一种新型的管道连接技术.pdf
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1、152004年第2期 1前言 管道冷挤压连接技术是指金属在低于再结晶温 度下或其它材料在低于熔点的条件下,同种材料、 两 种或多种材料之间,利用媒介或不利用媒介,在外力 的作用下产生弹性或塑性变形,使之实现相互连接 或密封的技术。环连接属于一种新近发展起来的管 道冷挤压连接技术。 二十世纪九十年代末,德国首先 提出了利用箍紧环实现金属管道连接的技术,紧接 着我国的中南大学与原长沙花纹铝板厂共同合作于 2000年3月也完成了该技术的研究,并成功应用于 冰箱生产线上的管道连接生产中。 经实践表明,冰箱管路系统中连接处往往是管 路系统密封性能的薄弱环节,最容易发生工作介质 的泄漏,因此有必要提高和保
2、证接头处的连接质 量。 这些管路的接头处历来采用焊接方法进行连接, 存在不小问题,最严重的问题是连接质量不可靠,焊 缝中或多或少会有气孔和夹渣,导致带着压力运行 的气态或液态工作介质的泄漏;其次是生产效率较 低。 该技术的使用,使得冰箱的制冷剂泄漏率由原来 的千分之一下降到万分之一以下 1 ,且还具有环保、 节能、 安全、 易于实现自动化、 降低成本等优点。 该技 术的使用,还可以将冰箱过去用的 60. 75mm铜 管改为 7. 50. 75mm铝管,使得每台冰箱直接节 约14. 43元,可见该技术具有明显的优势。 2环连接机理 2. 1连接前的准备工作 在该连接过程中需要用到连接设备为连接钳
3、、 扩口钳(有时用缩口钳)、 液压动力站。 在进行连接之 前,需要做一些准备工作,先确定连接管材的材料, 管径的大小,选择适当的管路附件 连接环,接着 准备好适用的密封剂(注意该密封剂最好是流动性 较好的液体,并且能够在缺氧的缝隙中较快地发生 固化 ) , 并调整两管的直径,使两管的连接端不紧不 松地套在一起。 由于制冷管路和控温管路都要求导热性较好, 一般由铝及铝合金或铜及铜合金制成,强度不高,塑 性较好,利用通常的管材扩口装置或缩口装置就能 实现某一管道管径的调整,无论两管连接端的直径 和壁厚原来相同还是不同,通过调整直径,使某一管 道内径比另一管道外径大0. 10. 2mm ,就能轻松
4、地把两管套在一起,两者之间的缝隙可用来容纳密 封剂。其中密封剂能填充两管接触面之间存在的擦 划产生的沟槽,能够提高其密封性能。 2. 2连接机理 其方法是先调整好所连接管道的管径,在连接 处内套管外表面滴上一小滴密封剂,将箍紧环沿轴 向推入并箍紧管道,使两管道实现相互连接。 被连接 的两管连接处与连接环套装后的情况如图1所示。 (a)外套管缩小的情况 一种新型的管道连接技术 周立强杨国庆杨务滋杨超 (中南大学机电工程学院,长沙410083) 摘要介绍了一种新型的冷挤压管道连接技术 环连接。该连接方法通过外力推动箍紧环使同种材料、 或不同材料的连接管道产生 弹塑性变形,从而实现管道之间的相互连接
5、和密封。该技术主要适用于有色金属小径薄壁管道连接,并已成功用于冰箱制冷管路系统的连接, 可以使得冰箱的制冷剂泄漏率由原来的千分之一下降到万分之一以下。本文重点地阐述了该连接方法的优点,其连接机理以及影响该连接质 量的主要因素,并提出了环的设计中应当注意的一些问题。 关键词管道环连接弹塑性变形连接机理连接强度 管道与管件 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 16化 工 设 备 与 管 道第41卷 (b)外套管增大的情况 图1管材在连接前套装后的纵向剖面图 (a)外套管缩小的情况 (b)外套
6、管增大的情况 图2管材在连接后的纵向剖面图 在图1的基础上利用通过动力站输出的液压油 驱动的液压钳推动环使环沿轴向箍紧外套轴,在外 力的作用下外套管的连接端发生塑性变形,变薄并 延伸,与此同时,外套管的内径变小,从而紧紧地贴 在内套管外表面上如图2。 上述过程在室温情况下进行,管材由于冷变形 而进一步强化,使两管连接得非常牢固,而且密封性 能极好,即使两管接触面上原来存在擦划沟痕,也由 施加了密封剂而消除了不良影响,同时,还由于伴随 着塑性变形而发生的弹性变形始终保持着,因此,在 整个使用期间管材连接的牢固性和密封性不会发生 变化,其有效期与管路的使用寿命同样长。 3影响连接的主要因素以及环的
7、设计 3. 1影响连接强度的主要因素 在该管道连接方式中,连接强度主要与材料的 特性、 环的形状及尺寸公差、 箍紧环的长度以及环滑 移的长度等因素有关。 (1)材料的特性对连接强度的影响 若箍紧环材料的屈服强度小于或接近外套管的 屈服强度,则箍紧环也会发生塑性变形而胀大,一方 面减少了外套管的变形,影响到连接强度,另一方面 如果箍紧环的抗拉强度和厚度比较小,环有可能被 拉裂,导致不能实现管材的连接。 若内套管的屈服强 度小于外套管的屈服强度,则内套管会有一定的径 向变形,并可能发生扭曲,从而在一定程度上阻碍管 内工作介质的正常运行,因而一般要求内套管的屈 服强度不小于外套管的屈服强度,这样内套
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