[发明专利]一种铝合金管端复合密封装置及密封方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金管端复合密封装置及密封方法，属于金属材料加工领域。

背景技术

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，简称FSW)是英国焊接研究所(The Welding Institute)于1991年发明的专利焊接技术。搅拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技术的优点外，还可以进行多种接头形式和不同焊接位置的连接。搅拌摩擦焊技术已经在航空、航天、船舶、列车、电力和重型兵器等方面得到成功应用，然而当前在薄壁铝合金管的焊接方面仍然存在一些问题。

当管壁趋小时，焊接难度变大。专利(201410729971.X)提出了采用钨极惰性气体保护焊，解决小口径薄壁铝合金管材的连接问题；专利(201010524846.7)提出一种小直径管嘴与铝合金薄壁结构的焊接方法，对小直径管嘴与铝合金薄壁结构结合处进行焊接，同样也是采用弧焊方法进行焊接。实际上，采用弧焊方法进行焊接(如交流钨极氩弧焊)对铝合金进行焊接时，极易导致裂纹和气孔，尤其在薄壁管件焊接时，焊接变形更为严重，废品率甚至达到70％。为了改进焊接质量，专利(201310096100.4)提出了一种热泵用小口径超薄壁高频焊接铝合金管的生产方法，但焊接电流较高，达到230～235A，同时高频焊接的电效率低(约为50％左右)，工作电压电流太高，安全性差。郑英等人(专利号：201510118191.6、201510118211.X)提出了一种铝合金超大直径薄壁耐压管的生产方法，通过搅拌摩擦焊接的方法进行纵向焊缝焊接。但没有涉及铝合金管的端面封焊技术。李辉等人(出自：AWJT2005，October20-23，Dalian，China，A42-A47)提出了一种薄壁铝合金筒体焊缝的搅拌摩擦焊接方法，但在焊接过程中，需要采用内部涨紧的装备保证焊件不变形，同时还需要从两边顶紧端盖，且所提出的方法适用于铝合金筒体端面具有开口的情况，即当端面要求彻底封闭时，所提出的方法将无法完成任务。

可见，当薄壁铝合金管(壁厚小于1mm)需要端面封闭焊接时，面临着焊接难题，体现在：1、壁厚较薄导致刚度和抗扭性能较差，难以直接夹持转动焊接；2、铝合金端面封闭的要求，导致内部涨紧装置难以放入薄壁管件内部，从而由于缺乏内部支撑导致搅拌摩擦焊接失败。因此提出一种有效的薄壁铝合金管端封焊方法和装置具有重要的现实意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种铝合金管端复合密封装置及密封方法，通过采用搅拌摩擦搭接焊和密封胶组合的方式完成管端的密封，既保证了焊接接头的强度又保证了铝合金管端的气密性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种铝合金管端复合密封装置，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。

作为优选，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。

作为优选，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°。

作为优选，所述上底长度为：