鋁合金管件和封頭的組合件、連接方法及連接裝置的製作方法
2023-05-19 11:58:11 1
專利名稱：鋁合金管件和封頭的組合件、連接方法及連接裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種建築結構構件，及該構件的一種連接方法，及實現該連接方法所需要的一種連接裝置。
以往的網架結構大都是由鋼材組成的。如
圖10所示，網架結構包括開有多個螺栓孔的螺栓球21，設置在各螺栓球21之間的鋼管杆件22，焊接在鋼管杆件22端部具有中心孔的封頭23和中部具有一鍵槽的螺栓24，螺栓24穿過封頭23上的中心孔，套進一周向具有螺孔的套筒25內，一頂絲26擰入套筒25上的螺孔，插在螺栓24的鍵槽內。這樣，一旦轉動套筒25便可以將螺栓24擰緊在螺栓球21的螺栓孔內，亦即將鋼管杆件22固定在螺栓球21上。上述網架結構在體育場館、賓館大廳、機場、車站，及幹煤儲存棚等設施中都有廣泛的應用。
但是由於鋼材自重大，外形不夠美觀，尤其是易生鏽的特性，使得鋼網架結構的使用範圍受到限制，比如遊泳館、賓館雨篷等，有些雖已使用在建築上(比如幹煤棚)，但已是鏽蝕累累，建築壽命嚴重受到影響。因此，國內外越來越多地將不鏽鋼和鋁合金材料應用在網架結構中。然而眾所周知，不鏽鋼的價格十分昂貴，整個建築的造價要加大許多，而鋁合金材料，材質輕、外型美觀，耐腐蝕，具有很好的應用前景。但是目前鋁合金網架卻未能大面積地應用，究其原因主要是封頭與杆件的焊接問題1、一般鋁合金材料都要經過後期的熱處理階段，才能達到較高的強度，而當封頭與杆件焊接時，在焊接熱影響區，材料的彈性極限，極限強度和極限伸長率等重要性能指標都將急劇下降，從而導致鋁合金網架結構的整體設計強度大幅度降低。2、國外目前採用雷射、等離子等先進的焊接技術，但是設備成本十分昂貴，即使是這樣，焊接熱影響區也只能減小不能全部消除。要解決性能指標下降的問題，必須對焊接件進行再處理工藝，致使構件的製作成本增高。3、鋁合金構件的焊接對焊接技術、焊接材料和焊接工藝都有較高的要求，因而不易控制，焊接的質量也不易保證。總之，鋁合金材料通過焊接連接的成本高，效率低，強度差，從而嚴重製約了鋁合金網架結構在實際工程中的應用。
針對上述問題，本發明的目的是提供一種強度高，成本低，連接工藝、設備簡單，工作效率高的鋁合金管件和封頭的組合件、該組合件的連接方法和實現該連接方法的連接裝置。
為實現上述目的，本發明採取以下設計一種鋁合金管件和封頭的組合件，它包括管件和封頭，所述封頭具有一中心孔，且其放置在所述管件的埠內，其特徵在於所述封頭的外緣具有數環形槽，所述管件通過冷擠壓固定連接在所述封頭外緣上。
為安裝方便，可以在所述封頭的外端設置一凸緣，並將其頂在所述管件的埠處。
為了將較粗的管件安裝在網架結構的螺栓球上，而不發生各管件之間的幹涉，應在所述封頭的外端設置錐形頭，並將其頂在所述管件的埠處。
所述封頭的環形槽可以是連續不斷的螺紋狀。
所述封頭的環形槽也可以是間隔設置的封閉環狀。
從所述環形槽的橫截面看，齒型可以是圓弧形，也可以是鋸齒形，還可以是三角形。
一種鋁合金管件和封頭的連接方法，其特徵在於(1)設置一具有外卡環，內卡環和頂壓件的連接裝置，所述外卡環具有一內錐孔，所述內卡環分成至少兩片，所述片與片之間留有間隙，且設置有彈簧，所述內卡環外緣具有與所述外卡環的所述內錐孔配合的外錐面，將所述頂壓件與壓力設備連接；(2)在一具有中心孔的封頭外緣上開設數環形槽，並將其放入待連接的管件埠內，將所述管件插入所述連接裝置的所述內卡環內；(3)啟動所述壓力設備，帶動所述頂壓件頂壓所述內卡環，使其在所述外卡環的所述內錐孔內滑動，所述內卡環直徑變小，所述內卡環各片之間的所述彈簧被壓縮，直至將所述管件緊緊地擠壓連接在所述封頭上；(4)反向啟動所述壓力設備，帶動所述頂壓件退回，所述內卡環在所述彈簧的作用下向回運動，取出所述管件，即完成了鋁合金管件和封頭的擠壓連接。
一種鋁合金管件和封頭的連接裝置，其特徵在於它包括一外卡環，一內卡環和一頂壓件，所述外卡環具有一內錐孔，所述內卡環分成至少兩片，所述片與片之間留有間隙，且設置有彈簧，所述內卡環外緣具有與所述外卡環的所述內錐孔配合的外錐面，所述頂壓件一端與壓力設備連接。
為了保護被連接件，在所述頂壓件的頂壓端設置一凹緣，在所述凹緣內設置有彈性墊片。
為了防止壓力去除後，內卡環反向彈出，在所述外卡環的所述內錐孔的上部設置一環形槽，其內設置有一防止所述內卡環反向彈出的定位環。
為了去除連接部分以外的內卡環與管件之間的接觸，在所述內卡環的內徑設置一使其內徑加大的凹緣。
本發明由於採取以上設計，其具有以下優點1、本發明由於將管件和封頭採用冷擠壓的連接方法，因此，對材料的內部結構無明顯影響，其各項性能指標也無明顯損失，有效地解決了鋁合金材料採用焊接連接方法時，其彈性極限、極限強度、極限伸長率等重要性能指標大幅度下降的問題，使鋁合金網架結構的整體設計強度得到很大的提高。2、本發明由於在管件和封頭的連接中採取冷擠壓的連接方法，因此，不但加工工藝、設備簡單，操作環境好，生產效率高，而且產品質量穩定，產品外形整齊美觀。3、本發明由於在管件和封頭的組合件中採取將封頭的外緣開出若干個環形槽後再放入管件的結構方式，因此，可以將管件內壁有效地擠入環形槽內，使二者牢固地結合成為一體，從而具有很高的抗拉壓強度。試驗結果表明接頭強度接近母材的強度(以往使用焊接方法製作的接頭一般僅能達到母材強度的60-70％左右)。4、本發明由於在封頭外端設置一凸緣，因此將封頭放入管件時十分方便，只要將凸緣卡在管件的埠處即可定位。同時本發明在封頭的外端設置了錐形頭，這樣當管件較粗時，其直徑逐步收縮，可以防止數根管件往螺栓球上安裝時的互相干涉問題。另外本發明設計了各種不同的環形槽的齒形，它可以根據不同的加工環境和受力要求進行選擇。5、本發明由於採用了一種具有內、外卡環和頂壓件的連接裝置，因此，可以利用內、外卡環的錐面配合，逐漸縮小內卡環的直徑，達到通過冷擠壓連接管件和封頭的目的。而本發明的連接裝置由於部件少，結構簡單，因此製作和操作都十分方便容易。6、本發明由於在頂壓件的頂壓端設置了一凹緣，並在凹緣內設置了一彈性墊片，因此，可以使彈性墊片與封頭端部接觸，在頂壓操作過程中，對封頭端部起到很好的保護作用。另外本發明由於在外卡環上部設置了一環形槽，並在其內設置了一定位環，因此，可以防止去除壓力後內卡環在彈簧作用下的反向彈出。本發明非常適合於在鋁合金網架結構中大量推廣應用，可以使鋁合金材料的性能得到更加充分的發揮，本發明還可以用在其它各種需要使用鋁合金管件的場合中。
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖1是本發明結構及連接示意2是本發明結構中封頭結構示意3是圖2的俯視示意4是本發明封頭的另一實施例圖5是外卡環結構示意6是內卡環結構示意7是圖6的俯視示意8是頂壓件結構示意9是圖8的俯視示意10是現有技術中鋼網架結構示意圖如圖1所示，本發明涉及包括鋁合金管件1和鋁合金封頭2在內的組合件，該組合件所採用的一種連接方法，及實現該方法所採用的一種擠壓連接裝置。
本發明的組合件包括管件1和封頭2。如圖2、圖3所示，封頭2具有一中心孔，封頭2的外緣開設有若干環形槽3，環形槽3可以是連續不斷的螺紋狀，也可以是間隔設置的封閉環狀。從環形槽3的橫截面看，環形槽3的齒型4可以是圓弧型、鋸齒型、或三角形等。另外，可以在封頭2的外端設置一凸緣5，這樣，在將封頭2裝入管件1時，只要將封頭2的凸緣5頂靠在管件1的埠上，即可方便定位。
上述組合件的實施例中，封頭2的結構也可以採取其它形式，比如，為了使較粗的管件1在往螺栓球上安裝時，各管件1之間不產生幹涉，可以在封頭2外端設置一錐形頭6(如圖4所示)，使本組合件中管件1的端部直徑逐步縮小。
本發明的連接裝置包括一外卡環7，一內卡環8和一頂壓件9。如圖5所示，外卡環7具有一內錐孔10，內卡環8具有一與外卡環7的內錐孔10配合的外錐面11(如圖6、圖7所示)，內卡環8分為三片，片與片之間留有間隙，且片與片之間相對開有彈簧孔12，在彈簧孔12內放入彈簧13。如圖8、圖9所示，頂壓件9的頂壓面具有一凹緣14，在凹緣14的中心設置一螺釘孔15，在凹緣14內用螺釘固定一橡膠等材料製作的彈性墊片16(如圖1所示)。頂壓件9與頂壓面相對的另一端與壓力設備連接，壓力設備可以是千斤頂、液壓機、氣壓機等常用壓力設備，頂壓件9與壓力設備的連接也可以採用常用的各種方式。
上述連接裝置的實施例中，頂壓件9的頂壓面如果不設置凹緣14，就只能用在待連接的封頭2外端沒有凸緣5或圓錐頭6的連接中，如果封頭2上有凸緣5或圓錐頭6則必須設置凹緣14，以保護本發明組合件的封頭端部不受破壞。而彈性墊片16與凹緣14的連接，除上述實施例中的螺釘連接外，還可以採用粘接等方式。另外，內卡環8，除在上述實施例中分為三片外，還可以是分為兩片、四片等。
上述連接裝置的實施例中，為了防止內卡環8在壓力被解除後，在外卡環7內反向彈出，可以在外卡環7的上部設置一環形槽17(如圖1所示)，在環形槽17內設置一定位環18，以阻擋內卡環8彈出。為了減少內卡環8與管件1的多餘接觸，可以在內卡環8的內徑下部設置一凹緣19，以使內卡環8與管壁的接觸面正好與封頭2的長度相適應。
本發明連接時，首先將內卡環8裝入外卡環7，將封頭2裝入管件1，並將管件1裝入內卡環8，啟動壓力設備，頂壓件在壓力設備的帶動下，頂壓內卡環8沿外卡環7的內錐孔10運動，內卡環8的直徑逐漸縮小，內卡環8各片之間的彈簧13逐漸被壓縮，管件1的內壁被擠壓進封頭2的環形槽3內，使二者緊密連接在一起，達到了採用冷擠壓方法對管件1和封頭2進行連接的目的。
權利要求
1.一種鋁合金管件和封頭的組合件，它包括管件和封頭，所述封頭具有一中心孔，且其放置在所述管件的埠內，其特徵在於所述封頭的外緣具有數環形槽，所述管件通過冷擠壓固定連接在所述封頭外緣上。
2.如權利要求1所述的鋁合金管件和封頭的組合件，其特徵在於所述封頭的外端具有一凸緣，其頂在所述管件的埠上。
3.如權利要求1所述的鋁合金管件和封頭的組合件，其特徵在於所述封頭的外端具有一錐形頭，其頂在所述管件的埠上。
4.如權利要求1或2或3所述的鋁合金封板和管件的連接件，其特徵在於所述封頭的所述環形槽為連續旋轉的螺紋狀。
5.如權利要求1或2或3所述的鋁合金管件和封頭的組合件，其特徵在於所述封頭的所述環形槽為間隔設置的封閉環狀。
6.如權利要求5所述的鋁合金封板和管件的連接件，其特徵在於所述環形槽，其橫截面齒型為圓弧形、鋸齒形、三角形中的一種。
7.一種鋁合金管件和封頭的連接方法，其特徵在於(1)設置一具有外卡環，內卡環和頂壓件的連接裝置，所述外卡環具有一內錐孔，所述內卡環分成至少兩片，所述片與片之間留有間隙，且設置有彈簧，所述內卡環外緣具有與所述外卡環的所述內錐孔配合的外錐面，將所述頂壓件與壓力設備連接；(2)在一具有中心孔的封頭外緣上開設數環形槽，並將其放入待連接的管件埠內，將所述管件插入所述連接裝置的所述內卡環內；(3)啟動所述壓力設備，帶動所述頂壓件頂壓所述內卡環，使其在所述外卡環的所述內錐孔內滑動，所述內卡環直徑變小，所述內卡環各片之間的所述彈簧被壓縮，直至將所述管件緊緊地擠壓連接在所述封頭上；(4)反向啟動所述壓力設備，帶動所述頂壓件退回，所述內卡環在所述彈簧的作用下向回運動，取出所述管件，即完成了鋁合金管件和封頭的擠壓連接。
8.一種鋁合金管件和封頭的連接裝置，其特徵在於它包括一外卡環，一內卡環和一頂壓件，所述外卡環具有一內錐孔，所述內卡環分成至少兩片，所述片與片之間留有間隙，且設置有彈簧，所述內卡環外緣具有與所述外卡環的所述內錐孔配合的外錐面，所述頂壓件一端與壓力設備連接。
9.如權利要求8所述的鋁合金管件和封頭的連接裝置，其特徵在於所述頂壓件的頂壓端具有一凹緣，在所述凹緣內設置有彈性墊片。
10.如權利要求8或9所述的鋁合金管件和封頭的連接裝置，其特徵在於所述外卡環的所述內錐孔的上部具有一環形槽，其內設置有一防止所述內卡環反向彈出的定位環。
11.如權利要求8或9所述的鋁合金封板和管件的連接裝置，其特徵在於所述內卡環的內徑具有一使其內徑加大的凹緣。
12.如權利要求10所述的鋁合金封板和管件的連接裝置，其特徵在於所述內卡環的內徑具有一使其內徑加大的凹緣。
全文摘要
本發明涉及一種鋁合金管件和封頭的組合件及該組合件的連接方法及實現該連接方法所採用的連接裝置。本發明的特徵是封頭的外緣設置若干環形槽,然後再將其放入管件內,並設置一連接裝置,通過冷擠壓的連接方式,使管件內壁擠入封頭的環形槽內,使二者牢固地連接為一體,本發明有效地解決了鋁合金材料採用焊接連接所產生的熱影響區造成的各種性能指標大幅度下降的問題,使鋁合金網架結構的整體設計強度得到很大提高。
文檔編號F16L19/00GK1271798SQ9910568
公開日2000年11月1日 申請日期1999年4月22日 優先權日1999年4月22日
發明者錢基宏, 洪湧, 郝成新 申請人:中國建築科學研究院建築結構研究所