一种铜钢感应加热增材的成形模具的制作方法

本技术属于焊接工装，具体涉及一种铜钢感应加热增材的成形模具。

背景技术：

1、焊接作为一种材料连接技术，具有悠久的历史。特别是随着我们国家的快速发展，焊接技术已被应用于各个加工领域，并伴随着不断技术创新和技术升级。尤其在军工领域，常规弹药的铜环与钢体的连接常采用在钢体上预制加工环状槽，然后将铜环压置于环状槽内，形成物理连接。但随着新型智能弹药结构设计的发展，要求钢体壁厚较薄，原有连接方式已不能满足要求，依据焊接技术特点，却能够实现薄壁钢体与铜环异质材料之间的冶金结合，形成牢固连接。

2、于是，铜钢异质材料的焊接方法通常采用电弧焊接、摩擦焊接、电磁脉冲焊接等，而电弧焊接主要存在材料未能整体焊接；摩擦焊接能够实现整体焊接，对钢体及铜环直径尺寸有一定限制；电磁脉冲焊接能够实现整体焊接，一般限制在较薄的工件。在军工行业，依据产品特点，铜钢感应加热增材利用感应加热时间短等特点，并利用铜钢自身熔点差值，完全能够实现钢体不熔化而铜环整体熔化，增材期间必须使用非金属专用成形模，使熔化的铜及铜合金在专用成形模和钢体之间冷却并与钢体形成冶金结合。

3、铜钢感应加热增材具有焊接特征，能够实现铜钢之间的牢固连接，虽然整体焊接规范不复杂，但由于产品对于焊后铜及铜合金自身在钢体上的位置尺寸、成形尺寸及成形质量要求很高，不允许有任何缺欠，再考虑到制造成本等，致使对成形模的质量要求很高，设计的成形模具是否适用就尤为重要，是焊接工艺的基础和有效保证。

4、因此，发明一种铜钢感应加热增材的成形模具就具有一定的必要性和现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种铜钢感应加热增材的成形模具，以解决铜钢感应加热增材中焊后铜及铜合金自身在钢体上的位置尺寸、成形尺寸及成形质量，不允许有漏铜等任何缺欠的技术难题，满足产品设计要求。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是：一种铜钢感应加热增材的成形模具，包括成形模、玻璃纤维布、玻璃纤维带、定位环；所述成形模是由若干个按圆周等分的瓷质模片组成的一个圆筒体，成形模内壁呈上大下小的台阶状通孔，所述成形模的内壁最下端的通孔呈锥形；所述玻璃纤维布设于所述成形模外侧，沿成形模圆周方向缠绕若干圈；所述玻璃纤维带设于所述玻璃纤维布外侧，沿玻璃纤维布圆周方向缠绕若干圈；所述定位环设于所述成形模底端，与成形模底端相接触。

3、进一步地，所述成形模内壁为三段式台阶状通孔。

4、进一步地，所述成形模内壁为两段式台阶状通孔。

5、进一步地，所述瓷质模片一侧有凸起，另一侧有与凸起相配合的凹槽。

6、进一步地，所述的玻璃纤维布沿成形模圆周方向缠绕3圈～4圈，缠绕后每圈玻璃纤维布之间应贴合紧密，最后玻璃纤维布末端接头用胶水进行粘接，玻璃纤维布为高硅氧玻璃纤维布。

7、进一步地，所述的玻璃纤维带每圈相互叠盖，呈鱼鳞状相互贴合紧密，直至缠绕至成形模上端，玻璃纤维带为无碱玻璃纤维带。

8、本实用新型采用上述技术方案，所述成形模具是基于铜钢感应加热增材的成形模具，采用等分片式模片组合成圆筒，圆筒外侧采用玻璃纤维布包裹，再用玻璃纤维带捆扎，致使其成为牢固圆筒整体，然后放置在定位环上，组成成形模具。成形模：用于铜及铜合金环放置于其内侧，达到铜及铜合金增材成形于钢体表面；玻璃纤维布：设于前述成形模外侧，沿成形模圆周方向缠绕若干圈，玻璃纤维布宽度应先剪裁的与成形模高度尺寸相同，用于避免直接加热模片和防止铜及铜合金从模片接缝处渗漏；玻璃纤维带：设于前述玻璃纤维布外侧，玻璃纤维带先折成倒u形，同时玻璃纤维带贴合于玻璃纤维布外侧，使其u形弯曲段高出成形模高度尺寸，倒u形一侧玻璃纤维带预留出较长尺寸长度，另一侧以成形模下端尺寸为基准，在玻璃纤维布外侧沿圆周方向缠绕，然后玻璃纤维带末端从倒u形弯曲段穿出，同时施力于一侧预留较长尺寸长度的玻璃纤维带，将u形段与玻璃纤维带末端同时没入到玻璃纤维布与缠绕的玻璃纤维带之间，沿玻璃纤维布圆周方向缠绕若干圈，用于模片结合牢固和保证成形尺寸；定位环：设于前述成形模下方，与成形模紧密接触，用于定位铜及铜合金在钢体上的增材成形位置及加快钢体导热速率；所述的定位环的内径应大于钢体外圆直径0.5mm～2mm，外径应大于成形模外圆直径，材质为纯铜。

9、本实用新型所述成形模具的优点有：采用等分式模片化组合形式，解决了成形模的变形、碎裂问题，降低了成形模的加工制造成本，提升了铜钢感应加热增材工艺的使用性；能够确保铜及铜合金在钢体表面上的成形质量，保证成形尺寸，无漏铜，经超声波探伤，焊缝没发现气孔、裂纹缺陷，焊缝成型良好。本实用新型的成形模具适用于铜钢感应加热增材的成形模具，可以推广到铝钢感应加热增材等。

技术特征：

1.一种铜钢感应加热增材的成形模具，其特征在于，包括成形模、玻璃纤维布、玻璃纤维带、定位环；所述成形模是由若干个按圆周等分的瓷质模片组成的一个圆筒体，成形模内壁呈上大下小的台阶状通孔，所述成形模的内壁最下端的通孔呈锥形；所述玻璃纤维布设于所述成形模外侧，沿成形模圆周方向缠绕若干圈；所述玻璃纤维带设于所述玻璃纤维布外侧，沿玻璃纤维布圆周方向缠绕若干圈；所述定位环设于所述成形模底端，与成形模底端相接触。

2.根据权利要求1 所述的铜钢感应加热增材的成形模具，其特征在于，所述成形模内壁为三段式台阶状通孔。

3.根据权利要求1 所述的铜钢感应加热增材的成形模具，其特征在于，所述成形模内壁为两段式台阶状通孔。

4.根据权利要求1 所述的铜钢感应加热增材的成形模具，其特征在于，所述瓷质模片一侧有凸起，另一侧有与凸起相配合的凹槽。

5.根据权利要求1 所述的铜钢感应加热增材的成形模具，其特征在于，所述的玻璃纤维布沿成形模圆周方向缠绕3圈～4圈，缠绕后每圈玻璃纤维布之间应贴合紧密，最后玻璃纤维布末端接头用胶水进行粘接，玻璃纤维布为高硅氧玻璃纤维布。

6.根据权利要求1 所述的铜钢感应加热增材的成形模具，其特征在于，所述的玻璃纤维带每圈相互叠盖，呈鱼鳞状相互贴合紧密，直至缠绕至成形模上端，玻璃纤维带为无碱玻璃纤维带。

技术总结
本技术属于焊接工装技术领域，提出一种铜钢感应加热增材的成形模具。包括成形模、玻璃纤维布、玻璃纤维带、定位环；所述成形模是由若干个按圆周等分的瓷质模片组成的一个圆筒体，成形模内壁呈上大下小的台阶状通孔，所述成形模的内壁最下端的通孔呈锥形；所述玻璃纤维布设于所述成形模外侧，沿成形模圆周方向缠绕若干圈；所述玻璃纤维带设于所述玻璃纤维布外侧，沿玻璃纤维布圆周方向缠绕若干圈；所述定位环设于所述成形模底端，与成形模底端相接触。解决了成形模的变形、碎裂问题，降低了成形模的加工制造成本，提升了铜钢感应加热增材工艺的使用性。

技术研发人员：李胜鑫,郭十奇,赵军强,刘林,陈付松,甘桃元
受保护的技术使用者：河南北方红阳机电有限公司
技术研发日：20230330
技术公布日：2024/1/12