支撑套与所述下中间支撑套均采用石英或导电金属材料。

4.根据权利要求1所述的异种金属材料管道焊接装置，其特征在于：

其中，所述高频感应加热线圈采用中空的铜管。