CN112404688A - 熔合管段的方法和系统 - Google Patents

熔合管段的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112404688A
CN112404688A CN202010839247.8A CN202010839247A CN112404688A CN 112404688 A CN112404688 A CN 112404688A CN 202010839247 A CN202010839247 A CN 202010839247A CN 112404688 A CN112404688 A CN 112404688A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal workpiece
central
metal
workpiece
opposite ends
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010839247.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112404688B (zh
Inventor
保罗·博·程
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bao LuoBoCheng
Original Assignee
Bao LuoBoCheng
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bao LuoBoCheng filed Critical Bao LuoBoCheng
Publication of CN112404688A publication Critical patent/CN112404688A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112404688B publication Critical patent/CN112404688B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L13/00—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
    • F16L13/02—Welded joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K13/00—Welding by high-frequency current heating
    • B23K13/01—Welding by high-frequency current heating by induction heating
    • B23K13/02—Seam welding
    • B23K13/025—Seam welding for tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K13/00—Welding by high-frequency current heating
    • B23K13/04—Welding by high-frequency current heating by conduction heating
    • B23K13/043—Seam welding
    • B23K13/046—Seam welding for tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K13/00—Welding by high-frequency current heating
    • B23K13/06—Welding by high-frequency current heating characterised by the shielding of the welding zone against influence of the surrounding atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • B23K20/023—Thermo-compression bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/053—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work aligning cylindrical work; Clamping devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/053—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work aligning cylindrical work; Clamping devices therefor
    • B23K37/0533—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work aligning cylindrical work; Clamping devices therefor external pipe alignment clamps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/06—Tubes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

将第一金属工件和第二金属工件固定到位于其间的中心金属工件上的系统。该系统包括用于将第一金属工件和第二金属工件与中心金属工件同轴对准地固定的夹具，并且中心金属工件可绕其轴线旋转。加热元件将第一金属工件和中心金属工件的相对端以及第二金属工件和中心金属工件的相对端加热到热工作温度。在相对端处于热工作温度的同时，移除加热元件，并且使相对端彼此接合，并且使中心金属工件的相对端相对于与其接合的其余相对端旋转。

Description

熔合管段的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年8月21提交的美国临时专利申请No.62/889.634的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种将管段熔合在一起或结合在一起的方法和系统。
背景技术
例如，如美国专利No.6,637,642(Lingnau)中所公开的，熔合管段的方法是已知的。但是，在仅一个管段可以旋转的情况下，或者在管段周围只有有限空间的情况下，这种方法似乎不可行。
发明内容
由于前述原因，需要一种用于将第一工件和第二工件固定到同轴放置的中心工件上，其中中心工件位于第一工件和第二工件之间。
从广义上讲，本发明提供一种用于将限定其第一和第二中心轴线的第一和第二金属工件固定到限定其中心轴线的位于第一和第二金属工件之间的中心金属工件的系统。该系统包括分别可固定到第一金属工件和第二金属工件的第一夹具和第二夹具，可固定到中心金属工件的中心齿轮，可与中心齿轮啮合的驱动齿轮以及用于绕中心轴线旋转中心金属工件的电机。该系统还包括第一加热元件和第二加热元件，其分别位于(i)第一金属工件和中心金属工件之间，和(ii)第二金属工件和中心金属工件之间，分别用于加热(i)第一金属工件和中心金属工件的相对端，以及(ii)第二金属工件和中心金属工件的相对端。该系统还包括一个或多个屏蔽子组件，用于在非氧化性环境中覆盖相对端。
另外，该系统包括用于推动第一金属工件，使第一金属工件压靠在中心金属工件上的一个或多个第一撞锤子组件，以及用于推动第二金属工件，使第二金属工件压靠在中心金属工件上的一个或多个第二撞锤子组件。该系统还包括一个或多个对准子组件，用于在将第一金属工件和第二金属工件推向中心金属工件时将第一金属工件、中心金属工件和第二金属工件保持同轴对准。一旦第一金属工件和中心金属工件的相对端以及第二金属工件和中心中央金属工件的相对端被加热到热工作温度，则第一加热元件和第二加热元件是可移除的，然后将第一金属工件和第二金属工件推向中心金属工件，使得第一金属工件和第二金属工件与中心金属工件熔合在一起或结合在一起。
附图说明
通过参考附图可更好地理解本发明，其中：
图1是本发明的系统的实施例的俯视图，其中，中心金属工件位于可向中央金属工件移动的第一金属工件和第二金属工件之间；
图2是与中心金属工件熔合在一起的图1的第一金属工件和第二金属工件的俯视图；
图3是本发明系统的另一个实施例的俯视图，其中中心金属工件位于第一金属工件和第二金属工件之间；
图4是与中心金属工件熔合在一起的图3的第一金属工件和第二金属工件的俯视图；
图5是本发明系统的另一个实施例的俯视图，其中中心金属工件位于第一金属工件和第二金属工件之间；和
图6是与中心金属工件熔合在一起的图5的第一金属工件和第二金属工件的俯视图。
具体实施方式
在附图中，相似的附图标记始终表示相应的元件。首先参考图1和2，以描述总体上由数字20表示的根据本发明的系统的实施例。系统20用于将第一金属工件22和第二金属工件24固定到中心金属工件26，第一和第二金属工件限定了其第一和第二中心轴线“X1”，“X2”，中心金属工件26限定了其中心轴线“X3”且位于第一金属工件22和第二金属工件24之间。
系统20优选地包括第一夹具28和第二夹具30，其分别固定到第一金属工件22和第二金属工件24。优选地，系统20包括可固定至中心金属工件26的中心齿轮32，可与中心齿轮32可啮合地接合的驱动齿轮34以及用于使中心金属工件26绕中心轴线“X3”旋转的电机36。还优选地，系统20包括第一加热元件38和第二加热元件40，其分别位于(i)第一金属工件22和中心金属工件26之间，以及(ii)第二金属工件24和中心金属工件之间，用于分别加热(i)第一金属工件22和中心金属工件26的相对端42、44，以及(ii)第二金属工件24和中心金属工件26的相对端46、48。
优选地，系统20还包括一个或多个屏蔽子组件49，用于提供包围第一金属工件22和中心金属工件26的相对端42、44的一个或多个非氧化环境，并且还用于包围第二金属工件24和中心金属工件26的相对端46、48。本领域技术人员将知道提供非氧化环境的合适装置。
如将进一步描述的，该系统优选地还包括用于推动第一金属工件22，使第一金属工件22压靠在中心金属工件26上的一个或多个第一撞锤子组件50，以及用于推动第二金属工件24，使第二金属工件24压靠在中心金属工件26上的一个或多个第二撞锤子组件52。系统20优选地还包括一个或多个对准子组件54，用于在将第一金属工件22和第二金属工件22压靠在中心金属工件26时将第一金属工件22、中心金属工件26和第二金属工件24保持同轴对准。
一旦第一金属工件22和中心金属工件26的相对端42、44以及第二金属工件24和中心金属工件26的相对端46、48被加热到热工作温度，则第一加热元件38和第二加热元件40是可移除的，然后将推动第一和第二金属工件22、24，使得第一和第二金属工件22、24压靠在中心金属工件26上。优选的，第一金属工件22和中心金属工件24的相对端42、44在接合时是扭曲的(即，至少一个相对于另一个是扭曲的)，以使相对端42、44承受剪切应力，以将相对端42、44结合在一起。类似地，优选的，第二金属工件24和中心金属工件26的相对端46、48在接合时是扭曲的(即，至少一个相对于另一个是扭曲的)，以使相对端46、48承受剪切应力，以将相对端46、48结合在一起。为此，在相对端42、44彼此接合之前和之后，以及在相对端46、48彼此接合之前和之后，中心金属工件26绕其轴线旋转。
上面概述的用于将工件熔合或结合在一起的机构尚未被很好地理解。有利地，结合的工件不包括热影响区。据悉，需要相对端42、44和相对端46、48至少发生部分塑性变形，以实现相对端42、44和相对端46、48的微观结构的至少部分均匀性(即，晶粒尺寸的部分均匀性)。
优选地，允许相对端42、44和相对端46、48冷却至预定温度(例如，环境温度或室温)，以使相对端42、44和相对端46、48重结晶，从而分别彼此结合。本领域技术人员将知道可发生重结晶的温度或温度范围。
美国专利No.9,644,769描述了两个金属元件在被加热到高温工作温度之后可以彼此结合的方法，该专利在此通过引用并入本文。
本领域技术人员将理解，待接合的金属工件的热加工温度高于金属的重结晶温度，在该温度下，金属可塑性变形。本领域技术人员还将理解，在每种情况下，可以基于金属确定最有效的能量输入。如本领域中已知的，加热优选通过感应在非反应性(非氧化)气氛中进行。可以使用屏蔽液。
在使用中，第一金属工件22和第二金属工件24以及中心金属工件26同轴设置。第一夹具28和第二夹具30分别固定到第一金属工件22和第二金属工件24。中心齿轮32固定到中心金属工件26，并且驱动齿轮34与中心齿轮32啮合。电机36与驱动齿轮34可操作地连接。将理解的是，驱动齿轮34由电机36驱动，从而驱动中心齿轮32绕轴线“X3”旋转。因为中心齿轮32固定到中心金属工件26，所以这种旋转导致中心金属工件26绕中心金属工件轴线“X3”旋转。
应当理解，第一夹具28和第二夹具30旨在将非旋转的第一工件22和第二工件24保持与中心金属工件26的预定同轴关系。
在一个实施例中，系统20优选地还包括安装在臂57上的滚子或轴承56，这些滚子或轴承56用于保持中心金属工件26与第一金属工件22和第二金属工件224中的每个同轴。优选地，臂57在臂57的外端58处，安装至对准子组件54。
加热元件38、40连接至电源(未示出)，从而当加热元件38、40就位时，它们被通电并加热工件的相对端。
本领域技术人员将理解，如果需要的话，加热元件38、40可用于将靠近工件近端的工件的端部分别加热到不同的热加工温度。例如，这可以在第一和第二金属工件22、24由两种不同的金属制成的情况下完成。为此，将理解的是，术语“金属”可以指金属和/或其合金。
加热元件38、40可以是任何合适的形式。将理解的是，加热元件被配置成用于对靠近工件的工件端部进行基本上均匀的感应加热，并由此对其进行加热。由于空间的限制，可能会将加热元件带到工作空间，在该工作空间中，工件放置在多个分立的零件中，并原地组装。
例如，第一加热元件38位于第一工件的端部42和中心金属工件的端部44之间。另一个加热元件40位于第二工件的端部46和中心金属工件26的端部48之间。第一加热元件38将端部42、44加热到热工作温度，并且类似地，第二加热元件40将端部46、48加热到热工作温度。如上所述，在进行这种加热的同时，中心金属工件26绕其轴线“X3”旋转。
一旦端部42、44和46、48处于热工作温度，则通过分别沿箭头“E”和“F”指示的方向移动第一加热元件38和第二加热元件40来移除第一加热元件38和第二加热元件40，之后不久，将工件推到一起。
具体地，将第一撞锤子组件通电，以沿箭头“A”和“B”所示的方向推动第一金属工件22，从而使第一金属工件22的端部42与旋转的中心金属工件26接合。同时，第二撞锤子组件52沿箭头“C”和“D”所示的方向推动第二金属工件24，以使端部46与旋转的中心金属工件26接合。第一工件22和第二工件24的移动由对准子组件54引导，以便在第一工件22和第二工件24被移动期间使第一和第二工件与中心金属工件26保持同轴关系。
所产生的组件在图2中示出，其中第一工件22和中心金属工件26熔合在一起，并且第二工件24和中心金属工件26的相应的相对端也熔合在一起。
应该理解，在实际操作中可以使用多个元件(即，比图示和描述的元件数量更多)。例如，鉴于所涉及的相对大的力，可以利用多于一个的电机(和多于一组的齿轮)来旋转中心金属工件26。可以使用比图1中所示的两个撞锤50和另外两个撞锤52数量还多的撞锤。中心金属工件26可以通过任何合适数量的臂57旋转而被保持在适当的位置，其中臂57上带有轴承。
本领域技术人员将理解，图1所示的某些元件是固定的，并且固定到其他元件(未示出)。例如，电机36被锚固，从而是静止不动的。
应该理解，所示系统20的元件可以原位组装。例如，在第一工件22和第二工件24以及中心金属工件26位于受限空间的情况下，元件原位组装可能是有必要的。作为示例，夹具28、30中的每一个可由离散的零件(未示出)制成，这些零件仅在零件放置在安装有夹具的工件上或邻近工件时才组装到夹具中。
本领域技术人员还将理解，在某些情况下，第一或第二金属工件之一的轴向移动可能是不可行的。例如，第一金属工件和第二金属工件中的其中一个可以形成歧管的一部分，其他管连接到歧管，以与其他元件进行最终连接。图3所示的本发明的系统120的替代实施例旨在解决这种情况。
系统120用于将限定其第一和第二中心轴线“2X1”，“2X2”的第一金属工件122和第二金属工件124固定到限定其中心轴线“2X3”的中心金属工件126，该中心金属工件126位于第一金属工件122和第二金属工件124之间。应当理解，在图3中，第二金属工件124不能沿轴向移动。
系统120优选地包括第一夹具128和第二夹具130，第一夹具128和第二夹具130分别可固定到第一金属工件122和第二金属工件124。优选地，系统120包括可固定至中心金属工件126的中心齿轮132，可与中心齿轮132可啮合地接合的驱动齿轮134以及用于使中心金属工件126绕中心轴线“2X3”旋转的电机136。
还优选地，系统120包括第一加热元件138和第二加热元件140，第一加热元件138和第二加热元件140分别位于(i)第一金属工件122和中心金属工件126之间，以及(ii)第二金属工件124和中心金属工件126之间，分别用于加热(i)第一金属工件122和中心金属工件126的相对端142、144，以及(ii)第二金属工件124和中心金属工件126的相对端146、148。
如图3所示，系统120优选地还包括一个或多个第一撞锤子组件150，用于即沿箭头“2A”和“2B”所示的方向推动第一金属工件122，使第一金属工件122压靠在中心金属工件126上。优选地，系统120优选地还包括一个中心撞锤子组件159，即同样沿箭头“2A”和“2B”所示的方向推动中心金属工件126，使中心金属工件126压靠在第二金属工件124上。
系统120优选地还包括一个或多个对准子组件154，用于在推动第一金属工件122，使第一金属工件122压靠在中心金属工件126上，以及在推动中心金属工件126，使中心金属工件126压靠在第二金属工件124上时，将第一金属工件122、中心金属工件126和第二金属工件124保持同轴对准。
系统120优选地还包括在臂157的外端158处分别与对准子组件154可滑动地接合的臂157。将轴承或滚子156安装在臂157上，以在其旋转时接合中心金属工件126，以使中心金属工件126与第一工件122和第二工件124保持同轴对准。
优选地，中心金属工件126绕其轴线“2X3”旋转，并且加热元件138、140通电，以将端部142、144和146、148加热到至少预定温度。
系统120优选地还包括一个或多个屏蔽子组件149，用于提供覆盖相对端的一种或多种非氧化性环境。
一旦第一金属工件122和中心金属工件126的相对端142、144以及第二金属工件124和中心金属工件126的相对端146、148被加热到热工作温度，则第一加热元件138和第二加热元件140是可移除的。然后沿箭头“2E”和“2F”所示的方向移除第一加热元件138和第二加热元件140。同样在那时，当相对端处于热工作温度时，第一撞锤子组件150推动第一金属工件122，使第一金属工件122压靠在中心金属工件126上，以与其熔合。类似地，基本同时，中心撞锤子组件159推动中心金属工件126，使中心金属工件126压靠在第二工件124上。优选地，彼此接合的相对端也通过至少一相对端相对于另一端的移动在如此接合期间经历塑料变形，使得相对端经历剪切力，如上所述。
为此，在相对端142、144彼此接合之前和之后，以及在相对端146、148彼此接合之前和之后，中心金属工件126绕其轴线旋转。
使第一金属工件和第二金属工件以及中心工件冷却至预定温度(例如，环境温度或室温)，从而发生重结晶。
所产生的组件在图4中示出，其中第一工件122和中心金属工件126熔合在一起，第二工件124和中心金属工件126的相对端部也熔合或结合在一起。
本领域技术人员将理解，图3所示的某些元件是固定的，并且固定至其他元件(未示出)。例如，电机136和中心撞锤子组件159被锚固。
应当理解，例如，第一工件122和第二工件124和中心金属工件126位于限定的空间的情况下，图示的系统120的元件可以原位组装。
在图5中示出了系统220的另一个替代实施例。应当理解，在图5中，第二工件224的轴向移动是不可行的。
系统220用于将限定其第一和第二中心轴线“3X1”，“3X2”的第一和第二金属工件222、224固定到限定其中心轴线“3X3”的中心金属工件226上，其中中心金属工件226位于第一和第二金属工件222之间。
系统220优选地包括分别可固定到第一金属工件222和第二金属工件224的第一夹具228和第二夹具230。优选地，系统220包括可固定至中心金属工件226的中心齿轮232，可与中心齿轮232可啮合地接合的驱动齿轮234以及用于使中心金属工件226绕中心轴线“3X3”旋转的电机236。
还优选地，系统220包括第一加热元件238和第二加热元件240，第一加热元件238和第二加热元件240分别位于(i)第一金属工件222和中心金属工件226之间，和(ii)第二金属工件224和中心金属工件226之间，用于分别加热(i)第一金属工件222和中心金属工件226的相对端242、244，以及(ii)第二金属工件224和中心金属工件226的相对端246、248。
系统220优选地还包括一个或多个屏蔽子组件249，用于提供覆盖相对端的一种或多种非氧化性环境。
如图5所示，系统220优选地还包括一个或多个第一撞锤子组件250，用于即沿箭头“3A”和“3B”所示的方向推动第一金属工件222，使第一金属工件222压靠在中心金属工件226上。优选地，系统220优选地还包括一个中心撞锤子组件260，即同样沿箭头“3A”和“3B”所示的方向推动中心金属工件226，使中心金属工件226压靠在第二金属工件224上。
系统220优选地还包括一个或多个对准子组件254，用于在推动第一金属工件222，使第一金属工件222压靠在中心金属工件226上，以及在推动中心金属工件226，使中心金属工件226压靠在第二金属工件224上时，将第一金属工件222、中心金属工件226和第二金属工件224保持同轴对准。
系统220优选地还包括在臂257的外端258处分别与对准子组件254可滑动地接合的臂257。将轴承或滚子256安装在臂257上，以在其旋转时接合中心金属工件226，以使中心金属工件226与第一工件222和第二工件224保持同轴对准。
中心撞锤子组件260可以以任何合适的方式，直接或间接地连接到中心金属工件226。在图5中，中央撞锤子组件260被示为与一个或多个臂257连接。
优选地，中心金属工件226绕其轴线“3X3”旋转，并且加热元件238、240通电，以将端部242、244和246、248加热到至少预定温度。
一旦第一金属工件222和中心金属工件226的相对端242、244以及第二金属工件224和中心金属工件226的相对端246、248被加热到热工作温度，则第一加热元件238和第二加热元件240是可移除的。然后沿箭头“3E”和“3F”所示的方向移除第一加热元件238和第二加热元件240。同样在那时，当相对端处于热工作温度时，第一撞锤子组件250推动第一金属工件222，使第一金属工件222压靠在中心金属工件226上，以与其熔合。类似地，基本同时，中心撞锤子组件260推动中心金属工件226，使中心金属工件226压靠在第二工件224上。优选的是，如上所述，一旦接合，相对端中的至少一个相对于与其接合的另一个相对端移动，以使相对端承受剪切应力。
为此，在相对端242、244彼此接合之前和之后，以及在相对端246、248彼此接合之前和之后，中心金属工件226绕其轴线旋转。
使第一金属工件和第二金属工件以及中心工件冷却至预定温度(例如，环境温度或室温)，从而发生重结晶。
所产生的组件在图6中示出，其中第一工件222和中心金属工件226熔合在一起，第二工件224和中心金属工件226的相对端部也熔合或结合在一起。
本领域技术人员将理解，图5所示的某些元件是固定的，并且固定至其他元件(未示出)。例如，电机236和中心撞锤子组件260被锚固。
应当理解，例如，第一工件222和第二工件224和中心金属工件226位于限定的空间的情况下，图示的系统220的元件可以原位组装。
本领域的技术人员还将理解，可通过任何合适的方式实现图3-5中所示的实施例中的中心金属工件的轴向移动。例如，在替代布置中，可通过在需要时激活的电磁体来进行轴向移动，以产生电磁场以将中心金属工件126、226推向和/或拉向第一工件124、224。
本领域技术人员将理解，本发明可以采取许多形式，并且这种形式在所要求保护的本发明的范围内。权利要求的范围不应该由示例中提出的优选实施例来限制，而应该给出与整个说明书一致的最宽泛的解释。

Claims (6)

1.一种用于将限定其第一和第二中心轴线的第一和第二金属工件固定到限定其中心轴线的位于所述第一和第二金属工件之间的中心金属工件的系统，该系统包括：
第一和第二夹具，分别固定到所述第一金属工件和所述第二金属工件上；
一中心齿轮，可固定在所述中心金属工件上；
一驱动齿轮，可与所述中心齿轮啮合；
一电机，用于使所述中心金属工件绕所述中心轴线旋转；
第一和第二加热元件，分别位于(i)所述第一金属工件和所述中心金属工件之间，和(ii)所述第二金属工件和所述中心金属工件之间，分别用于加热(i)所述第一金属工件和所述中心金属工件的相对端，以及(ii)所述第二金属工件和所述中心金属工件的相对端；
至少一个屏蔽子组件，用于提供至少一种非氧化环境，其包围所述第一金属工件和所述中心金属工件的相对端以及所述第二金属工件和所述中心金属工件的相对端；
至少一个第一撞锤子组件，用于推动所述第一金属工件，使所述第一金属工件压靠在所述中心金属工件上；
至少一个第二撞锤子组件，用于推动所述第二金属工件，使所述第二金属工件压靠在所述中心金属工件上；
至少一个对准子组件，用于在将所述第一金属工件和所述第二金属工件压靠在所述中心金属工件时将所述第一金属工件、所述中心金属工件和所述第二金属工件保持同轴对准；
其中一旦所述第一金属工件和所述中心金属工件的相对端以及所述第二金属工件和所述中心金属工件的相对端被加热到热工作温度，则所述第一加热元件和所述第二加热元件是可移除的，然后推动所述第一金属工件和所述第二金属工件，使所述第一金属工件和所述第二金属工件压靠在所述中心金属工件上，使第一金属工件和所述第二金属工件，所述中心金属工件经历剪切应力，用于将所述第一金属工件和所述中心金属工件的相对端结合在一起，以及将所述第二金属工件和所述中心金属工件的相对端结合在一起。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，另外包括：
至少一个臂(57)，包括其外端(58)，外端(58)与所述至少一个对准子组件(54)可滑动地接合；和
多个轴承(56)，安装在所述至少一个臂(57)上，用于在所述中心金属工件(26)旋转时与所述中心金属工件(26)接合，以使所述中心金属工件(26)保持与所述第一和第二工件同轴对准。
3.一种用于将限定其第一和第二中心轴线的第一和第二金属工件固定到限定其中心轴线的位于所述第一和第二金属工件之间的中心金属工件的系统，该系统包括：
第一和第二夹具，分别固定到所述第一金属工件和所述第二金属工件上；
一中心齿轮，可固定在所述中心金属工件上；
一驱动齿轮，可与所述中心齿轮啮合；
一电机，用于使所述中心金属工件绕所述中心轴线旋转；
第一和第二加热元件，分别位于(i)所述第一金属工件和所述中心金属工件之间，和(ii)所述第二金属工件和所述中心金属工件之间，分别用于加热(i)所述第一金属工件和所述中心金属工件的相对端，以及(ii)所述第二金属工件和所述中心金属工件的相对端；
至少一个屏蔽子组件，用于提供至少一种非氧化环境，其包围所述第一金属工件和所述中心金属工件的相对端以及所述第二金属工件和所述中心金属工件的相对端；
至少一个第一撞锤子组件，用于推动所述第一金属工件，使所述第一金属工件压靠在所述中心金属工件上；
至少一个第二撞锤子组件，用于推动所述第二金属工件，使所述第二金属工件压靠在所述中心金属工件上；
至少一个对准子组件，用于在将所述第一金属工件和所述第二金属工件压靠在所述中心金属工件时将所述第一金属工件、所述中心金属工件和所述第二金属工件保持同轴对准；
其中一旦所述第一金属工件和所述中心金属工件的相对端以及所述第二金属工件和所述中心金属工件的相对端被加热到热工作温度，则所述第一加热元件和所述第二加热元件是可移除的，然后推动所述第一金属工件，使所述第一金属工件压靠在所述中心金属工件上，推动所述中心金属工件，使所述中心金属工件压靠在所述第二金属工件上，使第一金属工件和所述第二金属工件，所述中心金属工件经历剪切应力，用于将所述第一金属工件和所述中心金属工件的相对端结合在一起，以及将所述第二金属工件和所述中心金属工件的相对端结合在一起。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，另外包括：
至少一个臂(157)，包括其外端(158)，外端(158)与所述至少一个对准子组件(154)可滑动地接合；和
多个轴承(156)，安装在所述至少一个臂(157)上，用于在所述中心金属工件(126)旋转时与所述中心金属工件(126)接合，以使所述中心金属工件(126)保持与所述第一和第二工件同轴对准。
5.一种用于将限定其第一和第二中心轴线的第一和第二金属工件固定到限定其中心轴线的位于所述第一和第二金属工件之间的中心金属工件的系统，该系统包括：
第一和第二夹具，分别固定到所述第一金属工件和所述第二金属工件上；
一中心齿轮，可固定在所述中心金属工件上；
一驱动齿轮，可与所述中心齿轮啮合；
一电机，用于使所述中心金属工件绕所述中心轴线旋转；
第一和第二加热元件，分别位于(i)所述第一金属工件和所述中心金属工件之间，和(ii)所述第二金属工件和所述中心金属工件之间，分别用于加热(i)所述第一金属工件和所述中心金属工件的相对端，以及(ii)所述第二金属工件和所述中心金属工件的相对端；
至少一个屏蔽子组件，用于提供至少一种非氧化环境，其包围所述第一金属工件和所述中心金属工件的相对端以及所述第二金属工件和所述中心金属工件的相对端；
至少一个第一撞锤子组件，用于推动所述第一金属工件，使所述第一金属工件压靠在所述中心金属工件上；
至少一个第二撞锤子组件，用于推动所述第二金属工件，使所述第二金属工件压靠在所述中心金属工件上；
至少一个对准子组件，用于在将所述第一金属工件和所述第二金属工件压靠在所述中心金属工件时将所述第一金属工件、所述中心金属工件和所述第二金属工件保持同轴对准；
其中一旦所述第一金属工件和所述中心金属工件的相对端以及所述第二金属工件和所述中心金属工件的相对端被加热到热工作温度，则所述第一加热元件和所述第二加热元件是可移除的，然后推动所述第一金属工件，使所述第一金属工件压靠在所述中心金属工件上，推动所述中心金属工件，使所述中心金属工件压靠在所述第二金属工件上，使第一金属工件和所述第二金属工件，所述中心金属工件经历剪切应力，用于将所述第一金属工件和所述中心金属工件的相对端结合在一起，以及将所述第二金属工件和所述中心金属工件的相对端结合在一起。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，另外包括：
至少一个臂(257)，包括其外端(258)，外端(258)与所述至少一个对准子组件(254)可滑动地接合；和
多个轴承(256)，安装在所述至少一个臂(257)上，用于在所述中心金属工件(226)旋转时与所述中心金属工件(226)接合，以使所述中心金属工件(226)保持与所述第一和第二工件同轴对准。
CN202010839247.8A 2019-08-21 2020-08-19 熔合管段的方法和系统 Active CN112404688B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962889634P 2019-08-21 2019-08-21
US62/889,634 2019-08-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112404688A true CN112404688A (zh) 2021-02-26
CN112404688B CN112404688B (zh) 2023-11-10

Family

ID=74645474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010839247.8A Active CN112404688B (zh) 2019-08-21 2020-08-19 熔合管段的方法和系统

Country Status (3)

Country Link
US (3) US11413699B2 (zh)
KR (1) KR20210023739A (zh)
CN (1) CN112404688B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11413699B2 (en) * 2019-08-21 2022-08-16 Paul Po Cheng Method and system for fusing pipe segments

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB842120A (en) * 1956-06-22 1960-07-20 Combustion Eng Method and apparatus for butt welding elongated metal members
US20030190964A1 (en) * 2002-04-08 2003-10-09 General Electric Company Inertia welded shaft and method therefor
CN101623794A (zh) * 2008-07-08 2010-01-13 陈炯 钢材感应加热固相焊接方法及对焊机床
CN104772625A (zh) * 2015-04-03 2015-07-15 江苏薪泽奇机械股份有限公司 一种高强钢、超高强钢高频焊管机组
CN106541207A (zh) * 2015-09-18 2017-03-29 通用电气公司 惯性焊接方法
FR3046558A1 (fr) * 2016-01-07 2017-07-14 Snecma Soudage par friction inertielle a inertie variable

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1293141A (en) 1969-07-16 1972-10-18 Welding Inst Improvements relating to friction welding
US3874067A (en) * 1973-06-07 1975-04-01 Kawasaki Heavy Ind Ltd Method and apparatus of butt welding pipes or the like
DE2614726A1 (de) 1975-04-07 1976-10-14 Nippon Steel Corp Verfahren und vorrichtung zum gaspresschweissen
SE448612B (sv) 1983-06-09 1987-03-09 Nitro Nobel Ab Forfarande for forenandet av tva rorendar medelst explosionssvetsning av ett skarvror till dessa endar
DE3638270A1 (de) 1986-11-12 1988-05-19 Inst Elektroswarki Patona Verfahren zum reibungsschweissen
US5208443A (en) 1988-09-09 1993-05-04 Metcal, Inc. Temperature auto-regulating, self-heating recoverable articles
FR2659038B1 (fr) 1990-03-02 1994-11-10 Snecma Procede de soudage par friction et machine de mise en óoeuvre.
US5831252A (en) 1995-02-08 1998-11-03 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Methods of bonding titanium and titanium alloy members by high frequency heating
JP3511749B2 (ja) 1995-08-30 2004-03-29 大同特殊鋼株式会社 Ｔｉ合金部材の接合方法
US5785805A (en) 1996-06-14 1998-07-28 Fix, Jr.; John William Friction welding fusion enhancer apparatus
ATE277716T1 (de) 1998-11-02 2004-10-15 Spinduction Weld Inc Verbessertes schweissverfahen von festkörpern und geschweisste werkstücke
CA2526171C (en) * 2003-06-10 2011-11-08 Noetic Engineering Inc. Shear assisted solid state weld and method of forming
TWI238092B (en) 2003-12-08 2005-08-21 Nelson Prec Casting Co Ltd Friction welding structure of golf club and manufacturing method therefor
DE102004034498A1 (de) 2004-07-16 2006-02-16 Ejot Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Reibschweißen von Bauteilen
AT9199U1 (de) 2005-09-13 2007-06-15 Plansee Se Werkstoffverbund mit explosionsgeschweisstem zwischenstück
JP2009541059A (ja) 2006-06-20 2009-11-26 パルサー・ウェルディング・リミテッド 第１および第２の金属被加工物を高い圧力／高い速度によって溶接または接合する方法、ならびにそれによって作製される製造品
EP2069097B1 (en) 2006-09-18 2011-11-09 Spinduction Weld, Inc. Apparatus for induction friction solid state welding
GB0712225D0 (en) 2007-06-23 2007-08-01 Rolls Royce Plc Welding enclosure
JP5290779B2 (ja) 2008-03-05 2013-09-18 株式会社豊田自動織機 摩擦圧接方法
JP5243083B2 (ja) 2008-04-01 2013-07-24 株式会社豊田自動織機 摩擦圧接方法
JP2010165847A (ja) 2009-01-15 2010-07-29 Sumitomo Chemical Co Ltd 熱電変換モジュールの製造方法
US8863371B2 (en) 2011-12-09 2014-10-21 Baker Hughes Incorporated Positioning system and method for automated alignment and connection of components
US8998067B2 (en) 2013-01-10 2015-04-07 Baker Hughes Incorporated Tubular friction welding joining method without rotation of the tubulars
US9644769B1 (en) 2013-03-20 2017-05-09 Paul Po Cheng System and method for welding tubular workpieces
ES2686366T3 (es) * 2013-04-11 2018-10-17 Fujico Co., Ltd. Método y dispositivo para producir un cilindro de laminación
US9227267B1 (en) 2014-08-13 2016-01-05 William Engineering Llc Warm bond method for butt joining metal parts
US10288193B2 (en) 2017-01-25 2019-05-14 Paul Po Cheng Method and system for forming a pipeline
US11413699B2 (en) * 2019-08-21 2022-08-16 Paul Po Cheng Method and system for fusing pipe segments

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB842120A (en) * 1956-06-22 1960-07-20 Combustion Eng Method and apparatus for butt welding elongated metal members
US20030190964A1 (en) * 2002-04-08 2003-10-09 General Electric Company Inertia welded shaft and method therefor
CN101623794A (zh) * 2008-07-08 2010-01-13 陈炯 钢材感应加热固相焊接方法及对焊机床
CN104772625A (zh) * 2015-04-03 2015-07-15 江苏薪泽奇机械股份有限公司 一种高强钢、超高强钢高频焊管机组
CN106541207A (zh) * 2015-09-18 2017-03-29 通用电气公司 惯性焊接方法
FR3046558A1 (fr) * 2016-01-07 2017-07-14 Snecma Soudage par friction inertielle a inertie variable

Also Published As

Publication number Publication date
US20220339733A1 (en) 2022-10-27
US11717913B2 (en) 2023-08-08
US20220339732A1 (en) 2022-10-27
KR20210023739A (ko) 2021-03-04
CN112404688B (zh) 2023-11-10
US20210053143A1 (en) 2021-02-25
US11413699B2 (en) 2022-08-16
US11602802B2 (en) 2023-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3162488B1 (en) Method and device for friction stir welding
US3779446A (en) Welding apparatus
US3025596A (en) Braze bonding of concentric tubes and shells and the like
EP1813377A2 (en) High strength friction stir welding
US3495321A (en) Method of making a connection
US7967182B2 (en) Dissimilar metal joint product and joining method therefor
US11602802B2 (en) Method and system for fusing pipe segments
US9644769B1 (en) System and method for welding tubular workpieces
JP2009538738A (ja) 予熱を伴って自己穿孔型リベットを使用して金属を接合するための方法および装置
CN103072276B (zh) 连接塑料工件至另一工件的方法
US20160030992A1 (en) Hot-stamping tailor-welded blanks of aluminum sheet
US20100102106A1 (en) Welding enclosure
US9227267B1 (en) Warm bond method for butt joining metal parts
US20090239095A1 (en) Composite rods and processes for forming composite rods
US20210291293A1 (en) Method and system for modifying metal objects
US3187544A (en) Method for effecting a metal working process
WO2005106050A1 (en) Method for improving the fatigue properties in a structure and structure made by such method
Behrens et al. Process routes for die forging of hybrid bevel gears and bearing bushings
NO329186B1 (no) Anordning og fremgansmate for smi- og diffusjonssveising
CN109623124A (zh) 片状金属面板中的热成形粘合
KR20160086465A (ko) 서보모터 마찰용접을 이용한 이종 금속의 접합체 및 이의 접합 방법
JP4257952B2 (ja) 加工熱処理再現試験装置
EP3137243B1 (en) Forging dies with internal heating system
US20230042057A1 (en) Apparatus and methods for forming an attachment pad in high strength steel materials
Wang et al. Residual stress prediction for the inertia welding process

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant