电磁脉冲焊接装置的制作方法

本实用新型涉及一种电磁脉冲焊接装置，用在燃油滤清器铝壳与端头的焊接以及铜钛合金管等两种不同元素母材的焊接。

背景技术：

目前，传统的焊接工艺，如：在现有燃油滤清器的生产过程中铝壳与端头的焊接多数采用的都是火焰加热硬钎焊工艺，通过钎焊工艺把钎料(铝焊丝)作为中间介质，使铝管和端头焊接在一起。钎剂(铝焊膏)在高温加热状态下破除金属表面的氧化膜，使表面浸润，有利于熔化后的钎料在焊缝间隙中流动，使其更容易填充到焊缝间隙中。钎料在高温下熔化并与金属发生冶金反应，钎料通过毛细作用渗入铝管与端头分子结构中，形成稳定的冶金层。焊接后的接头成形较好，抗拉抗剪性能及导电性耐腐蚀性好，是目前常用的焊接方法。

该方法存在的缺陷：1、焊缝的形成是靠虹吸原理使熔化后的钎料流动并填充整个焊缝间隙的过程，受材料和工艺的影响，以及材料表面清洁状态的影响，始终存在着钎剂破膜、清润效果不良，导致钎料填充不均匀，接头的均匀性会受到影响，缺陷也会比较多(如气孔、裂纹等)，使焊缝气密性指标和焊缝强度指标不达标等焊接缺陷，直接影响焊件质量和寿命。

2、传统工艺生产环境恶劣，火灾隐患大，不安全；工人劳动强度大，焊接效率低；焊接质量不稳定，接头外形不美观；焊接过程产生的高温、发热、烟尘、废气等对环境的负面影响。

3、由于大量消耗焊剂焊料以和其他辅料，以及高能耗等，这种传统焊接方式的焊接成本较高，且不利于自动化。

另外，不同种类金属的焊接，由于不同金属的熔点、热膨胀系数等因素的不同，使焊接难度较大，目前基本上都采用传统焊接工艺(CO₂气体保护焊大电流焊等)。其缺点是不同金属熔点不同，易发生焊接不良；焊接发热大，热影响区宽，降低了接头处焊缝周围母材的机械强度；不同金属热膨胀系数不同，焊接变形不同步，使焊后尺寸偏差大及在焊件内部产生较大的残余应力；焊接时的飞溅比较严重，在焊接钛合金管的装配面常被熔融金属渣粘附，不易清除，对产品质量的影响较大。

电磁脉冲焊接装置主要通过对线圈进行通电，然后通过线圈产生强磁场，同时焊接管件表面产生感应电流，感应电流在强磁场的作用在径向方向下产生极大的磁场力并作用于外部焊接管件，使其产生径向变形及与内部待焊接件高速碰撞连为一体。

现有的集磁器，包括集磁器本体，所述集磁器本体呈柱状，其两端向内凹陷形成凹陷部，在集磁器本体上沿其轴心线设有一将集磁器本体两端的凹陷部相连通的通孔(中心孔)，凹陷部轴心线与集磁器本体的轴心线重合，在集磁器侧壁存在一条纵缝，其工作原理如图1所示。由于集磁器侧壁存在一条纵缝，在该缝隙处，两平行面的感应电流方向相反，使得两平行面相互排斥，如长期使用，导致该缝隙处扩口，使得中心孔变为不规则的圆，使用寿命低。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种电磁脉冲焊接装置，可以用在燃油滤清器铝壳与端头的焊接以及铜钛合金管等两种不同元素母材的焊接， 焊接难度低，焊接质量高，焊接成本低，环保，集磁器使用寿命长，不扩口，使用方便。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种电磁脉冲焊接装置，包括集磁器，在集磁器外套电磁线圈。所述集磁器包括集磁器本体，所述集磁器本体的两端对称设置凹陷部，所述集磁器本体沿其轴心线设置中心孔，并且中心孔的中心线、两端凹陷部的轴心线与集磁器本体的轴心线在同一直线上，其特征在于：所述集磁器本体由两个半圆柱体对接而成，在两端的凹陷部内分别嵌入尼龙定位套，待焊接的两个工件分别插入两端的尼龙定位套内，并且两个工件的焊接区套接后伸到中心孔中，靠近两端的尼龙定位套还设置有夹持工件的夹具。

经过本实用新型改进：集磁器本体由两个半圆柱体对接而成，区别于现有技术的一条纵缝，该集磁器长期使用不会出现缝隙处扩口的现象，使用寿命长。并且对于一些特殊形状的焊接件便于拆卸。

使用时，将两个套接的金属工件(燃油滤清器铝壳与端头或两种不同材料的合金管)放入电磁线圈进行焊接,当给电磁线圈通电时，在集磁器中产生感应电流，相应的在邻近的外管再次产生感应电流。根据楞次定律，电磁线圈与集磁器产生的叠加磁场与外层工件内部感应电流的磁场方向相反，相互排斥。因此，两磁场的相互作用产生强大的排斥力，这个外层工件受到一个向内的径向力作用，朝着径向极短时间内被压缩。在高压力波的作用下，迫使外层工件以很高的速度和动能猛烈地撞击内层工件，使内外层工件的金属原子在原子间的距离内相遇并相互挤压，形成原子间的结合，且在结合面形成新的冶金层，实现焊接。

上述方案中：所述凹陷部为口径从外端向中心逐渐减小的锥形凹陷部。使磁场聚集，提高利用率。

上述方案中：所述集磁器本体采用铜合金材料制作而成。

上述方案中：所述夹具为三爪卡盘。

有益效果：采用本实用新型的焊接装置，工件采用套接的方式进行焊接具有以下优点：

1、接合面可比常规焊接增大，焊缝的受力状况得到较大改善，使接头的抗拉强度和抗扭转强度得到显著增强，提高了焊接接头的综合性能。

2、由于电磁脉冲是冷焊，没有热影响区从而提高了焊接区域的机械强度。整个焊接过程无发热，属固态冷压焊工艺，焊接后焊件材料的金属特性不会发生任何改变，无残余应力。

3、两种材料在焊合面形成原子间距离的稳定的冶金结合；焊接面呈360°圆柱面，焊缝致密且强度高；焊接接头外型美观，表面无压痕，无损伤；可精确控制焊接参数，焊接质量稳定可靠，一致性好；焊接速度快，一次成型，劳动强度低，生产效率高，适用于大批量生产和自动化。

4、无需任何助焊剂、焊料和保护气体，焊接成本低；整个过程无热、无辐射、无烟、无废气、无火花、无飞溅、无需冷却水，无辅材消耗，能耗很低，节能环保。

附图说明

图1为现有集磁器的工作原理图。

图2为本实用新型的集磁器结构示意图。

图3为实施例2的结构示意图。

图4为实施例3的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例1，电磁脉冲焊接装置由集磁器1、电磁线圈2、尼龙定位套3、夹具4组成。

在集磁器1外套电磁线圈2，集磁器1由集磁器本体11、凹陷部12、中心孔13组成，集磁器本体11由两个半圆柱体对接而成，也就是说，集磁器本体11为一个圆柱体沿其轴心线剖开成两个半圆柱体，再将这两个半圆柱体对接成圆柱体。集磁器本体11采用铜合金材料制作而成。集磁器本体11的两端设置向中心凹陷的凹陷部12，集磁器本体11沿其轴心线设置中心孔13，中心孔13的中心线、两端凹陷部12的轴心线与集磁器本体11的轴心线在同一直线上。凹陷部12的口径大于中心孔13的孔径，优选：凹陷部12为口径从外端向中心逐渐减小的锥形凹陷部，锥形凹陷部的小口径端的口径与中心孔13的孔径相同。

在两端的凹陷部12内分别嵌入尼龙定位套3，尼龙定位套3上设置有供工件插入的通孔，待焊接的两个工件分别插入两端的尼龙定位套3内，并且两个工件焊接区套接后伸到中心孔13中，靠近两端的尼龙定位套3还设置有夹持工件的夹具4，优选夹具4为三爪卡盘。

实施例2燃油滤清器铝壳与端头焊接

还包括电磁脉冲焊机装置，电磁脉冲焊机装置包括储能柜、控制柜和工作站，在控制柜内设有带有滤波装置的交流电源、变压器、高压整流器以及触发装置、储能柜内设电容器、真空开关；交流电源经变压器变压后与高压整流器相连，高压整流器与电容器相连，电容器与真空开关相连；触发装置包括脉冲发生器， 该脉冲发生器的信号输入端与交流电源相连，信号输出端同时与真空开关相连；电磁线圈2通过同轴线缆与真空开关相连。

将铝壳5、端头6分别插入两端的尼龙定位套3内，并且端头6端部套接到铝壳5内，并且它们套接部伸到集磁器1的中心孔中，铝壳5的轴心线与端头6轴颈的轴心线重合，铝壳5和端头6分别通过三爪卡盘固定。

开启脉冲发生器，使电容器充电，充电电压达到设定值时，系统控制触发装置打开真空开关，使电容器快速放电；通过电磁线圈2内的磁力实现铝壳5与端头6的焊接。焊接时焊缝并不在铝壳端面与端头台肩端面的结合处，而是在铝壳内壁与端头轴颈外圆套合处的整个圆柱面上，接合面可比常规焊接增大3～5倍(取决于套入部分的轴向长度)，焊缝的受力状况得到较大改善，使接头的抗拉强度和抗扭转强度得到显著增强，提高了焊接接头的综合性能。

实施例3铜钛合金管或铝钛合金管的焊接。

还包括供电装置，在主箱体内设有高压充电电源、电容器、大电流开关以及触发装置；高压充电电源与电容器相连，电容器与大电流开关相连；触发装置包括脉冲发生器，该脉冲发生器的信号输入控制器相连，信号输出端与大电流开关相连；电磁线圈通过同轴线缆与大电流开关相连。

将两种不同元素的管件分别插入两端的尼龙定位套3内，其中一个管件的焊接端套在另一个管件内，并且它们套接部伸到集磁器1的中心孔中，两个管件的轴心线重合。

开启脉冲发生器，使电容器充电，充电电压达到设定值时，系统控制触发装置打开大电流开关，使电容器快速放电；焊接时的脉冲电流至少要达到几百千安，通过电磁线圈内的磁力实现两种金属管件的焊接。焊接时焊缝并不在管 件端面与另一管件台肩端面的结合处，而是在两个管件套合处的整个圆柱面上，焊合面可比常规焊接焊增大很多，由于电磁脉冲是冷焊，没有热影响区从而提高了焊接区域的机械强度。

本实用新型不局限于上述具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。总之，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。