[发明专利]一种铝合金薄壁管与薄壁法兰超低温塑性连接方法与装置

权利要求书

1.一种铝合金薄壁管与薄壁法兰超低温塑性连接方法与装置，其特征在于：将薄壁管、密封管与薄壁法兰的组合体放置在凹模导向块中定位；在不锈钢保温槽中填充液氮，同时对定位的组合体及凹模导向块进行浸泡式深冷处理；利用液氮泵在液氮温度下对薄壁管、密封管与薄壁法兰的组合体下部进行超低温胀压成形，将组合体胀压到凹模导向块腔中，形成凸形环连接；再通过环形压块将凸形环在超低温环境中沿轴向压紧，以实现铝合金薄壁管与薄壁法兰的高密封连接，具体包括以下步骤：

第一步：将薄壁管、密封管与薄壁法兰的组合体放置在凹模导向块中定位；

第二步：在不锈钢保温槽和薄壁管内部充填液氮，使其变形部位和模具完全浸泡在液氮中；

第三步：在薄壁管内设置密封块和密封挡环，在其内部形成一个封闭空间；

第四步：利用液氮泵在薄壁管密封空间内部注入液氮加压，使组合体在超低温介质作用下发生大塑性变形；

第五步：液氮压力作用下，组合体贴靠凹模导向块模腔，并形成一圈环形凸起；

第六步：关闭液氮泵，将组合体管内卸荷到常压；

第七步：组合体放置在不锈钢保温槽中，并通过压紧导向模具定位；

第八步：利用液氮对压紧导向模具和组合体形成的凸起进行冷却；

第九步：液氮泵继续加压，在薄壁管内部形成超低温压力支撑；

第十步：在挡板的作用下，利用环形压块将凹模导向块形成的凸起沿轴向压紧，在法兰根部形成压紧密封；

第十一步：液氮泵卸压，将薄壁管和薄壁法兰的塑性连接体从不锈钢液氮槽中移出。

2.根据权利要求1所述一种铝合金薄壁管与薄壁法兰超低温塑性连接方法与装置，其特征在于，所述超低温塑性连接装置主要包括：液氮泵、密封管、薄壁管、薄壁法兰、凹模导向块、挡板、垫板、密封挡环、密封块、环形压块、冷却介质及不锈钢保温槽等。

3.根据权利要求1和2所述一种铝合金薄壁管与薄壁法兰超低温塑性连接方法与装置，其特征在于，借助铝合金超低温变形增强增塑的特性，在液氮环境下使管坯径向和轴向同时发生大塑性变形，既增加材料的硬化能力，又避免管坯塑性连接处的局部开裂。

4.根据权利要求1和2所述一种铝合金薄壁管与薄壁法兰超低温塑性连接方法与装置，其特征在于，所述设计了超低温介质压力胀接模具，并对薄壁管、密封管与薄壁法兰的组合体进行模内定位。

5.根据权利要求1和2所述一种铝合金薄壁管与薄壁法兰超低温塑性连接方法与装置，其特征在于，所述利用液氮泵在超低温环境中对薄壁管、密封管与薄壁法兰的组合体局部进行超低温介质增压处理，形成稳定支撑。

6.根据权利要求1和2所述一种铝合金薄壁管与薄壁法兰超低温塑性连接方法与装置，其特征在于，所述将组合体重叠部位利用超低温介质载荷胀压到凹模导向块腔中，形成凸形环胀接。

7.据权利要求1和2所述一种铝合金薄壁管与薄壁法兰超低温塑性连接方法与装置，其特征在于，所述在薄壁管与薄壁法兰之间增加了一层密封管，在增加密封效果的同时，防止薄壁管与薄壁法兰之间形成刚性接触。

8.根据权利要求1和2所述一种铝合金薄壁管与薄壁法兰超低温塑性连接方法与装置，其特征在于，所述利用环形压块将凸形环组合体在超低温环境中沿轴向压紧连接。

9.根据权利要求1和2所述一种铝合金薄壁管与薄壁法兰超低温塑性连接方法与装置，其特征在于，压紧密封体在法兰根部聚集，既增大法兰厚度，又通过法兰根部聚料增加其强度。

10.根据权利要求1和2所述一种铝合金薄壁管与薄壁法兰超低温塑性连接方法与装置，其特征在于，该方法和装置不仅可连接超低温下塑性好的同种材料，也可连接异种材料。

11.根据权利要求1和2所述一种铝合金薄壁管与薄壁法兰超低温塑性连接方法与装置，其特征在于，所述密封管位于薄壁管与薄壁法兰中间，其形式可以为单层密封、也可以多层密封。