CN114505574A - 一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，通过多集磁器的结构配合在管道中运动的抵块，使管件焊接后的焊缝更加平整，变形量更小；其结构包括：集磁器、内管、外管，其中线圈缠绕在外管上，内管位于外管中，二者螺纹连接，通过转动调整二者之间的相对距离，集磁器通过固定块、底环可拆卸的固定在内管中，固定块于集磁器接触，对集磁器进行支撑，同时还通过接触传热的方式，对集磁器进行降温，在固定块中还设置有热通道，底环上的导热条插入热通道中，对固定块进行散热，热量最终通过设置在底环上的水冷块吸收，从而达到降温的目的。

Description

一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置

技术领域

本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置。

背景技术

电磁脉冲成形是利用脉冲磁场力驱动板材或管材变形的零件成形制造技术。电磁脉冲成形焊接较普通焊接更加绿色环保，属于“低碳”工艺，整个过程无热、无辐射、无烟、无废气、无火花、无冷凝水，无辅材消耗，能耗很低；电磁脉冲成形系统主要包括电磁脉冲成形设备、线圈、工件、集磁器，其中电磁脉冲成形设备用于储存和释放电能，线圈是成形加工工具，用于实现电能向磁场能和变形机械能的转化，在加工过程中线圈承受作用于变形工件的等值、反方向的脉冲作用力；集磁器是电磁成形中一种常用的辅助工装，它可以用来控制空间线圈的磁通密度分布，应用集磁器可对尺寸较小的部件加工，进行不同材质管材的连接和管材的无模成形。

在连续生产过程中，脉冲大电流通过线圈产生的焦耳热累积，导致线圈产生快速的温升，通常上百次连续充放电后，线圈可从室温升高到150℃左右，与线圈相邻的集磁器也会同样受到高温的影响，此时若没有采取有效的措施进行强制冷却，使线圈温度降低到允许范围内，则线圈绝缘材料会失效；另一方面，集磁器由于集中了磁场，提高了作用在焊缝位置的电磁力，导致管件焊接部分的的轴向变形不均匀，焊缝形状不规整，而且在连续生产时，集磁器持续受到冲击力的作用，加上温度升高，集磁器很容易发生变形，因此现有技术的电磁脉冲焊接装置并不能进行连续生产，需要间隔时间进行，但这也就降低了加工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，通过抵块与多集磁器结构的配合，使焊缝位置更加平整，同时能够有效降低使用过程的温度，避免部分工件在高温下变形失效。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方法：

一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，包括：集磁器、内管、外管、线圈、抵块；

所述线圈缠绕在外管上，所述内管位于外管中，二者螺纹连接，所述集磁器位于内管中，集磁器的两个顶面均设置有固定块，固定块通过底环可拆卸固定在内管中；

所述抵块位于管件中，抵块的外径与管件的内径相同，抵块上还设置有：推杆、活动小车，其中推杆将抵块与活动小车连接，活动小车推动抵块在管道中运动。

进一步地，所述固定块包括：导热环、热通道，所述导热环是位于固定块中的环形空间，导热环所在平面垂直于固定块的轴线，导热环空间中设置有导热块，所述热通道平行于固定块的轴线，且热通道穿过导热环，与导热环所在空间连通。

进一步地，所述固定块的两个端面中的一个端面与集磁器的端面接触，固定块的另一个端面与底环连接，底环再与内管连接。

进一步地，所述固定块中设置有多个导热环，导热环彼此平行设置。

进一步地，所述导热块是由导热颗粒粉末压实而成的块体。

进一步地，所述底环包括：水冷块、导热条，所述底环的外环面与内管的外径相同，底环的顶面设置有若干导热条，所述导热条的分布与长度均与固定块中对应的热通道相同，导热条插入热通道中，二者配合。

进一步地，所述导热条的长度各不相同。

进一步地，所述导热环的半径从上到下依次增加。

进一步地，所述内管的一端插入外管中，内管的另一端设置有外缘，便于使用时进行握持。

本发明至少具有以下有益效果。

（1）通过多集磁器设置增大焊缝宽度，焊缝与工件表面平滑过渡，配合位于管道内运动的抵块，能够对焊缝进行支撑，减少焊缝内凹变形，从而形成一个平整的焊缝。

（2）集磁器之间的位置可以通过旋转内管实现，根据工艺要求的不同，灵活调整，减少二者磁场相互影响。

（3）固定块将集磁器固定在内管中，由固定块承担焊接过程中产生的变形工件等值、反方向的脉冲作用力，集磁器与线圈不会受到损伤。

（4）固定块与底环的连接不仅将二者连接起来，而且固定块中设置有热通道，底环上的导热条插入热通道后能够将增大接触面积，对固定块进行降温。

（5）固定块中镶嵌有多个导热环面，该环面是固定块中的环面空间填充石墨粉组成，即使固定块受力变形也不会折断导热环，始终能够发挥导热的功能。

附图说明

构成本申请一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

附图中：

图1示意性示出了本发明的使用状态示意图；

图2示意性示出了集磁器与固定块部分的结构示意图；

图3示意性示出了集磁器的结构示意图；

图4示意性示出了固定块与外筒连接后的结构示意图；

图5示意性示出了底环的结构示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

1-管件，2-集磁器，3-线圈，4-外管，5-内管，51-外缘；

6-固定块，61-导热环，62-热通道，7-底环，71-水冷块，72-导热条；

8-抵块，81-推杆，82-活动小车。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明；除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式；如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系；应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

实施例

如图1所示的是一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，用于进行管件1的连接，不同于传统的热焊接，管件1的一端预先进行扩径，将一个管径未扩径的一端插入另一管件1的扩径端，多集磁器2的结构以及管件1中运动的抵块8设置在管件1之间的连接部分，产生的电磁力将管件1向内挤压而连接成一个整体，完成管件1之间的焊接，再将多集磁器2以及抵块8沿管件1移动，即可进行连续生产，效率更高，由于多集磁器2的结构配合抵块8的使用，使管件1焊接后的焊接部分更加平整；电磁脉冲装置包括：集磁器2、内管5、外管4，其中线圈3缠绕在外管4上，内管5位于外管4中，二者螺纹连接，通过转动调整二者之间的相对距离，集磁器2通过固定块6、底环7可拆卸的固定在内管5中，固定块6与集磁器2接触，对集磁器2进行支撑，同时还通过接触传热的方式，对集磁器2进行降温，在固定块6中还设置有热通道62，底环7上的导热条72插入热通道62中，对固定块6进行散热，热量最终通过设置在底环7上的水冷块71吸收，从而达到降温的目的。

如图1所示，线圈3缠绕在外管4上，外管4套设在焊接部分外，集磁器2通过固定块6、底环7可拆卸的固定在内管5中，现有技术中线圈3多是直接缠绕在集磁器2外，而本申请中，线圈3与集磁器2之间还设置有外管4与内管5，这样不仅能够避免集磁器2变形造成线圈3损伤，还能够在不更换线圈3的情况下，单独更换集磁器2，在针对不同管径管件1进行焊接时，不需要卸下线圈3，能够更快进行替换。

内管5与外管4通过螺纹连接，内管5的一端插入外管4中，内管5的另一端设置有外缘51，便于使用时进行握持。

集磁器2的数量不止一个，本实施例中以两个为例进行说明，两个集磁器2分别设置在不同两个内管5中，两个内管5从外管4的两端插入外管4中，通过转动内管5调整两个集磁器2的位置，由于加工工艺的要求不同，施加在线圈3上的电流也不同，磁场也不同，集磁器2之间的距离也不相同，由于内管5是可以在外管4中运动的，因此可以灵活地进行调整，而集磁器2距离的确定是根据线圈3电流等参数决定的，本领域技术人员能够结合本领域的常识，配合有限次实验得到，本实施例中不做限定。

集磁器2的作用是收束磁场，使磁场力能够集中到加工位置，在管线焊接领域，现有技术通常是将两根管道中的一根的接口进行扩口，将另一接口插入其中，再利用电磁力将二者结合成一体，但是得到的焊缝形状却不够平整，经过申请人的研究，造成焊缝不平整的原因主要就是管件1是中空的，受到向内的电磁力后，由于没有内部支撑，很容易发生变形；另一方面，焊接参数不合理，电磁力过大，导致焊缝向内凹陷，但是为了避免两个管道的接头没有实现冶金结合，实际生产时都会选择产生更大的电磁力；如图1所示，管件1内部设置有抵块8，抵块8位于焊接接头位置，从内部对焊接接头进行支撑，管件1受到电磁力后不会向内凹，接头形状更平整，而且本实施例中使用了两个集磁器2，线圈3产生的电磁力分散到两个集磁器2的位置上，使得对应的焊接接头的宽度会增加，电磁力作用后，接头部分与工件其余部分过度平滑，且由于电磁力作用范围更大，焊接接头部分的内应力相对于单集磁器2的情况更小。

如图4所示，固定块6的两个端面中的一个端面与集磁器2的端面接触，固定块6的另一个端面与底环7连接，底环7再与内管5连接，集磁器2的两个端面都设置有固定块6，两个固定块6将集磁器2固定在内管5中，从而能够通过移动内管5调整集磁器2的位置。

进一步地，固定块6包括：导热环61、热通道62，导热环61是位于固定块6中的环形空间，导热环61所在平面垂直于固定块6的轴线，导热环61空间中填充有导热材料，提高热交换效率，固定块6中设置有多个导热环61，导热环61彼此平行设置，热通道62平行于固定块6的轴线，热通道62将导热环61所在空间连通。

进一步地，如图5所示，底环7包括：水冷块71、导热条72，底环7的外环面与内管5的外径相同，底环7的顶面与固定块6配合，顶面上设置有若干导热条72，导热条72的分布与固定块6中的热通道62相同，二者配合时，导热条72插入热通道62中，一方面与导热环61接触，将热量从固定块6中导出，另一方面，二者的配合更加稳定；水冷块71位于底环7的底面，通过水冷块71将底环7的热量导出。

更进一步地，导热条72的长度各不相同，由于受到底环7倾斜顶面的影响，导热环61的半径各不相同，导热环61的半径从上到下依次增加，所以越靠近轴线，导热条72的长度越大，且导热环61的截面半径从内向外依次增加，增加了热交换效率。

需要说明的是：所述导热环61不是直接放置块状的导热材料，而是在该空间中填充石墨粉，填充后，将石墨粉压实，压实后的石墨粉之间的间隙更小，导热效率更高，且在导热环61中的石墨粉被压实成固定形状，而不是流动状态，当然在导热环61中流出供导热条72穿过的通道，在固定块6与底环7连接后，导热条72插入固定块6中，因此大大减小了固定块6中的间隙；由于在使用时，固定块6承受了原本作用在集磁器2上的力，所以长期使用下会出现轻微变形，如果在导热环61中放入相应形状的导热块，一旦导热环61发生变形，放入其中的导热块就会断裂，断裂后的空隙会大大影响传热效率，但是本实施例中的导热块是粉末压实的，即使固定块6变形，粉末状的导热块断裂，断裂处会恢复粉状状态，粉末之间依旧有足够的接触面积，不会存在空隙，也就是说导热通路不会受到影响，提高了长期使用过程中的稳定性。

如图1所示，抵块8位于管件1中，抵块8的外径与管件1的内径相同，抵块8上还设置有：推杆81、活动小车82，其中推杆81将抵块8与活动小车82连接，活动小车82推动抵块8在管道中运动，活动小车82通过现有技术控制运动，使抵块8位于焊接接头的位置，对焊接接头进行支撑。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成为本领或技术人员所公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，其特征在于：包括：集磁器、内管、外管、线圈、抵块；

所述线圈缠绕在外管上，所述内管位于外管中，二者螺纹连接，所述集磁器位于内管中，集磁器的两个顶面均设置有固定块，固定块通过底环可拆卸固定在内管中；

所述抵块位于管件中，抵块的外径与管件的内径相同，抵块上还设置有：推杆、活动小车，其中推杆将抵块与活动小车连接，活动小车推动抵块在管道中运动。

2.根据权利要求1所述的一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，其特征在于：所述固定块包括：导热环、热通道，所述导热环是位于固定块中的环形空间，导热环所在平面垂直于固定块的轴线，导热环空间中设置有导热块，所述热通道平行于固定块的轴线，热通道将导热环所在空间连通。

3.根据权利要求2所述的一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，其特征在于：所述固定块的两个端面中的一个端面与集磁器的端面接触，固定块的另一个端面与底环连接，底环再与内管连接。

4.根据权利要求2所述的一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，其特征在于：所述固定块中设置有多个导热环，导热环彼此平行设置。

5.根据权利要求2所述的一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，其特征在于：所述导热块是由导热颗粒粉末压实而成的块体。

6.根据权利要求1所述的一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，其特征在于：所述底环包括：水冷块、导热条，所述底环的外环面与内管的外径相同，底环的顶面与固定块配合，顶面上设置有若干导热条，所述导热条的分布与固定块中的热通道相同，二者配合时，导热条插入热通道中。

7.根据权利要求1所述的一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，其特征在于：所述导热条的长度各不相同，由于受到底环倾斜顶面的影响，导热环的半径各不相同，导热环的半径从上到下依次增加。

8.根据权利要求1所述的一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，其特征在于：所述内管的一端插入外管中，内管的另一端设置有外缘，便于使用时进行握持。

9.根据权利要求1所述的一种焊缝平整的电磁脉冲焊接装置，其特征在于：所述集磁器的数量不止一个，通过转动内管调整集磁器的位置，集磁器上还设置有凸条，凸条是截面形状为椭圆，弯曲的条带状结构。

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