[发明专利]一种非对称环槽轴向合力诱导冷流的管接头与连接方法

说明书

本发明公开一种非对称环槽轴向合力诱导冷流的管接头及方法，涉及管接头技术领域，包括管接头本体，管接头本体上设置有内孔，内孔能够使导管的端部进入，内孔内设置有若干个环形凹槽；环形凹槽包括非对称环槽，非对称环槽包括槽底，槽底的一侧通过第一槽壁连接有第一槽顶，另一侧通过第二槽壁连接有第二槽顶，第一槽壁和第二槽壁与内孔的轴向之间的夹角不同，形成非对称设置，对塑性变形冷流形成轴向推挤合力，诱导冷流产生定向流动从而降低径向挤压载荷峰值，还能充分提升冷流内部几何必需位错密度，形成梯度高强纳米微结构，可大幅提高连接可靠性。本发明能够使得管接头和金属导管的连接工艺性提高，并大幅提升管接头的连接强度和疲劳寿命。

技术领域

本发明涉及管接头技术领域，具体涉及一种非对称环槽轴向合力诱导冷流的管接头与连接方法。

背景技术

在飞机的液压系统、燃油系统、环控系统和航空发动机燃油、滑油管路系统中，金属导管是输送系统介质的重要载体。管接头通常在金属导管的末端与导管通过冷变形、焊接、螺接和记忆合金等方法进行连接，进而方便将导管各段互相连接并形成各类管路系统。一种基于金属冷变形机理的机械连接方法因其简便经济被广泛使用，其本质是通过冷流，即低温金属塑性流动变形，对接头环槽的填充实现连接，涉及径向内滚压式、径向外挤压式、轴向挤压式、梁式和记忆合金等连接方式。

为实现冷流连接，上述多种管路接头形式通常均包含2-5个凹槽的内孔，内孔尺寸可以使金属导管的端部自由进入其中。通过使用机械扩张或压缩装置，将导管逐步膨胀或压缩到与接头内孔紧密的密封接合，并使导管材料在常温下流动至至内孔的凹槽内，从而使导管有效地与各种管接头实现连接。

关于上述技术的专利有US3428338A(机械连接)、US3967840A、US4076287A(卡特彼勒)；上述专利关注于传统机械领域的应用，对基于冷流的机械连接方式进行了改进。但面临航空、航天、航海、核能、深海探测和深空探测等领域的导管应用存在振动、疲劳、极端环境和高可靠性应用等挑战，现有专利技术在连接可靠性方面存在不足。

在现有技术方案中，如图1所示，管接头一般设置2-5个对称环槽。图1中显示了常用的三道内槽的结构，图示为管接头和导管旋转体截面的局部，较厚的部分为管接头截面，处于旋转轴的外侧；较薄的部分为导管，处于旋转轴的内侧；

现有技术实施管接头和导管连接工艺时，导管材料在承受径向挤压作用下向环槽内流动。由于每个环槽的边缘都和导管紧密贴合，其间的摩擦力阻碍了导管材料的流动。未与环槽贴合的部位材料逐步向环槽内流动，其运动方向为径向向外。初始阶段流动阻力主要来自于环槽边缘的阻碍；随着导管材料的逐步深入，接触到环槽底部之后，冷流开始沿轴向左右两侧对称流动，此时变形阻力急剧增大，使得继续变形控制十分困难，变形工具的损耗提高了成本和风险。挤压变形的过程的挤压力的控制成为了连接工艺的难点问题。同时，导管内表面的变形损伤也增加了疲劳断裂的风险。

因此，为进一步提高导管和接头连接的服役可靠性，本发明提供一种新的非对称环槽轴向合力诱导冷流的管接头与连接方法，以解决上述现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有专利技术存在的工艺和强度问题，通过改变流变金属受力方向，设计一种非对称环槽轴向合力诱导冷流的管接头与连接方法，有效提高制造的工艺性和产品的强度和寿命。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种非对称环槽轴向合力诱导冷流的管接头，包括管接头本体，所述管接头本体上设置有内孔，所述内孔能够使导管的端部进入，所述内孔内设置有若干个环形凹槽；所述环形凹槽包括非对称环槽，所述非对称环槽包括槽底，所述槽底的一侧通过第一槽壁连接有第一槽顶，所述槽底的另一侧通过第二槽壁连接有第二槽顶，所述第一槽壁和所述第二槽壁与所述内孔的轴向之间的夹角不同，从而形成非对称设置。

优选的，所述第一槽壁与所述内孔的轴向之间的夹角大于所述导管与所述管接头本体材料摩擦副的对应摩擦角，所述第一槽壁与所述内孔的轴向之间的夹角小于90°；