CN113020460A - 一种形状记忆合金管接头的扩径方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种形状记忆合金管接头的扩径方法，采用带有锥度的芯棒把形状记忆合金管接头管接头的内径扩大；同时在扩径的芯棒与管接头接触扩径位置处进一步设置低温液氮的高压喷头，扩径过程始终保持有液氮从高压喷头处喷出。本发明中旋转加轴向的二维运动的方法，消除挤压形变以及热量产生的不利影响，具有扩径的结构简单的优点，大大提高形状记忆合金管接头的扩径均匀性，从而提高形状记忆合金管接头的恢复性能。

Description

一种形状记忆合金管接头的扩径方法

技术领域

本发明涉及一种形状记忆合金管接头的扩径方法，特别是一种采用对管接头施加轴向压力并旋转的扩径方法，轴向压力实现对管接头的直径扩大的目的，旋转实现对管接头的均匀变形的目的。

背景技术

形状记忆合金具有优良的形状记忆特性，利用形状记忆特性制成的形状记忆合金管接头在管路连接中得到了广泛应用，其中最为典型的是航空液压管路连接用形状记忆合金管接头。形状记忆合金管接头的扩径是一种特种加工工艺，采用带有锥度的芯棒把形状记忆合金管接头管接头的内径扩大。扩径是形状记忆合金管接头管接头制备的必须的工艺流程，扩径后的形状记忆合金管接头才能满足记忆回复性能的要求。

CN106216537A公开了一种形状记忆合金变径管接头扩径装置，包括：基座、导向轴套、扩径压杆和分瓣式扩径块；基座上端预设有纵向延伸的轴套导向孔；导向轴套装配于轴套导向孔内；导向轴套中心加工有纵向延伸的推杆导向孔；扩径压杆为变径圆柱杆体，下部加工为直径较小的导向段，中部过渡部分加工为锥型扩孔段，锥型扩孔段上部加工为直径较大的保持段，保持段上部加工为直径小于保持段的卸套段；分瓣式扩径块为平均分割圆环的扇形块，且分割数量大于等于2；分瓣式扩径块嵌入于形状记忆合金变径管接头大径部分；本发明，通过扩径压杆的逐渐下压促使锥型扩孔段和保持段依次作用于形状记忆合金变径管接头小径部分和大径部分内部的分瓣式扩径块实现整体扩径。

CN108246906A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。

现有技术中的扩径方法，由于芯棒的加工精度，在轴向压力作用下，以及扩径过程中管接头受抗压和摩擦会产生一定的热量和形变，上述状况会给形状记忆合金管接头扩径带来存在偏心和扩径不均匀的问题。因此有必要，开发出一种保证形状记忆合金管接头均匀扩大的扩径方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种形状记忆合金管接头的扩径方法。

本发明采用在轴向压力下将形状记忆合金管接头向下运动，同时将芯棒旋转运动，形状记忆合金管接头被约束条件下均匀扩大。

同时针对现有技术存在扩径过程产生的热量和形变的带来的不利影响，本发明为这些影响，致力于降低变形和摩擦产生的热量。本发明采取的手段包括，除了将整个扩径环境用液氮控制零下60℃外，在扩径的芯棒与管接头接触扩径位置处设置低温液氮的高压喷头，保持在扩径进行的过程中始终有液氮喷淋在芯棒与管接头接触的界面上，这样的操作可以实现对合金管接头冷却的同时，蒸发成氮气，带走两者摩擦产生的热量，利于连续的挤压成型，消除热量引起的多余形变，提高挤压效率和挤压精度。

为实现所述目的，本发明是通过以下技术方案达到的：

一种形状记忆合金管接头的扩径方法，提供扩径设备，可以是液压或机械的动力源，同时满足向下压力和旋转的要求。

一种形状记忆合金管接头的扩径方法，提供液氮环境，保持扩径操作的环境温度低于零下60℃下。

一种形状记忆合金管接头的扩径方法，带有锥度的芯棒，芯棒实现对形状记忆合金管接头的直径扩大。弹簧是一种压簧，起到在扩径过程中支撑作用。

一种形状记忆合金管接头的扩径方法，套筒加工成纵向间隙，均匀排列的结构。在扩径过程中随着形状记忆合金管接头的扩大，套筒会随大膨胀，起到对形状记忆合金管接头的约束作用。固定带与套筒连接，固定带具有一定的弹性，在扩径过程中随着形状记忆合金管接头的扩大，套筒会随大膨胀，固定带起到随动的作用。

一种形状记忆合金管接头的扩径方法，在扩径的芯棒与管接头接触扩径位置处设置低温液氮的高压喷头，喷头的方向对准芯棒进入形状记忆合金管接头的入口处，扩径过程始终保持有液氮从高压喷头处喷出。

具体地，本发明提供一种形状记忆合金管接头的扩径方法，包含步骤如下：

1、准备：准备扩径需要的设备、部件以及操作环境；

2、安装：将弹簧安装在扩径模架上，把扩径用芯棒插入形状记忆合金管接头中并插入弹簧，将套筒与固定带连接，套筒与形状记忆合金管接头之间为紧配合；在扩径的芯棒与形状记忆合金管接头接触扩径位置处进一步设置低温液氮的高压喷头，喷头的方向对准芯棒进入形状记忆合金管接头的入口处，扩径过程始终保持有液氮从高压喷头处喷出；

3、扩径：扩径设备具备向下压力和旋转的动力源的能力，调整压头的位移和旋转速率，扩径设备使得芯棒旋转向下运动，芯棒的锥度使得形状记忆合金管接头的外径变大。

4、脱模：形状记忆合金管接头的扩径完成，拆除套筒与固定带的连接，将芯棒从形状记忆合金管接头中自由脱落，高压喷头停止喷淋液氮，此时形状记忆合金管接头整个扩径过程完成。

在一些实施例中，按照设计要求加工成形状记忆合金管接头，内表面含凸起的内脊。

在一些实施例中，选用的形状记忆合金管接头的材料为TiNiFe合金。

在一些实施例中，步骤1中准备工作是在液氮环境，温度为-60℃以下。

在一些实施例中，所述套筒包含均匀排列的纵向间隙结构。

本发明的优点在于：

由于形状记忆合金管接头的外径被约束，芯棒旋转向下运动的时候，形状记忆合金管接头不会旋转。形状记忆合金管接头在扩径过程中外径会胀大，套筒也会胀大，这种纵向间隙，均匀排列的结构，保证稳定的扩径。更有意义的是：在扩径的芯棒与管接头接触扩径位置处设置低温液氮的高压喷头，保持在扩径进行的过程中始终有液氮喷淋在芯棒与管接头接触的界面上，这样的操作可以实现对合金管接头冷却的同时，蒸发成氮气，带走两者摩擦产生的热量，利于连续的挤压成型，消除热量引起的多余形变，提高挤压效率和挤压精度；形状记忆合金管接头在芯棒旋转向下运动，提高了扩径的均匀的变形，有利于形状记忆合金管接头的形状记忆恢复性能。

下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明

图1为本发明一种形状记忆合金管接头扩径开始的示意图。

图2为本发明一种形状记忆合金管接头扩径结束的示意图。

图3为本发明一种形状记忆合金管接头的示意图。

图4为本发明一种的套筒的示意图。

其中附图标记为：扩径设备1，芯棒2，扩径模架3，固定带4，套筒5，形状记忆合金管接头6，弹簧7，高压喷头8。

具体实施方式

实施例下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

实施例1

如图1所示，为本发明一种形状记忆合金管接头的扩径方法示意图。其中6为形状记忆合金管接头，材料为TiNiFe合金，内径为9.30mm，外径13.20mm。

本发明的一种形状记忆合金管接头的扩径方法过程如下：

(1)将弹簧7安装在扩径模架3上，把扩径用芯棒2插入形状记忆合金管接头4中并插入弹簧7。将套筒5与固定带4连接，套筒5与形状记忆合金管接头4之间为紧配合。在工作槽中倒入液氮，整个模架1浸泡在工作槽中，保温不小于20分钟。在扩径的芯棒2与形状记忆合金管接头6接触扩径位置处进一步设置低温液氮的高压喷头8，喷头的方向对准芯棒2进入形状记忆合金管接头6的入口处，扩径过程始终保持有液氮从高压喷头8处喷出。

(2)设置扩径的速率：轴向压力100mm/min；旋转2转/min。启动，开始扩径。

(3)形状记忆合金管接头6的扩径完成，拆除套筒5与固定带4的连接。将芯棒2从形状记忆合金管接头6中自由脱落，高压喷头8停止喷淋液氮。此时形状记忆合金管接头6整个扩径过程完成。

(4)测量形状记忆合金管接头6扩径后的尺寸：内径为10.15mm，外径13.90mm，外径的不圆度为0.02-0.04mm。

实施例2

如图1所示，为本发明一种形状记忆合金管接头的扩径方法示意图。其中6为形状记忆合金管接头，材料为TiNiNb合金，内径为15.10mm，外径19.60mm。

本发明的一种形状记忆合金管接头的扩径方法过程如下：

(1)将弹簧7安装在扩径模架3上，把扩径用芯棒2插入形状记忆合金管接头4中并插入弹簧7。将套筒5与固定带4连接，套筒5与形状记忆合金管接头4之间为紧配合。在工作槽中倒入液氮与酒精的混合液中，整个模架1浸泡在工作槽中，保温不小于20分钟。在扩径的芯棒2与形状记忆合金管接头6接触扩径位置处进一步设置低温液氮的高压喷头8，喷头的方向对准芯棒2进入形状记忆合金管接头6的入口处，扩径过程始终保持有液氮从高压喷头8处喷出。

(2)设置扩径的速率：轴向压力60mm/min；旋转2转/min。启动，开始扩径。

(3)形状记忆合金管接头6的扩径完成，拆除套筒5与固定带4的连接。将芯棒2从形状记忆合金管接头6中自由脱落，高压喷头8停止喷淋液氮，此时形状记忆合金管接头6整个扩径过程完成。

(4)测量形状记忆合金管接头6扩径后的尺寸：内径为16.20mm，外径20.70mm，外径的不圆度为0.03-0.05mm。

对比例1-2

设置对比实验：

对比例1：扩径用芯棒2仅向下运动，不作旋转的二维运动，其它工艺参数及操作条件同实施例1。

对比例2：扩径时，仅将在工作槽中倒入液氮，整个模架1浸泡在工作槽中不单独在芯棒2扩径入口处设置液氮高压喷头，其它工艺参数及操作条件同实施例1。

将实施例与对比例得到的形状记忆合金管接头样品进行尺寸测量，对比样品外径的不圆度，测试结果如表1。

表1外径不圆度测试

样品	不圆度mm
		实施例1	0.02-0.04
实施例2	0.03-0.05
		对比例1	0.07-0.10
对比例2	0.08-0.11

本发明扩径方法得到的一种形状记忆合金管接头，相比现有技术常规的扩径方法，芯棒旋转向下运动，这种旋转加轴向的二维运动的方法，大大提高形状记忆合金管接头的扩径均匀性；同时，设置扩径入口处液氮高压喷管消除扩径挤压产生的热量及形变的不利影响，从而提高形状记忆合金管接头的恢复性能，具有高扩径效率及精确率的优点。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种形状记忆合金管接头的扩径方法，包含如下步骤：

S1、准备：准备扩径需要的设备、部件以及操作环境；

S2、安装：将弹簧安装在扩径模架上，把扩径用芯棒插入形状记忆合金管接头中并插入弹簧，将套筒与固定带连接，套筒与形状记忆合金管接头之间为紧配合；在扩径的芯棒与形状记忆合金管接头接触扩径位置处进一步设置低温液氮的高压喷头，喷头的方向对准芯棒进入形状记忆合金管接头的入口处，扩径过程始终保持有液氮从高压喷头处喷出；

S3、扩径：扩径设备具备向下压力和旋转的动力源的能力，调整压头的位移和旋转速率，扩径设备使得芯棒旋转向下运动，芯棒的锥度使得形状记忆合金管接头的外径变大；

S4、脱模：形状记忆合金管接头的扩径完成，拆除套筒与固定带的连接，将芯棒从形状记忆合金管接头中自由脱落，高压喷头停止喷淋液氮，此时形状记忆合金管接头整个扩径过程完成。

2.如权利要求1所述的一种形状记忆合金管接头的扩径方法，按照设计要求加工成形状记忆合金管接头，内表面含凸起的内脊。

3.如权利要求1所述的一种形状记忆合金管接头的扩径方法，选用的形状记忆合金管接头的材料为TiNiFe合金。

4.如权利要求1所述的一种形状记忆合金管接头的扩径方法，步骤1中准备工作是在液氮环境，温度为-60℃以下。

5.如权利要求1所述的一种形状记忆合金管接头的扩径方法，所述套筒包含均匀排列的纵向间隙结构。

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