异种金属环与金属管件装配接头的高速连接装置及方法
【专利摘要】异种金属环与金属管件装配接头的高速连接装置及方法，属于异种金属固态连接领域。以解决现有磁脉冲连接方法进行金属环与金属管件的接头连接，不能获得冶金连接接头问题。装置：集磁器侧面沿轴向开设有一与集磁器内腔相通的纵缝，螺线管线圈套装在集磁器外侧，电容器组一端与螺线管线圈一接线端相连，电容器组另一端与放电开关一端相连，放电开关另一端与螺线管线圈另一接线端相连。方法一：将电容器组充电到预设电压值；金属环内侧面与金属管件外侧面之间形成锐角α，最终获得异种金属环与金属管件装配接头。方法二：将金属环替换为金属管坯，金属管坯与金属管件连接后切割掉金属管坯的非接头连接部分。本发明用于异种金属环与管装配接头的连接。
【专利说明】异种金属环与金属管件装配接头的高速连接装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种异种金属环与金属管件装配接头的连接装置及方法，属于异种金属固态连接领域。
【背景技术】
[0002]异种金属环常被用于金属或非金属管形件与另一金属管件的装配，起到定位、压紧甚至密封作用，如高强度非金属液压管与金属管形接头的装配通过钢环或铝合金环实现，飞机发动机上高压液压管路中钛合金管与钛合金对接接头的装配是通过铜环实现的，以及航炮弹的钢质弹体和铜质弹带装配连接等。铜弹带在炮弹发射时，起到密封高压推动气体和导向作用，对其飞行速度、距离和打击精度起到关键作用。因此不仅要求接头牢固可靠和实现冶金结合，而且考虑到铁和铜合金之间存在较大的物理性能差异，要求弹体几乎不发生熔化。下面以炮弹上的铜质弹带(环状)和高强钢弹体装配为例，对比说明目前进行异种金属环与管连接的方法。
[0003]传统的炮弹弹带装配采用机械压带技术，由于需要在弹体上开一定深度的槽，弹体壁厚不均匀，易造成装配应力集中、射击时弹带容易脱落的现象；且炮弹口径越小，此问题越严重。目前，国内外有采用惯性摩擦焊、堆焊等方法实现铜弹带和钢管弹体的装配。但是，一直存在因弹体熔化而使过量铁元素进入铜合金层导致硬度升高和应力集中，因此，需要通过苛刻、复杂的辅助工艺措施来解决这个问题。
[0004]磁脉冲连接方法也被用于此类零件的装配。为了提高线圈的寿命、集中磁场能于金属环区域，磁脉冲连接工艺常采用集磁器与线圈匹配的工具模式。集磁器的使用使磁场力幅值提高、分布趋于均匀，虽然可获得金属环与钢管的高速冲击效果(撞击速度可达到300m/s)，但是由于不能在撞击点上产生合适的撞击角度，因此，不能获得高质量冲击连接接头所必须具备的波形界面和射流现象。由此，只能获得塑形变形连接接头，而不能获得冶金连接接头，难以满足高密封性和高强度的要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种异种金属环与金属管件装配接头的高速连接装置及方法，以解决采用现有磁脉冲连接方法进行金属环与金属管件的连接时，由于不能在撞击点上产生合适的撞击角度，因此，不能获得高质量冲击连接接头所必须具备的波形界面和射流现象。由此，只能获得塑形变形连接接头，而不能获得冶金连接接头，难以满足高密封性和高强度的要求的问题。本发明通过高速变形获得异种金属环与金属管件的冶金连接接头，从而在实现金属结构件减重的同时，扩展构件功能，提高力学性能及服役能力。
[0006]本发明为实现上述目的采取的技术方案是:
[0007]方案一:异种金属环与金属管件装配接头的高速连接装置，它包括螺线管线圈、集磁器、放电开关及电容器组；集磁器中部设有轴向贯通的内腔，集磁器的内侧面长度小于其外侧面长度，集磁器侧面沿轴向开设有一个与集磁器内腔相通的纵缝，螺线管线圈套装在集磁器外侧，螺线管线圈与集磁器同轴设置，电容器组一端与螺线管线圈一接线端相连，电容器组另一端与放电开关一端相连，放电开关另一端与螺线管线圈另一接线端相连。
[0008]方案二:利用高速连接装置实现异种金属环与金属管件装配接头的连接方法，所述方法包括以下步骤:
[0009]步骤一:先将所述金属管件设置在集磁器内腔中，将所述金属环套设在金属管件上，根据磁脉冲成形工艺原理，将电容器组充电到预设电压值；
[0010]步骤二:当电容器组充电结束后，放电开关闭合，储存在电容器组中的电能通过引线对螺线管线圈放电，通过螺线管线圈的电流具有瞬时衰减震荡的特性，根据电磁感应定律和集肤效应，在集磁器外侧面产生感应电流，感应电流沿集磁器外侧面及侧壁上的纵缝流入到集磁器内表面，所述内表面为工作面，与此同时，沿轴向改变金属环和集磁器内表面的相对位置，使金属环所受磁压力沿轴向分布不均匀，靠近集磁器内表面中心的金属环一端受力大于与集磁器外侧面对应的金属环部位，使得金属环靠近集磁器内表面中心的一端先变形并与金属管件外侧面最先接触，从而在金属环内侧面与金属管件外侧面之间形成一锐角α，从而使金属环内侧面与金属管件外侧面在小于等于100微秒级的时间内逐渐发生变形连接过程，由于锐角的存在，接触点处的撞击速度和金属环的轴向移动速度呈正切关系，当接触点处的撞击速度达到200?300m/s、金属环内侧面与金属管件外侧面之间形成的锐角α为5?10°时，则接触点轴向移动速度达到1100?3400m/s，如此高速运动形成剧烈剪切塑形变形层，所述剪切塑形变形层厚度为5?50 μ m，该剪切塑形变形层与金属氧化物和空气混合一起，从锐角α处喷射而出，形成射流，在此基础上形成波动界面和基体元素的扩散，从而获得异种金属环与金属管件装配接头。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】一相同。
[0011]方案三:利用所述高速连接装置实现异种金属环与金属管件装配接头的连接方法，所述方法包括以下步骤:
[0012]步骤一:先将所述金属管件设置在集磁器内腔中，将金属管坯套设在金属管件上，根据磁脉冲成形工艺原理，将电容器组充电到预设电压值；
[0013]步骤二:当电容器组充电结束后，放电开关闭合，储存在电容器组中的电能通过弓I线对螺线管线圈放电，通过螺线管线圈的电流具有瞬时衰减震荡的特性，根据电磁感应定律和集肤效应，在集磁器外侧面产生感应电流，感应电流沿集磁器外侧面及侧壁上的纵缝流入到集磁器内表面，所述内表面为工作面，与此同时，沿轴向改变金属管坯和集磁器内表面的相对位置，使金属管坯所受磁压力沿轴向分布不均匀，靠近集磁器内表面左端的金属管坯一端受力大于与集磁器外侧面对应的金属管坯部位，使得金属管坯靠近集磁器内表面左端的一端先变形并与金属管件外侧面最先接触，从而在金属管坯内侧面与金属管件外侧面之间形成一锐角α，从而使金属管坯内侧面与金属管件外侧面在小于等于100微秒级的时间内逐渐发生变形连接过程，由于锐角的存在，接触点处的撞击速度和金属管坯的轴向移动速度呈正切关系，当接触点处的撞击速度达到200?300m/s、金属管坯内侧面与金属管件外侧面之间形成的锐角α为5?10°时，则接触点轴向移动速度达到1100?3400m/s，如此高速运动形成剧烈剪切塑形变形层，所述剪切塑形变形层厚度为5?50 μ m，该剪切塑形变形层与金属氧化物和空气混合一起，从锐角α处喷射而出，形成射流，由此形成波动界面和基体元素的扩散，从而获得异种金属管坯与金属管件的接头连接，再用机械切割掉金属管坯的非接头连接部分，从而获得异种金属环与金属管件装配接头。
[0014]本发明包含以下有益效果:现有磁脉冲连接工艺方法中，因集磁器短工作区导致金属环和管的母线近于平行冲击接触，无法在界面处形成足够幅值的剪切应力，因为不能形成射流乃至清除杂质，难以获得高强度连接接头。为提高连接强度和连接质量，提出积极改善碰撞角度的方法，本发明一种是采用金属环初始位置偏离集磁器工作区中心方法(即方案二)，一种是金属管件与金属管坯连接+机械切割法(即方案三)。从而获得异种金属环与金属管件的冶金连接接头。因此，本发明借鉴异种金属管件与金属管坯连接过程中金属管坯(外管)的动态几何形状特征，在金属环与金属管件磁脉冲连接中，通过积极改善金属环与集磁器工作区的相对位置关系，以及通过金属管件与金属管坯连接过程来实现金属环与金属管件的装配连接，从而优化金属环与金属管件磁脉冲连接过程中的撞击速度和角度的匹配，获得金属环与金属管件的冶金连接接头，所获得的冶金连接接头具有高密封性(即能瞬时密封住高压气体)和高强度(即金属环与金属管件的连接强度超过金属环本身的剪切强度)的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1a为本发明的方案二中金属环与集磁器工作区的相对位置示意图，图中金属管件与金属环之间存在间隙处表示的是连接前的状态，靠近集磁器内表面中心的金属环一端贴合在金属管件外侧壁上表示的是连接中的状态；
[0016]图1b为本发明的方案二中异种金属环与金属管件装配接头的连接结构图，图中金属管件与金属环之间存在间隙处表示的是连接前的状态，贴合在一起表示的是连接后的状态；
[0017]图2a为本发明的方案三中异种金属管坯与金属管件工作区的相对位置示意图，图中金属管件与金属管坯之间存在间隙处表示的是连接前的状态，靠近集磁器内表面左端的金属管坯一端与金属管件外侧壁贴合表示的是连接中的状态；
[0018]图2b为本发明的方案三中异种金属管坯与金属管件装配接头的连接结构图，图中金属管件与金属管坯之间存在间隙处表示的是连接前的状态，贴合在一起表示的是连接后的状态。
[0019]图中的部件名称及标号如下:
[0020]螺线管线圈1、集磁器2、金属环3、金属管件4、放电开关6、电容器组7、金属管坯8。
【具体实施方式】
[0021]【具体实施方式】一:如图la、图lb、图2a、图2b所示，本实施方式的异种金属环与金属管件装配接头的高速连接装置，它包括螺线管线圈1、集磁器2、放电开关6及电容器组7 ；集磁器2中部设有轴向贯通的内腔(集磁器2侧壁的轴向截面形状为等腰梯形)，集磁器2的内侧面长度小于其外侧面长度，集磁器2侧面沿轴向开设有一个与集磁器2内腔相通的纵缝，螺线管线圈I套装在集磁器2外侧，螺线管线圈I与集磁器2同轴设置，电容器组7一端与螺线管线圈I 一接线端相连，电容器组7另一端与放电开关6 —端相连，放电开关6另一端与螺线管线圈I另一接线端相连。[0022]【具体实施方式】二:结合图la、图1b说明，本实施方式的一种利用所述高速连接装置实现异种金属环与金属管件装配接头的连接方法，所述方法包括以下步骤:
[0023]步骤一:先将所述金属管件4设置在集磁器2内腔中，将所述金属环3套设在金属管件4上，根据磁脉冲成形工艺原理，将电容器组7充电到预设电压值；
[0024]步骤二:当电容器组7充电结束后，放电开关6闭合，储存在电容器组7中的电能通过引线对螺线管线圈I放电，通过螺线管线圈I的电流具有瞬时衰减震荡的特性，根据电磁感应定律和集肤效应，在集磁器2外侧面产生感应电流，感应电流沿集磁器2外侧面及侧壁上的纵缝流入到集磁器2内表面，所述内表面为工作面，与此同时，沿轴向改变金属环3和集磁器2内表面的相对位置，使金属环3所受磁压力沿轴向分布不均匀，靠近集磁器2内表面中心的金属环3 —端受力大于与集磁器2外侧面对应的金属环3部位,使得金属环3靠近集磁器2内表面中心的一端先变形并与金属管件4外侧面最先接触，从而在金属环3内侧面与金属管件4外侧面之间形成一锐角α (由于受力不均匀和夹角的存在，使得金属环3和金属管件4的接触连接过程不是同时发生的)，从而使金属环3内侧面与金属管件4外侧面在小于等于100微秒级的时间内逐渐发生变形连接过程，由于锐角的存在，接触点处的撞击速度和金属环3的轴向移动速度呈正切关系，当接触点处的撞击速度达到200?300m/s、金属环3内侧面与金属管件4外侧面之间形成的锐角α为5?10°时，则接触点轴向移动速度达到1100?3400m/s，如此高速运动形成剧烈剪切塑形变形层，所述剪切塑形变形层厚度为5?50 μ m，该剪切塑形变形层与金属氧化物和空气混合一起，从锐角α处喷射而出，形成射流，在此基础上形成波动界面和基体元素的扩散，从而获得异种金属环与金属管件装配接头(固态冶金接头)。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】一相同。
[0025]而现有技术中，螺线管线圈1、集磁器2、金属环3、金属管件4由外至内依次套装且同轴对称设置。与金属环3对应的集磁器2内侧圆柱面称为集磁器2的工作区。集磁器2侧面沿集磁器2轴向开有与集磁器2内腔相通的纵缝，纵缝宽度为0.3?1_。集磁器2由高导电率、高强度铜合金机加制造。根据磁脉冲成形工艺原理，当电容器组7被充电到预设电压值时，如3?20kV，则断开充电电路。放电开关6闭合，储存在电容器组7中的电能通过引线对螺线管线圈I放电，由于放电回路是典型的RLC回路，通过螺线管线圈I的电流具有瞬时衰减震荡的特性。根据电磁感应定律和集肤效应，必然在集磁器2外侧面表层产生感应电流。感应电流沿集磁器2外侧面表层及侧壁上的纵缝流入到集磁器2内表面，也为工作面，此感应电流对应的变化磁场必然在置于集磁器2工作面以内的金属管件4的外侧表层产生感应电流。磁感应电流对集磁器2工作面及金属管件4与集磁器2间隙内增强磁场强化作用，产生径向作用于金属管件4的脉冲磁场力。由于集磁器2外侧面轴向长度显著大于集磁器2工作面的轴向长度，因此，通过集磁器2把螺线管线圈I中的线圈与集磁器2外表面间隙内的磁场能转移到集磁器2工作区和金属管件4的间隙内，磁场能密度提高，磁场力幅值提高，金属环3动能及径向变形速度增大，从而提高金属环3和金属管件4的撞击速度。但是，由于金属环3的轴向长度小,如10?20mm,则一般管件磁场脉冲成形径向变形沿轴向分布的不均匀性得到克服，因此，在金属环3磁脉冲缩径成形时，金属环3沿母线上各部分的径向变形速度趋于均匀，几乎同时与金属管件4外表面撞击，不能获得金属管与金属管磁脉冲连接时管间动态倾角，因此，待连接区金属轴向流动速度低、剪切塑形变形小，难以获得波动界面和射流，不能获得冶金连接接头。
[0026]【具体实施方式】三:结合图la、图1b说明，本实施方式步骤一中，将电容器组7充电到3-20kV ;步骤二中，当接触点处的撞击速度达到210?300m/s、金属环3内侧面与金属管件4外侧面之间形成的锐角α为10°时，则接触点轴向移动速度达到1100?1700m/
S。剧烈剪切变形导致薄层金属从金属管件内侧表面和外侧表面剥离，与氧化物和空气一起从冲击接触点前端飞出，形成射流现象，从而使待连接表面露出洁净金属，在冲击压力作用下，形成冶金结合界面。实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】二相同。
[0027]【具体实施方式】四:结合图2a、图2b说明，本实施方式的利用所述高速连接装置实现异种金属环与金属管件装配接头的连接方法，所述方法包括以下步骤:
[0028]步骤一:先将所述金属管件4设置在集磁器2内腔中，将金属管坯8套设在金属管件4上，根据磁脉冲成形工艺原理，将电容器组7充电到预设电压值；
[0029]步骤二:当电容器组7充电结束后，放电开关6闭合，储存在电容器组7中的电能通过引线对螺线管线圈I放电，通过螺线管线圈I的电流具有瞬时衰减震荡的特性，根据电磁感应定律和集肤效应，在集磁器2外侧面产生感应电流，感应电流沿集磁器2外侧面及侧壁上的纵缝流入到集磁器2内表面，所述内表面为工作面，与此同时，沿轴向改变金属管坯8和集磁器2内表面的相对位置，使金属管坯8所受磁压力沿轴向分布不均匀，靠近集磁器2内表面左端的金属管还8一端受力大于与集磁器2外侧面对应的金属管还8部位(金属管坯8左端受到接近于金属管坯8屈服强度的径向冲击压力，考虑到金属管坯8径厚比约15?20倍的折算，此冲击压力足以使左端发生200?300m/s的高速径向缩径变形。金属管坯8的一端离开了集磁器工作区，几乎没有电磁感应作用，因此几乎不受到径向力作用)，使得金属管坯8靠近集磁器2内表面左端的一端先变形并与金属管件4外侧面最先接触，从而在金属管坯8内侧面与金属管件4外侧面之间形成一锐角α (由于受力不均匀和夹角的存在，使得金属管坯8和金属管件4的接触连接过程不是同时发生的)，从而使金属管坯8内侧面与金属管件4外侧面在小于等于100微秒级的时间内逐渐发生变形连接过程，由于锐角的存在，接触点处的撞击速度和金属管坯8的轴向移动速度呈正切关系，当接触点处的撞击速度达到200?300m/s、金属管还8内侧面与金属管件4外侧面之间形成的锐角α为5?10°时，则接触点轴向移动速度达到1100?3400m/s，如此高速运动形成剧烈剪切塑形变形层，所述剪切塑形变形层厚度为5?50 μ m，该剪切塑形变形层与金属氧化物和空气混合一起，从锐角α处喷射而出，形成射流，由此形成波动界面和基体元素的扩散，从而获得异种金属管坯与金属管件的接头连接，再用机械切割掉金属管坯的非接头连接部分，从而获得异种金属环与金属管件装配接头(固态冶金接头)。
[0030]当金属环的轴向长度更短(一般长度小于IOmm时)，则金属环3横截面弯曲刚度更大，通过图la、图1b所示的方法也难以获得高质量的连接接头。此时，需要采用加工金属管坯8 (外管)代替金属环3，与金属管件4 (内管)进行磁脉冲管一管连接，见图2a、图2b。由于外管端部刚度低，相对于整个外管而言属于变形弱区，在脉冲磁压力作用下，首先变形。变形过程与前述的图la、图1b部分类似，从而获得固态冶金连接接头。然后，再从连接结构件上机械切割掉非金属环的外管部分，获得异种金属环与金属管件装配接头。
[0031 ] 【具体实施方式】五:结合图2a、图2b说明，本实施方式的步骤一中，将电容器组7充电到3-20kV ;步骤二中，当接触点处的撞击速度达到210?300m/s、金属管坯8内侧面与金属管件4外侧面之间形成的锐角α为10。时，则接触点轴向移动速度达到1100?1700m/
S。剧烈剪切变形导致薄层金属从金属管件内侧表面和外侧表面剥离，与氧化物和空气一起从冲击接触点前端飞出，形成射流现象，从而使待连接表面露出洁净金属，在冲击压力作用下，形成冶金结合界面。实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】四相同。
[0032]应用实例1:
[0033]退火紫铜环与50号钢管磁脉冲连接。紫铜环壁厚1.3mm、外环面直径35mm、长度IOmm ；50号钢管壁厚3mm、外侧壁直径30mm。集磁器内侧壁直径36mm、外侧壁直径150mm、夕卜侧壁长度60mm，工作区长度15mm。设备条件:额定电压和放电能量分别为20kV和20kJ。
[0034]当集磁器、线圈、铜环和50号钢管同轴对称放置时，在放电电压15kV以下只获得变形连接接头，接头剪切强度达到24MPa，远低于两种母材，并且金属环能被从金属管表面机械剥离开。
[0035]当集磁器、线圈、铜环和50号钢管同轴放置，而铜环左侧端面置于偏离集磁器工作区左侧端线7.5?10_时，在放电电压14kV条件下，接头剪切强度高于铜环母材，同时铜环不能从钢管表面机械剥离开。
[0036]应用实例2:
[0037]退火5A02铝合金环与20钢管磁脉冲连接。铝合金环壁厚1.0mm、外侧壁直径20mm、外侧壁长度5mm ;20号钢管壁厚3mm,外侧壁直径15.5mm。集磁器内侧壁直径21mm、外侧壁直径90mm、外侧壁长度60mm，工作区长度15mm。设备条件:额定电压和放电能量分别为20kV和20kJ。
[0038]当集磁器、线圈、铝合金环和20号钢管同轴对称放置时，在放电电压12kV以下未获得变形连接接头，接头抗拉强度低于两种母材，并且金属环能轻易被从金属管表面机械剥离开。
[0039]同样集磁器、线圈、铝合金环和20号钢管同轴放置，而铝合金环一端面置于偏离集磁器工作区左侧端线5?IOmm时，在放电电压12kV条件下，接头抗拉强度高于铝合金母材，但是仍然可以剥离开。
[0040]同样集磁器、线圈、铝合金管和20号钢管同轴放置，而铝合金管一端面置于偏离集磁器工作区左侧端线5?7.5_时，在放电电压12kV条件下，接头抗拉强度高于铝合金母材，且铝合金和碳钢不能机械剥离开。
【权利要求】
1.一种异种金属环与金属管件装配接头的高速连接装置，其特征在于:它包括螺线管线圈(I)、集磁器(2)、放电开关(6)及电容器组(7);集磁器(2)中部设有轴向贯通的内腔，集磁器(2)的内侧面长度小于其外侧面长度，集磁器(2)侧面沿轴向开设有一个与集磁器(2)内腔相通的纵缝，螺线管线圈(1)套装在集磁器(2)外侧，螺线管线圈(1)与集磁器(2)同轴设置，电容器组(7) —端与螺线管线圈(1) 一接线端相连，电容器组(7)另一端与放电开关(6) —端相连，放电开关(6)另一端与螺线管线圈(1)另一接线端相连。
2.一种利用权利要求1所述高速连接装置实现异种金属环与金属管件装配接头的连接方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤一:先将所述金属管件(4)设置在集磁器(2)内腔中，将所述金属环(3)套设在金属管件(4)上，根据磁脉冲成形工艺原理，将电容器组(7)充电到预设电压值； 步骤二:当电容器组(7)充电结束后，放电开关(6)闭合，储存在电容器组(7)中的电能通过引线对螺线管线圈(I)放电，通过螺线管线圈(I)的电流具有瞬时衰减震荡的特性，根据电磁感应定律和集肤效应，在集磁器(2)外侧面产生感应电流，感应电流沿集磁器(2)外侧面及侧壁上的纵缝流入到集磁器(2)内表面，所述内表面为工作面，与此同时，沿轴向改变金属环(3)和集磁器(2)内表面的相对位置，使金属环(3)所受磁压力沿轴向分布不均匀，靠近集磁器(2)内表面中心的金属环(3) —端受力大于与集磁器(2)外侧面对应的金属环(3)部位，使得金属环(3)靠近集磁器(2)内表面中心的一端先变形并与金属管件(4)外侧面最先接触，从而在金属环(3)内侧面与金属管件(4)外侧面之间形成一锐角α，从而使金属环(3)内侧面与金属管件(4)外侧面在小于等于100微秒级的时间内逐渐发生变形连接过程，由于锐角的存在，接触点处的撞击速度和金属环(3)的轴向移动速度呈正切关系，当接触点处的撞击速度达到200~300m/s、金属环3内侧面与金属管件4外侧面之间形成的锐角α为5~10°时，则接触点轴向移动速度达到1100~3400m/s，如此高速运动形成剧烈剪切塑形变形层，所述剪切塑形变形层厚度为5~50 μ m，该剪切塑形变形层与金属氧化物和空气混合一起，从锐角α处喷射而出，形成射流，在此基础上形成波动界面和基体元素的扩散，从而获得异种金属环与金属管件装配接头。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】一相同。
3.根据权利要求2所述异种金属环与金属管件装配接头的连接方法，其特征在于:步骤一中，将电容器组(7)充电到3-20kV ;步骤二中，当接触点处的撞击速度达到210~300m/s、金属环(3)内侧面与金属管件(4)外侧面之间形成的锐角α为10。时，则接触点轴向移动速度达到1100~1700m/s。
4.一种利用权利要求1所述高速连接装置实现异种金属环与金属管件装配接头的连接方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤一:先将所述金属管件(4)设置在集磁器(2)内腔中，将金属管坯(8)套设在金属管件(4)上，根据磁脉冲成形工艺原理，将电容器组(7)充电到预设电压值； 步骤二:当电容器组(7)充电结束后，放电开关(6)闭合，储存在电容器组(7)中的电能通过引线对螺线管线圈(I)放电，通过螺线管线圈(I)的电流具有瞬时衰减震荡的特性，根据电磁感应定律和集肤效应，在集磁器(2 )外侧面产生感应电流，感应电流沿集磁器(2 )外侧面及侧壁上的纵缝流入到集磁器(2)内表面，所述内表面为工作面，与此同时，沿轴向改变金属管坯(8)和集磁器(2)内表面的相对位置，使金属管坯(8)所受磁压力沿轴向分布不均匀，靠近集磁器(2)内表面左端的金属管坯(8) —端受力大于与集磁器(2)外侧面对应的金属管坯(8)部位，使得金属管坯(8)靠近集磁器(2)内表面左端的一端先变形并与金属管件(4)外侧面最先接触，从而在金属管坯(8)内侧面与金属管件(4)外侧面之间形成一锐角α，从而使金属管坯(8)内侧面与金属管件(4)外侧面在小于等于100微秒级的时间内逐渐发生变形连接过程，由于锐角的存在，接触点处的撞击速度和金属管坯(8)的轴向移动速度呈正切关系，当接触点处的撞击速度达到200~300m/s、金属管坯(8)内侧面与金属管件(4)外侧面之间形成的锐角α为5~10°时，则接触点轴向移动速度达到1100~3400m/s，如此高速运动形成剧烈剪切塑形变形层，所述剪切塑形变形层厚度为5~50 μ m，该剪切塑形变形层与金属氧化物和空气混合一起，从锐角α处喷射而出，形成射流，由此形成波动界面和基体元素的扩散，从而获得异种金属管坯与金属管件的接头连接，再用机械切割掉金属管坯的非接头连接部分，从而获得异种金属环与金属管件装配接头。
5.根据权利要求4所述异种金属环与金属管件装配接头的连接方法，其特征在于:将电容器组(7)充电到3-20kV ;步骤二中，当接触点处的撞击速度达到210~300m/s、金属管坯(8)内侧面与金属管件(4)外侧面之 间形成的锐角α为10°时，则接触点轴向移动速度达到 1100 ~1700m/s。
【文档编号】B23P19/00GK103894811SQ201410131667
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】于海平, 赵岩, 范志松, 李春峰 申请人:哈尔滨工业大学