CN110538931A - 一种利用金属管材起皱实现圆环连接的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，属于材料连接技术领域。利用连接管在端部受力作用下发生塑性失稳的现象，使连接管在非约束区域起皱，并进一步压实皱纹，实现两个金属圆环之间的塑性连接。连接管发生塑性变形后，由于变形强化可提高连接部位的强度，使连接安全可靠；前置准备工序少，操作简便，整个连接过程绿色无污染，操作简便高效。

Description

一种利用金属管材起皱实现圆环连接的方法
技术领域
本发明属于材料连接技术领域，具体涉及一种利用金属管材起皱实现圆环连接的方法。
背景技术
在机械制造、容器制造、建筑工程等领域，通常涉及到将两块金属圆环连接在一起，传统的方法主要螺栓连接、焊接和铆接三种方式。但是，三种连接方式均存在有待优化的问题：1)在金属圆环上钻孔进行螺栓连接，需要提前在圆环上均布打孔，而且螺栓连接方式在圆环表面有多个突出部位，在某些场合影响后续使用或装配，同时螺栓和螺母在振动使用环境下可能松动、脱落，造成连接失效的可能。2)在圆环内部或边缘进行焊接的方法，易产生有害气体，造成环境污染。另外，焊接操作不当容易产生焊接裂纹、夹杂、气孔和焊缝外观欠佳等缺陷，影响到工件的使用寿命。3)采用铆钉进行铆接的方法，也需要在金属圆环上钻多个孔，工序较为复杂，且存在铆钉头部凸起，影响圆环表面美观的问题。因此，有必要寻求一种新的高效、稳定的实现金属圆环连接的方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，操作简单，适用范围广，能够实现圆环件的牢固连接，可有效降低成本，提高生产效率，且无污染。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，包括：
对于待连接的上圆环和下圆环，将金属材质的连接管套在芯轴外壁，将上圆环和下圆环套在连接管外壁，连接管在上圆环和下圆环的孔中居中放置，保持上圆环和下圆环水平固定；将上模和下模套在芯轴外壁，上模和下模均为具有一级台阶面的阶梯圆环，上模靠近芯轴侧的台阶面与连接管的上端面接触，下模靠近芯轴侧的台阶面与连接管的下端面接触；连接管的外壁面分别与上模、下模、上圆环和下圆环接触；
对上模施加向下的力F，对下模施加向上的力F，连接管在轴向压力F的作用下，连接管上的上模与上圆环之间的非约束区域和连接管上的下模与下圆环之间的非约束区域发生塑性失稳而弯曲起皱产生皱纹；
上模和下模继续对连接管施压，将皱纹压制折叠，直至上模与上圆环之间的皱纹紧贴上模的下表面和上圆环的上表面、下模与下圆环之间的皱纹紧贴下模的上表面和下圆环的下表面；
停止对上模和下模施力，移除上模、下模和芯轴；去除皱纹的多余部分，完成金属圆环的连接。
优选地，力F施加前，对连接管上的非约束区域进行电磁感应加热。
优选地，皱纹的多余部分去除后，将断口压至与皱纹紧贴，打磨光滑。
优选地，上圆环和下圆环的内孔处具有过渡圆角。
进一步优选地，上圆环的过渡圆角的半径为上圆环厚度的1/3～1/2，下圆环的过渡圆角的半径为下圆环厚度的1/3～1/2。
优选地，上模和下模的孔的内边缘具有圆角。
进一步优选地，圆角的半径为连接管壁厚的2～4倍。
优选地，连接管的材质与上圆环和下圆环中抗拉强度较高的材质相同。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，利用连接管在端部受力作用下发生塑性失稳的现象，使连接管在非约束区域起皱，并进一步压实皱纹，实现两个金属圆环之间的塑性连接。连接管发生塑性变形后，由于变形强化可提高连接部位的强度，使连接安全可靠；前置准备工序少，操作简便，整个连接过程绿色无污染，操作简便高效。
进一步地，力F施加前，对连接管上的非约束区域进行电磁感应加热，能够减小连接时的变形抗力，提高材料流动效果，避免发生破裂。电磁感应加热的施加部位灵活、效率高。
进一步地，皱纹的多余部分去除后，将断口压至与皱纹紧贴，打磨光滑，能够满足实际生产中粗糙度的要求，且外观平整。
进一步地，上圆环和下圆环的内孔处具有过渡圆角，上模和下模的孔的内边缘具有圆角，可以避免在连接过程中由于尖角导致连接管接触部位发生破裂或严重减薄。
进一步地，连接管的材质与上圆环和下圆环中抗拉强度较高的相同，可以保证连接部位具有更好的连接强度，同时降低整体连接件的强度差异。
附图说明
图1为本发明的连接方法安装后连接前的整体结构主剖视图；
图2为本发明的连接方法连接中期连接管起皱后整体结构主剖视图；
图3为本发明的连接方法圆环连接完成时的整体结构主剖视图；
图4为本发明的连接方法对连接件进行切边修整前后对比结构图；
图5为本发明的连接方法最终获得的连接件的结构图。
图中：1为芯轴，2为上模，3为上圆环，4为下圆环，5为连接管，6为下模。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明的利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，包括：
对于待连接的上圆环3和下圆环4，将金属材质的连接管5套在芯轴1外壁，连接管5的材质与上圆环3和下圆环4中抗拉强度较高的相同；将上圆环3和下圆环4套在连接管5外壁，连接管5在上圆环3和下圆环4的孔中居中放置，保持上圆环3和下圆环4水平固定；上圆环3和下圆环4的内孔处可以加工过渡圆角；上圆环3的过渡圆角的半径r为上圆环3厚度的1/3～1/2，下圆环4的过渡圆角的半径r为下圆环4厚度的1/3～1/2。
将上模2和下模6套在芯轴1外壁，上模2和下模6均为具有一级台阶面的阶梯圆环，上模2靠近芯轴1侧的台阶面与连接管5的上端面接触，下模6靠近芯轴1侧的台阶面与连接管5的下端面接触；连接管5的外壁面分别与上模2、下模6、上圆环3和下圆环4接触；上模2和下模6的孔的内边缘可以加工圆角，圆角的半径R为连接管5壁厚的2～4倍。
力F施加前，可以对连接管5上的非约束区域进行电磁感应加热，特别是当连接管5的材质为塑性较差的金属，如部分铝合金、镁合金时，可以减小连接时的变形抗力，提高材料流动效果，避免发生破裂。对上模2施加向下的力F，对下模6施加向上的力F，连接管5在轴向压力F的作用下，连接管5上的上模2与上圆环3之间的非约束区域和连接管5上的下模6与下圆环4之间的非约束区域发生塑性失稳而弯曲起皱产生皱纹。
上模2和下模6继续对连接管5施压，将皱纹压制折叠，直至上模2与上圆环3之间的皱纹紧贴上模2的下表面和上圆环3的上表面、下模6与下圆环4之间的皱纹紧贴下模6的上表面和下圆环4的下表面；
停止对上模2和下模6施力，移除上模2、下模6和芯轴1；去除皱纹的多余部分，将断口压至与皱纹紧贴，打磨光滑，完成金属圆环的连接。
动力源可以通过具有上、下顶出功能和压边功能的的压力机来实现，将上模2和下模6分别与压力机上、下顶出结构相连，下圆环4放置于压力机工作台上，通过夹具或顶紧装置对芯轴1、上圆环3和下圆环4施加压力，将芯轴1、上圆环3和下圆环4夹紧且固定。
需要注意的是，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，其特征在于，包括：
对于待连接的上圆环(3)和下圆环(4)，将金属材质的连接管(5)套在芯轴(1)外壁，将上圆环(3)和下圆环(4)套在连接管(5)外壁，连接管(5)在上圆环(3)和下圆环(4)的孔中居中放置，保持上圆环(3)和下圆环(4)水平固定；将上模(2)和下模(6)套在芯轴(1)外壁，上模(2)和下模(6)均为具有一级台阶面的阶梯圆环，上模(2)靠近芯轴(1)侧的台阶面与连接管(5)的上端面接触，下模(6)靠近芯轴(1)侧的台阶面与连接管(5)的下端面接触；连接管(5)的外壁面分别与上模(2)、下模(6)、上圆环(3)和下圆环(4)接触；
对上模(2)施加向下的力F，对下模(6)施加向上的力F，连接管(5)在轴向压力F的作用下，连接管(5)上的上模(2)与上圆环(3)之间的非约束区域和连接管(5)上的下模(6)与下圆环(4)之间的非约束区域发生塑性失稳而弯曲起皱产生皱纹；
上模(2)和下模(6)继续对连接管(5)施压，将皱纹压制折叠，直至上模(2)与上圆环(3)之间的皱纹紧贴上模(2)的下表面和上圆环(3)的上表面、下模(6)与下圆环(4)之间的皱纹紧贴下模(6)的上表面和下圆环(4)的下表面；
停止对上模(2)和下模(6)施力，移除上模(2)、下模(6)和芯轴(1)；去除皱纹的多余部分，完成金属圆环的连接。
2.根据权利要求1所述的利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，其特征在于，力F施加前，对连接管(5)上的非约束区域进行电磁感应加热。
3.根据权利要求1所述的利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，其特征在于，皱纹的多余部分去除后，将断口压至与皱纹紧贴，打磨光滑。
4.根据权利要求1所述的利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，其特征在于，上圆环(3)和下圆环(4)的内孔处具有过渡圆角。
5.根据权利要求4所述的利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，其特征在于，上圆环(3)的过渡圆角的半径为上圆环(3)厚度的1/3～1/2，下圆环(4)的过渡圆角的半径为下圆环(4)厚度的1/3～1/2。
6.根据权利要求1所述的利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，其特征在于，上模(2)和下模(6)的孔的内边缘具有圆角。
7.根据权利要求6所述的利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，其特征在于，圆角的半径为连接管(5)壁厚的2～4倍。
8.根据权利要求1所述的利用金属管材起皱实现圆环连接的方法，其特征在于，连接管(5)的材质与上圆环(3)和下圆环(4)中抗拉强度较高的材质相同。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110976672A (zh) * 2020-01-02 2020-04-10 陕西科技大学 一种利用板材塑性变形实现板材与管材连接的方法及装置
CN111054830A (zh) * 2020-01-02 2020-04-24 陕西科技大学 一种利用管材塑性变形实现管材与板材连接的方法及装置
CN113953391A (zh) * 2021-10-14 2022-01-21 陕西科技大学 一种基于局部径向挤压的板-管连接方法及装置
DE102022103233A1 (de) 2022-02-11 2023-08-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Befestigen von Elementen an Rohren oder rohrförmigen Werkstücken, Bauteilanordnung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07223030A (ja) * 1994-02-16 1995-08-22 Sango Co Ltd 管と板材の接合装置
JP2000263156A (ja) * 1999-03-15 2000-09-26 Toyo Hatome Kogyo Kk ハトメ
JP2002361339A (ja) * 2001-06-07 2002-12-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd ハトメ部材取付け用工具及びハトメ端子の取付け方法
CN1478620A (zh) * 2002-07-22 2004-03-03 ��ʽ�����װ 制造具有连接部分的管道系统的方法
CN101415505A (zh) * 2006-04-06 2009-04-22 昭和电工株式会社 构件彼此的接合方法
CN103925263A (zh) * 2013-01-15 2014-07-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 复合板中金属紧固件的绝缘方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07223030A (ja) * 1994-02-16 1995-08-22 Sango Co Ltd 管と板材の接合装置
JP2000263156A (ja) * 1999-03-15 2000-09-26 Toyo Hatome Kogyo Kk ハトメ
JP2002361339A (ja) * 2001-06-07 2002-12-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd ハトメ部材取付け用工具及びハトメ端子の取付け方法
CN1478620A (zh) * 2002-07-22 2004-03-03 ��ʽ�����װ 制造具有连接部分的管道系统的方法
CN101415505A (zh) * 2006-04-06 2009-04-22 昭和电工株式会社 构件彼此的接合方法
CN103925263A (zh) * 2013-01-15 2014-07-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 复合板中金属紧固件的绝缘方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110976672A (zh) * 2020-01-02 2020-04-10 陕西科技大学 一种利用板材塑性变形实现板材与管材连接的方法及装置
CN111054830A (zh) * 2020-01-02 2020-04-24 陕西科技大学 一种利用管材塑性变形实现管材与板材连接的方法及装置
CN111054830B (zh) * 2020-01-02 2021-06-22 陕西科技大学 一种利用管材塑性变形实现管材与板材连接的方法及装置
CN110976672B (zh) * 2020-01-02 2021-06-25 陕西科技大学 一种利用板材塑性变形实现板材与管材连接的方法及装置
CN113953391A (zh) * 2021-10-14 2022-01-21 陕西科技大学 一种基于局部径向挤压的板-管连接方法及装置
CN113953391B (zh) * 2021-10-14 2023-11-03 陕西科技大学 一种基于局部径向挤压的板-管连接方法及装置
DE102022103233A1 (de) 2022-02-11 2023-08-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Befestigen von Elementen an Rohren oder rohrförmigen Werkstücken, Bauteilanordnung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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