一种铜铝层状复合管高频超声辅助成形方法

技术领域

本发明属于有色金属制备的技术领域，具体公开了一种铜铝层状复合管高频超声辅助成形方法。

背景技术

铜/铝(Cu/Al)层状复合板/管兼具了铜优异的导热、导电性能及铝轻质、耐腐蚀以及价格低廉的优势，在电力输送过程中铜铝层状过渡性接头替代了铝、铜异种金属的焊接接头，铜包铝电缆在不降低技术指标的同时，大幅度的降低了成本。在散热方面，铜/铝层合板利用了铜面优异的导热性能和铝面高的散热性能，综合散热性能优于纯铜，在LED基板、笔记本电脑散热器以及动力电池连接片等方面得到了良好的应用。

目前，对于制备两种或两种以上组元层状复合板/管的方法主要有固-固的轧制复合法(包括平辊轧制复合、波纹辊轧制复合)、爆炸焊复合、扩散复合，固-液的半熔态轧制复合以及液-液的双金属铸造复合等。在制备层状复合板/管的过程中，通过挤压、轧制的方法可以获得力学性能优异、大尺寸的层状复合板/管。

发明内容

本发明提供一种铜铝层状复合管高频超声辅助成形方法，针对铜优异的导热、导电性能以及铝轻质、价格低廉的优势，采用铜作为外层、铝作为内层，装配成圆柱形结构，通过设计的凹模型腔结构，挤压成板条状的铜包铝板坯，通过多道次的轧制方法，制备Cu/Al/Cu层状复合板，采用高频超声辅助冲压引伸方法制备成旋压用层状管坯，通过强力错距旋压方法结合高频超声波振动方法，实现高品质Cu/Al/Cu层状复合旋压管形件的制备。

本发明提供一种铜铝层状复合管高频超声辅助成形方法，包括下述步骤；

S1，预处理铜合金筒和铝合金棒

将铝合金棒置于液氮内部预设时间后，置于铜合金筒的上部，通过压力机将铝合金棒压入铜合金筒内部，装配形式为过盈配合；

S2，制备铜包铝板坯

将装配好的铜铝棒材置于加热炉中，保温温度490±5℃，保温20min，保温后取出置于挤压机的挤压套筒内进行热挤压，挤压套筒温度200±5℃，挤压速度10mm/min，挤压成板条状的铜包铝板坯，板坯厚度15mm；

S3，制备铜/铝/铜层状复合板

对铜包铝板坯进行多道次的加热轧制，单道次之间轧制压下量小于30％，单道次轧制后进行加热后再进行下一道次的轧制，轧制速度2m/min，最终轧制板材厚度2.0mm；

S4，制备铜/铝/铜层状复合管坯

①依据高频超声辅助冲压引伸装置中凹模环形定位槽的尺寸，将铜/铝/铜层状复合板加工成圆板；

②将圆形铜/铝/铜层状复合板置于凹模环形定位槽中，开启高频超声发生器，移动与变幅杆连接的凸模，进行冲压引伸成形，冲压速度1.0mm/min，冲压成直径40mm的圆筒；

S5，制备铜/铝/铜层状复合管

①将铜/铝/铜层状复合管坯置于高频超声辅助旋压机的芯轴上，使旋轮、与变幅杆连接的滚珠与铜/铝/铜层状复合管坯接触，开启芯轴和高频超声发生器，芯轴转速150r/min，通过滚珠对铜/铝/铜层状复合管坯进行轴向高频超声振动滚压，滚珠的轴向进给量0.1mm，速度0.5m/min；

②高频超声振动滚压完成后，进行第一道次的强力错距旋压，三个旋轮呈120°分布，旋轮之间纵向错距2.0mm，开启芯轴和旋轮，芯轴转速150r/min，进给比为1:1，单道次减薄量低于20％；

③高频超声振动滚压和强力错距旋压道次之间交替进行，最后一道次为高频超声振动滚压。

步骤S1中，预先采用400目和800目的砂纸对铜合金筒的内表面和铝合金棒的外表面进行打磨，去除表面杂质。

步骤S4中，采用电火花加工将铜/铝/铜层状复合板加工成圆板。

上述铜铝层状复合管高频超声辅助成形方法，还包括步骤S6，机械加工

对高频超声辅助旋压得到的铜铝层状复合管采用车削的方法进行端面加工，加工到预定尺寸。

步骤S1中，压力机包括第一工作台、第一支柱、第一滑架、第一上支撑架、第一液压缸、第一压头、第一进油管、第一回油管、第一液压油箱、第一液压泵和第一控制柜；第一上支撑架位于第一工作台的上方；多根第一支柱穿过第一上支撑架和第一工作台将第一上支撑架和第一工作台连成一体；第一滑架滑动套设在多根第一支柱上，位于第一上支撑架和第一工作台之间；第一液压缸安装在第一上支撑架的顶部，进油口通过第一进油管与第一液压泵的出油口连接，回油口通过第一回油管与第一液压油箱连接，活塞穿过第一上支撑架与第一滑架连接；第一液压泵的进油口与第一液压油箱连接；第一压头安装在第一滑架的底面；第一控制柜控制第一液压缸。

步骤S2中，挤压机包括凸模驱动电机、第二箱体、凸模支撑架、凸模夹持机构、挤压凸模、挤压套筒、套筒支撑座、挤压凹模、压紧盘和第二控制柜；凸模支撑架安装在第二箱体的侧壁上；凸模驱动电机和凸模夹持机构分别安装在凸模支撑架的两侧；挤压凸模安装在凸模夹持机构上，由凸模驱动电机驱动横向伸缩，挤压凸模的外径与铜铝棒材的外径配合；套筒支撑座安装在第二箱体内；挤压套筒横向固定在套筒支撑座上，包括外层套筒、内层套筒以及设置在外层套筒和内层套筒之间的电阻丝；内层套筒包括第一套筒段和第二套筒段，第一套筒段的内径与铜铝棒材的外径配合，第二套筒段的内径与挤压凹模的外径配合；挤压凹模为中空圆筒结构，第一端设置有圆形孔，第二端设置有阶梯型矩形孔，圆形孔的内径与铜铝棒材的外径配合，挤压凹模插设在内层套筒的第二套筒段内，圆形孔与内层套筒的第一套筒段平齐，挤压凹模的第二端与挤压套筒的第二端平齐；压紧盘安装在挤压套筒的第二端外，压紧挤压凹模；第二控制柜控制凸模驱动电机和电阻丝；将铜铝棒材置于挤压套筒内，挤压凸模对铜铝棒材施压，将铜铝棒材从挤压凹模的阶梯型矩形孔挤出，形成板条状的铜包铝板坯。

步骤S4中，高频超声辅助冲压引伸装置包括第三上支撑架、第三工作台、第三支柱、第三上滑架、第三下滑架、滑架连杆、第三液压缸、第三进油管、第三回油管、第三液压油箱、第三液压泵、第三高频超声发生器、第三换能器、第三变幅杆、变幅杆固定座、冲压引伸凸模、下支撑架、冲压引伸凹模和第三控制柜；第三上支撑架位于第三工作台的上方；多根第三支柱穿过第三上支撑架和第三工作台将第三上支撑架和第三工作台连成一体；第三上滑架和第三下滑架滑动套设在多根第三支柱上，通过多根滑架连杆连接成第三滑架，第三滑架位于第三上支撑架和第三工作台之间；第三液压缸安装在第三上支撑架的顶部，进油口通过第三进油管与第三液压泵的出油口连接，回油口通过第三回油管与第三液压油箱连接，活塞穿过第三上支撑架与第三上滑架连接；第三液压泵的进油口与第三液压油箱连接；变幅杆固定座安装在第三下滑架上；第三变幅杆穿过变幅杆固定座和第三下滑架，顶端与第三换能器连接，底端与冲压引伸凸模连接；第三高频超声发生器通过第三导线与第三换能器连接；下支撑架安装在第三工作台上，开设有通孔；冲压引伸凹模安装在通孔内；第三控制柜控制第三液压缸和第三高频超声发生器；圆形铜/铝/铜层状复合板置于冲压引伸凹模的环形定位槽中。

步骤S5中，高频超声辅助旋压机包括第四箱体、芯轴、芯轴固定机构、芯轴驱动电机、第四高频超声发生器、轴向轨道、第四换能器、第四变幅杆、滚珠、顶紧轴、第四液压缸、第四液压泵、第四液压油箱、第一旋轮、第二旋轮、第三旋轮和第四控制柜；芯轴固定机构安装在第四箱体内；芯轴驱动电机安装在第四箱体外；芯轴横向设置在第四箱体内，输入端通过芯轴固定机构与芯轴驱动电机连接，由芯轴驱动电机驱动旋转；顶紧轴横向设置在第四箱体内，与芯轴等高，输入端穿过第四箱体与第四液压缸连接，由第四液压缸驱动横向伸缩；第四液压缸的进油口通过第四进油管与第四液压泵的出油口连接，回油口通过第四回油管与第四液压油箱连接；第四液压泵的进油口与第四液压油箱连接；第一旋轮、第二旋轮、第三旋轮均转动安装在第四箱体内，且均可沿芯轴轴向移动，第一旋轮、第二旋轮位于芯轴的下方，第三旋轮位于芯轴的上方；轴向轨道安装在第四箱体内；第四换能器滑动安装在轴向轨道上；第四变幅杆的底端与第四换能器连接，顶端与滚珠连接；第四高频超声发生器通过第四导线与第四换能器和第四控制柜连接；第四控制柜通过第四控制线控制芯轴驱动电机、第四液压缸、第一旋轮、第二旋轮、第三旋轮；铜/铝/铜层状复合管坯套设在芯轴的输出端上，由顶紧轴的输出端顶紧，外壁与第一旋轮、第二旋轮、第三旋轮和滚珠接触。

本发明具有以下有益效果。

本发明针对目前铜优异的导热、导电性能，但价格昂贵的问题，通过铜套筒装配铝合金棒经过挤压塑形变形成铜包铝的板条状板坯，经过多道次的轧制制备出铜/铝/铜三明治结构的层状薄板，通过高频超声波辅助冲压引伸成筒形件，采用高频超声波滚压和强力错距旋压交替进行的方式实现铜/铝/铜层状复合管的成形，具有节省原材料、成本低、成形性能好、铜/铝界面结合良好等优点。此制备方法工艺先进，是十分理想的制备高性能层状复合管的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为铝合金棒和铜合金筒进行压力装配的示意图；

图2为铜包铝板坯挤压成型的示意图；

图3为挤压凹模沿阶梯型矩形孔长度方向的剖视图；

图4为挤压凹模沿阶梯型矩形孔宽度方向的剖视图；

图5为挤压凹模第二端的示意图；

图6为圆形铜/铝/铜层状复合板进行冲压引伸成形的示意图；

图7为铜/铝/铜层状复合管坯进行旋压工艺的示意图；

图8为铜-铝界面微观形貌图。

附图标记清单如下：

1-铝合金棒，2-铜合金筒，3-铜铝棒材，4-铜包铝板坯，5-圆形铜/铝/铜层状复合板，6-铜/铝/铜层状复合管坯；

101-第一工作台，102-第一支柱，103-第一滑架，104-第一上支撑架，105-第一液压缸，106-第一压头，107-第一进油管，108-第一回油管，109-第一控制柜，110-第一显示屏，111-上行程控制器指示灯，112-下行程控制器指示灯，113-压力控制器指示灯，114-第一电源开关指示灯，115-第一电源开关，116-压力控制器，117-下行程控制器，118-上行程控制器，119-第一控制线a，120-第一液压油箱，121-第一压力表a，122-第一压力表b，123-第一控制线b；

201-凸模驱动电机，202-凸模支撑架，203-第二箱体，204-凸模夹持机构，205-挤压凸模，206-外层套筒，207-电阻丝，208-内层套筒，209-挤压凹模，210-压紧盘，211-套筒支撑座，212-第二底座，213-第二电源开关，214-温度控制器，215-挤压凸模前进控制器，216-挤压凸模回程控制器，217-挤压凸模回程控制器指示灯，218-挤压凸模前进控制器指示灯，219-温度控制器指示灯，220-第二电源开关指示灯，221-第二显示屏，222-第二控制柜；

301-第三液压缸，302-第三上支撑架，303-第三支柱，304-第三上滑架，305-接线盒，306-第三换能器，307-上变幅杆，308-滑架连杆，309-中变幅杆，310-变幅杆固定座，311-第三下滑架，312-下变幅杆，313-冲压引伸凸模，314-第三导线b，315-冲压引伸凹模，316-下支撑架，317-第三工作台，318-第三高频超声发生器，319-第三控制线a，320-第三压力表a，321-第三压力表b，322-第三液压油箱，323-第三控制线b，324-振幅控制器，325-振幅控制器指示灯，326-频率控制器，327-频率控制器指示灯，328-功率控制器，329-功率控制器指示灯，330-高频超声发生器控制器，331-高频超声发生器控制器指示灯，332-第三显示屏b，333-压力控制器，334-上行程控制器，335-下行程控制器，336-第三电源开关，337-第三电源开关指示灯，338-下行程控制器指示灯，339-上行程控制器指示灯，340-压力控制器指示灯，341-第三显示屏a，342-第三控制柜，343-第三进油管，344-第三回油管，345-保护罩，346-第三导线a；

401-第四箱体，402-芯轴，403-芯轴固定机构，404-芯轴驱动电机，405-第四高频超声发生器，406-第四底座，407-第四导线，408-轴向轨道，409-第四换能器，410-第四变幅杆，411-第二挡圈，412-第二旋轮，413-第二支撑架，414-第一挡圈，415-第一旋轮，416-第一支撑架，417-顶紧轴，418-第四控制线，419-第四液压缸，420-功率控制器，421-频率控制器，422-高频超声发生器控制器，423-行程控制器，424-速度控制器控制器，425-第四电源开关，426-第四电源开关指示灯，427-速度控制器指示灯，428-行程控制器指示灯，429-高频超声发生器控制器指示灯，430-第四显示屏，431-频率控制器指示灯，432-功率控制器指示灯，433-第四控制柜，434-第三支撑架，435-第三旋轮，436-第三挡圈，437-滚珠。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种铜铝层状复合管高频超声辅助成形方法，采用铜作为外层、铝作为内层，通过设计挤压模具型腔结构，采用热挤压的方式制备Cu/Al/Cu轧制板坯，轧制板坯经过多道次的热轧，获得Cu/Al/Cu层状复合板，采用高频超声辅助的方法冲压引伸成Cu/Al/Cu层状复合管坯，通过超声辅助强力错距旋压方法制备成Cu/Al/Cu层状复合管。本方法制备的Cu/Al/Cu层状复合管具有成形性能优异、良好的力学性能、材料利用率高、降低成本，Cu-Al界面之间达到冶金结合。

本发明使用的化学物质材料为：铜合金筒、铝合金棒、砂纸，其组合准备用量如下：以件、毫米、毫升、升、张为计量单位

上述方法包括下述步骤。

S1，预处理铜合金筒和铝合金棒

①分别采用400目和800目的砂纸对铜合金筒2的内表面和铝合金棒1的外表面进行打磨，去除表面的油污锈垢和杂质；

②将铝合金棒1置于液氮内部30min后，置于铜合金筒2的上部，通过压力机将铝合金棒1压入铜合金筒2内部，装配形式为过盈配合。

S2，制备铜包铝板坯

将装配好的铜铝棒材3置于加热炉中，保温温度490±5℃，保温20min，保温后取出置于挤压机的挤压套筒内进行热挤压，挤压套筒温度200±5℃，挤压速度10mm/min，挤压成板条状的铜包铝板坯4，板坯厚度15mm。

S3，制备铜/铝/铜层状复合板

对铜包铝板坯4进行多道次的加热轧制，单道次之间轧制压下量小于30％，单道次轧制后进行加热后再进行下一道次的轧制，轧制速度2m/min，最终轧制板材厚度2.0mm。

S4，制备铜/铝/铜层状复合管坯

①依据高频超声辅助冲压引伸装置中凹模环形定位槽的尺寸，采用电火花线切割将铜/铝/铜层状复合板加工成直径80mm的圆板；

②将圆形铜/铝/铜层状复合板5置于凹模315的环形定位槽中，开启高频超声发生器318，移动与变幅杆连接的凸模313，进行冲压引伸成形，冲压速度1.0mm/min，冲压成直径40mm的圆筒，待强力错距旋压使用。

S5，制备铜/铝/铜层状复合管

①将铜/铝/铜层状复合管坯6置于高频超声辅助旋压机的芯轴402上，使旋轮、与变幅杆连接的滚珠437与铜/铝/铜层状复合管坯6接触，开启芯轴402和高频超声发生器405，芯轴转速150r/min，通过滚珠437对铜/铝/铜层状复合管坯6进行轴向高频超声振动滚压，滚珠437的轴向进给量0.1mm，速度0.5m/min；

②高频超声振动滚压完成后，进行第一道次的强力错距旋压，三个旋轮呈120°分布，旋轮之间纵向错距2.0mm，开启芯轴和旋轮，芯轴转速150r/min，进给比为1:1，单道次减薄量低于20％；

③高频超声振动滚压和强力错距旋压道次之间交替进行，最后一道次为高频超声振动滚压，提高成形件的表面质量，降低表面粗糙度值。

S6，机械加工

对高频超声辅助旋压得到的铜铝层状复合管采用车削的方法进行端面加工，加工到预定尺寸。

S7，储存

对制备的铜/铝/铜层状复合管用软质材料包装，储存于洁净、干燥环境，要防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度≤10％。

如图8所示，采用铜铝套装圆柱棒坯方式，通过加热挤压成形铜包铝的铜/铝/铜层状复合条形板坯，经过轧制成形铜/铝/铜三明治结构的层状薄板，使用高频超声波辅助冲压引伸成强力错距旋压筒形管坯，在强力错距旋压过程中交替施加高频超声滚压，降低旋压过程中的变形抗力，提高铜铝界面的界面结合强度，促进界面的元素扩散，使界面之间达到冶金结合，提高旋压成形管材的表面质量，避免旋压成形过程中铜铝分层和产生表面褶皱、起皮的缺陷。

压力机包括第一工作台101、第一支柱102、第一滑架103、第一上支撑架104、第一液压缸105、第一压头106、第一进油管107、第一回油管108、第一液压油箱120、第一液压泵和第一控制柜109。

第一上支撑架104位于第一工作台101的上方；多根第一支柱102穿过第一上支撑架104和第一工作台101将第一上支撑架104和第一工作台101连成一体；第一滑架103滑动套设在多根第一支柱102上，位于第一上支撑架104和第一工作台101之间；第一液压缸105安装在第一上支撑架104的顶部，进油口通过第一进油管107与第一液压泵的出油口连接，回油口通过第一回油管108与第一液压油箱120连接，活塞穿过第一上支撑架104与第一滑架103连接；第一液压泵的进油口与第一液压油箱120连接；第一压头106安装在第一滑架103的底面；第一控制柜109通过第一控制线a119和第一控制线b123控制第一液压缸105。

第一控制柜109上设置有第一显示屏110、上行程控制器指示灯111、下行程控制器指示灯112、压力控制器指示灯113、第一电源开关指示灯114、第一电源开关115、压力控制器116、下行程控制器117、上行程控制器118。

第一液压油箱120上安装有第一压力表a121和第一压力表b122。

挤压机包括凸模驱动电机201、第二箱体203、凸模支撑架202、凸模夹持机构204、挤压凸模205、挤压套筒、套筒支撑座211、挤压凹模209、压紧盘210和第二控制柜222。

凸模支撑架202安装在第二箱体203的侧壁上；凸模驱动电机201和凸模夹持机构204分别安装在凸模支撑架202的两侧；挤压凸模205安装在凸模夹持机构204上，由凸模驱动电机201驱动横向伸缩，挤压凸模205的外径与铜铝棒材3的外径配合；套筒支撑座211安装在第二箱体203内；挤压套筒横向固定在套筒支撑座211上，包括外层套筒206、内层套筒208以及设置在外层套筒206和内层套筒208之间的电阻丝207；内层套筒208包括第一套筒段和第二套筒段，第一套筒段的内径与铜铝棒材3的外径配合，第二套筒段的内径与挤压凹模209的外径配合；挤压凹模209为中空圆筒结构，第一端设置有圆形孔，第二端设置有阶梯型矩形孔，圆形孔和阶梯型矩形孔之间过渡平滑，圆形孔的内径与铜铝棒材3的外径配合，挤压凹模209插设在内层套筒208的第二套筒段内，圆形孔与内层套筒208的第一套筒段平齐，挤压凹模209的第二端与挤压套筒的第二端平齐；压紧盘210安装在挤压套筒的第二端外，压紧挤压凹模209；第二控制柜222控制凸模驱动电机201和电阻丝207；将铜铝棒材3置于挤压套筒内，挤压凸模205对铜铝棒材3施压，将铜铝棒材3从挤压凹模209的阶梯型矩形孔挤出，形成板条状的铜包铝板坯4。

第二控制柜222和第二箱体203均安装在第二底座212上。

第二控制柜222上设置有第二电源开关213、温度控制器214、挤压凸模前进控制器215、挤压凸模回程控制器216、挤压凸模回程控制器指示灯217、挤压凸模前进控制器指示灯218、温度控制器指示灯219、第二电源开关指示灯220、第二显示屏221；凸模驱动电机201和电阻丝207和第二控制柜222通过第二底座212内部的控制线连接。

高频超声辅助冲压引伸装置包括第三上支撑架302、第三工作台317、第三支柱303、第三上滑架304、第三下滑架311、滑架连杆308、第三液压缸301、第三进油管343、第三回油管344、第三液压油箱322、第三液压泵、第三高频超声发生器318、第三换能器306、第三变幅杆、变幅杆固定座310、冲压引伸凸模313、下支撑架316、冲压引伸凹模315和第三控制柜342。

第三上支撑架302位于第三工作台317的上方；多根第三支柱303穿过第三上支撑架302和第三工作台317将第三上支撑架302和第三工作台317连成一体；第三上滑架304和第三下滑架311滑动套设在多根第三支柱303上，通过多根滑架连杆308连接成第三滑架，第三滑架位于第三上支撑架302和第三工作台317之间；第三液压缸301安装在第三上支撑架302的顶部，进油口通过第三进油管343与第三液压泵的出油口连接，回油口通过第三回油管344与第三液压油箱322连接，活塞穿过第三上支撑架302与第三上滑架304连接；第三液压泵的进油口与第三液压油箱322连接；变幅杆固定座310通过紧固螺栓安装在第三下滑架311上；第三变幅杆穿过变幅杆固定座310和第三下滑架311，顶端与第三换能器306连接，底端与作为超声波工具头的冲压引伸凸模313连接；第三高频超声发生器318通过第三导线与第三换能器306连接；下支撑架316安装在第三工作台317上，开设有通孔；冲压引伸凹模315安装在通孔内；第三控制柜342通过第三控制线a319和第三控制线b323控制第三液压缸301和第三高频超声发生器318；圆形铜/铝/铜层状复合板5置于冲压引伸凹模315的环形定位槽中。

第三变幅杆包括由上导下依次设置的上变幅杆307、中变幅杆309和下变幅杆312，上变幅杆307和第三换能器306外安装有保护罩345，保护罩345上安装有接线盒305，第三换能器306与接线盒305之间通过第三导线a346连接，接线盒305与第三高频超声发生器318通过第三导线b314连接。

第三液压油箱322上安装有第三压力表a320和第三压力表b321。

第三控制柜342上设置有第三显示屏a341、压力控制器指示灯340、上行程控制器指示灯339、下行程控制器指示灯338、第三电源开关指示灯337、第三电源开关336、下行程控制器335、上行程控制器334、压力控制器333、第三显示屏b332、高频超声发生器控制器指示灯331、高频超声发生器控制器330、功率控制器指示灯329、功率控制器328、频率控制器指示灯327、频率控制器326、振幅控制器指示灯345、振幅控制器324。

高频超声辅助旋压机包括第四箱体401、芯轴402、芯轴固定机构403、芯轴驱动电机404、第四高频超声发生器405、轴向轨道408、第四换能器409、第四变幅杆410、滚珠437、顶紧轴417、第四液压缸419、第四液压泵、第四液压油箱、第一旋轮415、第二旋轮412、第三旋轮435和第四控制柜433。

芯轴固定机构403安装在第四箱体401内；芯轴驱动电机404安装在第四箱体401外；芯轴402横向设置在第四箱体401内，输入端通过芯轴固定机构403与芯轴驱动电机404连接，由芯轴驱动电机404驱动旋转；顶紧轴417横向设置在第四箱体401内，与芯轴402等高，输入端穿过第四箱体401与第四液压缸419连接，由第四液压缸419驱动横向伸缩；第四液压缸419的进油口通过第四进油管与第四液压泵的出油口连接，回油口通过第四回油管与第四液压油箱连接；第四液压泵的进油口与第四液压油箱连接；第一旋轮415、第二旋轮412、第三旋轮435均转动安装在第四箱体401内，且均可沿芯轴402轴向移动，第一旋轮415、第二旋轮412位于芯轴402的下方，第三旋轮435位于芯轴402的上方；轴向轨道408安装在第四箱体401内；第四换能器409滑动安装在轴向轨道408上；第四变幅杆410的底端与第四换能器409连接，顶端与作为超声波工具头的滚珠437连接；第四高频超声发生器405通过第四导线407与第四换能器409和第四控制柜433连接；第四控制柜433通过第四控制线418控制芯轴驱动电机404、第四液压缸419、第一旋轮415、第二旋轮412、第三旋轮435；铜/铝/铜层状复合管坯6套设在芯轴402的输出端上，由顶紧轴417的输出端顶紧，外壁与第一旋轮415、第二旋轮412、第三旋轮435和滚珠437接触。

旋轮的安装方式如下所述：第四箱体401内安装有第一支撑架416、第二支撑架413和第三支撑架434，第一支撑架416、第二支撑架413和第三支撑架434均可沿芯轴402轴向移动；第一旋轮415转动安装在第一支撑架416上，由第一挡圈414限制其在第一支撑架416上的轴向移动；第二旋轮412转动安装在第二支撑架413上，由第二挡圈411限制其在第二支撑架413上的轴向移动；第三旋轮435转动安装在第三支撑架434上，由第三挡圈436限制其在第三支撑架434上的轴向移动。

第四控制柜433上安装有功率控制器指示灯432、频率控制器指示灯431、第四显示屏430、高频超声发生器控制器指示灯429、行程控制器指示灯428、速度控制器指示灯427、第四电源开关指示灯426、第四电源开关425、速度控制器控制器424、行程控制器423、高频超声发生器控制器422、频率控制器421、功率控制器420。

第四箱体401、第四高频超声发生器405、第四控制柜433均安装在第四底座406上。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。