管道高频振动径向线性摩擦焊接装置及工艺

摘要

本发明公开了一种管道高频振动径向线性摩擦焊接装置，包括能够套在管道外表面的径向环，管道内设置有支撑栓，径向环的外表面上与若干沿周向均匀布置的径向顶块一端接触，若干径向顶块分别插在限位槽体上的若干限位槽中，且径向顶块的另一端与径向换向夹具的楔形内壁接触；换向夹具夹在由控制器控制的振动体上，振动体对换向夹具施力，通过换向夹具接触的顶块带动径向环沿管道轴向往复高频振动，同时换向夹具受到轴向推力，并转换为径向推力，推挤径向环与管道摩擦生热，到达预定顶锻时刻，顶锻停机，完成焊接。本发明同时还公开了利用该装置的焊接工艺。

主权项

一种管道高频振动径向线性摩擦焊接装置的焊接工艺，其特征是，所述焊接装置包括能够套在管道外表面的径向环，管道内设置有支撑栓，径向环的外表面上与若干沿径向环周向均匀布置的径向顶块一端接触，若干径向顶块分别插在限位槽体上的若干限位槽中，且径向顶块的另一端与径向换向夹具的楔形内壁接触；换向夹具夹在由控制器控制的振动体上，振动体对换向夹具施力，通过换向夹具接触的顶块带动径向环沿管道轴向往复高频振动，同时换向夹具受到轴向推力，并转换为径向推力，推挤径向环与管道摩擦生热，到达预定顶锻时刻，顶锻停机，完成焊接； 所述焊接工艺步骤如下：第一步、利用车床车削加工径向环与管道摩擦表面，对径向环与管道焊接处清洗，除去氧化物、油渍杂质，以免影响焊接质量；并将径向环与管道装配好；第二步，把装配好的径向环与管道放置在限位槽体中，使其精确安装；第三步，将管道对接，把支撑栓放在被焊管道内的接缝处，再将径向环套在管道外面的对接处；在焊接结束后，该支撑栓能够轻松被取出，减小了工作量，使用支撑栓能够避免焊接过程中管道产生较大的变形；第四步，将限位槽体套在径向环的外面，把径向顶块精确插到限位槽中，限位槽用来导引径向顶块的径向运动，径向顶块顶端与径向环接触，焊接中径向顶块推动径向环沿着径向方向运动，实现径向加压；第五步，将换向夹具与顶块配合装配，换向夹具有15°斜面，顶块与换向夹具的接触面也成15°斜面；主要作用是把焊接中的轴向推力转换为径向推力；第六步，换向夹具与顶块装配好后，将换向夹具夹在振动体上，在各组件完成装配后，由控制器控制的振动体对换向夹具施力，通过换向夹具接触的顶块带动径向环沿管道轴向往复高频振动，同时换向夹具受到轴向推力，并转换为径向推力，推挤径向环与管道摩擦生热，由于摩擦生热，摩擦界面上的材料发生塑性变形、表面激活、扩散和动态再结晶而达到冶金接合，整个焊接过程分为三级加压，即一级初始摩擦压力、二级稳定摩擦压力和三级顶锻摩擦压力，摩擦压力逐级升高，到达预定顶锻时刻，顶锻停机，完成焊接；第七步、焊接完成后，将整个装置由外至内逐个拆卸，得到符合要求的管道接头。