[发明专利]一种铝合金管端复合密封装置及密封方法

权利要求书

1.一种铝合金管端复合密封装置，其特征在于：包括用于固定铝合金棒的三爪卡盘和固定薄壁铝合金管的薄壁夹具，所述三爪卡盘位于第一旋转筒内，第一旋转筒一部分位于安装在工作台上的第一支撑筒内，第一旋转筒与第一支撑筒之间安装有第一轴承，在第一旋转筒位于第一支撑筒内的一端延伸有第一凸台，在第一支撑筒的顶端安装有限制第一轴承运动的第一限位板，在第一旋转筒的外壁上安装有第一齿条，在工作台上安装有第一电机，第一电机与第一齿轮轴连接，第一齿轮轴与第一齿条啮合；所述薄壁夹具位于第二旋转筒内，第二旋转筒一部分位于安装在滑板上的第二支撑筒内，第二旋转筒与第二支撑筒之间安装有第二轴承，在第二旋转筒位于第二支撑筒内的一端延伸有第二凸台，在第二支撑筒的顶端安装有限制第二轴承运动的第二限位板，在第二旋转筒的外壁上安装有第二齿条，在滑板上安装有第二电机，第二电机与第二齿轮轴连接，第二齿轮轴与第二齿条啮合；所述滑板通过移动装置沿工作台运动，在铝合金棒下方靠近薄壁铝合金管设有支撑铝合金棒的滚轮架组；所述铝合金棒一端插入到薄壁铝合金管中，铝合金棒与薄壁铝合金管为过盈配合，在铝合金棒与薄壁铝合金管配合处的上方安装有搅拌头；所述铝合金棒上设有若干个环形密封槽，靠近薄壁铝合金管的环形密封槽一部分位于薄壁铝合金管内，相邻环形密封槽的距离不小于搅拌头直径的1.5倍。

2.根据权利要求1所述的铝合金管端复合密封装置，其特征在于：所述移动装置包含伺服电机和直线滑台，伺服电机与滑动轴连接，滑动轴与直线滑台螺纹连接，直线滑台的两侧设有直线导轨，直线导轨上安装有轨道滑块，滑板与直线滑台和轨道滑块固定连接，伺服电机带动直线滑台移动，从而带动滑板移动。

3.根据权利要求2所述的铝合金管端复合密封装置，其特征在于：所述环形密封槽纵截面为等腰梯形状，远离铝合金棒的为等腰梯形的上底，上底为下底的两倍，等腰梯形的底角为45°。

4.根据权利要求3所述的铝合金管端复合密封装置，其特征在于：所述上底长度为：

当0<d₀<10mm时，H＝0.8d₀；

当10≤d₀≤50mm时，H＝0.6d₀；

当d₀大于50mm时，H＝0.4d₀，d₀为铝合金棒的直径。

5.根据权利要求4所述的铝合金管端复合密封装置，其特征在于：所述铝合金棒与薄壁铝合金管的过盈量为δ，δ＝(t-t₀)×a×l-δ₀，其中，δ₀＝(1～2)*δ，t为装配时的温度，t₀为加热前的环境温度，α为加热时工件的径向膨胀系数，l被加热薄壁铝合金管的内径。

6.根据权利要求5所述的铝合金管端复合密封装置，其特征在于：所述铝合金棒伸入薄壁铝合金管的长度不小于搅拌头直径的1.5倍，搅拌头延伸有搅拌针，搅拌针的长度不小于1.5倍薄壁铝合金管的壁厚。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的铝合金管端复合密封装置的密封方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据实际需要，利用δ＝(t-t₀)×a×l-δ₀确定过盈量δ，加工符合要求的铝合金棒，根据薄壁铝合金管壁厚选择合适的搅拌针；

(2)将薄壁铝合金管加热至100℃，铝合金棒所处温度低于室温，然后迅速装配薄壁铝合金管和铝合金棒并快速冷却，使进入管内的环形密封槽的一半宽度伸出铝合金管端；

(3)将装配好的工件中铝合金棒一端安装在三爪卡盘上，另一端薄壁铝合金管通过薄壁夹具固定；

(4)先启动搅拌头，并使其缓缓的压入被焊区域进行预热，预热结束后同时启动第一电机和第二电机，使工件旋转一周后第一电机和第二电机停止工作，缓慢的抽出搅拌头，当搅拌针完全脱离工件后方可停止搅拌头的转动；

(5)沿薄壁铝合金管端切除铝合金棒，在匙孔及环形密封槽内填满密封胶，等待其完全凝固；

(6)薄壁铝合金管的另一端重复步骤(2)～(5)，则完成薄壁铝合金管端两端的复合密封。