本发明涉及气瓶制造技术领域,具体而言,涉及一种气瓶焊接方法及气瓶结构。
背景技术:
现有高压气瓶一般以钢坯或钢板等为原料,经冲拔、冲压拉伸制造,或以无缝钢管为原料,经收底、收口制成。随着碳纤维材料的发展,为**重容比,出现了由金属内胆、纤维缠绕复合材料增强层组成的复合材料气瓶。此外,除上述无缝气瓶外,也有由筒体、封头采用焊接方式连接的焊接气瓶。
钢制无缝气瓶成本较低,但比较重,重容比大,限制了其应用范围。而复合材料气瓶由于采用了新材料,且工艺较复杂,成本较高。因此焊接气瓶就体现了其优势。但是,现有的焊接气瓶一般采用气体保护焊,比较容易出现裂纹、气孔、夹杂等缺陷,因此仅适用于装低压气体的焊接气瓶,无法应用于装载高压气体的焊接气瓶。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种气瓶焊接方法,通过该方法得到的气瓶能够装载高压气体。
本发明的另一目的在于提供一种气瓶结构,能够装载高压气体。
本发明的实施例是这样实现的:
一种气瓶焊接方法,包括
焊接步骤:
**步骤:使旋转的搅拌针和气瓶结构相对运动,以使搅拌针沿所述气瓶结构的筒体和封头之间的待焊接缝移动;
第二步骤:所述待焊接缝焊接完成后使所述搅拌针移动*所述气瓶结构的补料垫块。
可选地,所述第二步骤之后还包括切除步骤:切除所述气瓶结构上凸出设置的所述补料垫块。
可选地,所述焊接步骤之前还包括设置补料垫块步骤,在所述气瓶结构上凸出设置所述补料垫块。
可选地,所述设置补料垫块步骤中:
将所述封头的端面与所述筒体的端面贴合,以使所述待焊接缝位于所述筒体的端面,在所述封头的背离所述筒体的一侧设置所述补料垫块,且使所述补料垫块沿所述气瓶结构的轴线方向延伸。
可选地,所述设置补料垫块步骤中:
将所述封头嵌入所述筒体的内壁,以使所述待焊接缝环绕所述气瓶结构的内壁,在所述筒体靠近所述封头一端的周壁设置所述补料垫块,且使所述补料垫块沿所述气瓶结构的径向方向延伸。
可选地,所述**步骤中,转动并移动所述气瓶结构,以使所述搅拌针和气瓶结构相对运动。
一种气瓶结构,包括气瓶本体和补料垫块,所述气瓶本体具有待焊接缝,所述待焊接缝具有相对应的接缝面,所述补料垫块沿所述接缝面的法线方向朝背离所述气瓶的方向延伸。
可选地,所述气瓶本体包括筒体和封头,所述筒体具有带有开口的容纳腔,所述封头盖合于所述开口且形成所述待焊接缝。
可选地,所述封头的端面与所述筒体的端面贴合,所述补料垫块固定设置于所述封头,所述补料垫块沿所述气瓶的轴向方向延伸。
可选地,所述封头嵌设于所述容纳腔,所述补料垫块固定设置于所述筒体的靠近所述封头的一端,所述补料垫块沿所述气瓶的径向方向延伸。
与现有技术相比,本发明实施例的有益**包括,例如:
在本方法中对气瓶的筒体和封头利用搅拌摩擦焊进行焊接,而且,在气瓶上设置补料垫块来解决搅拌摩擦焊缝中产生的匙孔的问题,在焊接时,让搅拌针*终在补料垫块上来结束焊接,使匙孔留在补料垫块上,因此,匙孔不会对筒体和封头的连接造成影响,而且,搅拌摩擦焊得到的焊缝残余应力比较低,不易变形,焊缝质量高,从而使通过本方法焊接得到的气瓶能够装载高压气体。
本气瓶具有上述的补料垫块,可以利用搅拌摩擦焊的工艺对气瓶的筒体和封头进行焊接,具有上述的所有的技术**,能够得到高质量的焊缝,从而可以得到高质量的可以装载高压气体的气瓶。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,若出现术语“**”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和*作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,若出现术语“**”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件**水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要**水平,而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
与现有技术中以钢坯或钢板等为原料,经冲拔、冲压拉伸制造,或以无缝钢管为原料,经收底、收口制成气瓶结构100的方式相比,生产本气瓶结构100,可以对方便加工的筒体11和封头12分别进行制造,再通过焊接完成,能够大大简化生产制造的复杂度,便于批量生产,提高生产率,减低成本。
而且,由于本气瓶结构100在筒体11或封头12处设置了补料垫块20,可以方便地利用搅拌摩擦焊来对筒体11和封头12的待焊接缝进行焊接,并使搅拌针201*终位于补料垫块20上,从而可以避免搅拌摩擦焊结束时在终端产生的匙孔40对焊缝造成影响。
若不设置补料垫块20,搅拌摩擦焊结束时会在筒体11和封头12的接合处留下匙孔40,必须要通过其他方式将匙孔40填补或封焊住,但是,二次填补或封焊的匙孔40焊缝质量不高很容易产生残余应力,在装载高压气体时及其容易在匙孔40处出现漏气现象。
补料垫块20沿筒体11和封头12的接缝面30的法向方向朝背离气瓶结构100的方向延伸。以下以两种实施方式对补料垫块20的延伸方向进行阐述。
可以理解的是,在其他实施例中,也可以设置其他形式的补料垫块20,只要补料垫块20设置位置能够使搅拌摩擦焊的焊头200在焊接完筒体11和封头12的连接处后移动*补料垫块20上,并使焊接结束时的匙孔40留在补料垫块20上即可。
实施方式一:
在本实施例的一种实施方式中,请参考图1-3。本实施方式中的气瓶本体10包括筒体11和封头12。在本实施方式中,筒体11的两端均具有开口,封头12的数量为两个,且分别位于筒体11的两端,盖合于开口。
可以理解的是,在其他实施方式中,筒体11可以是仅具有一个开口,通过一个封头12来封堵住开口。
在本实施方式中,筒体11大致为圆柱形的管状结构。其中一个封头12上开设有用于向气瓶结构100内灌气的灌气通孔。
在本实施方式中,封头12大致呈阶梯圆柱型结构。封头12包括限位部121和连接部122。限位部121的直径小于连接部122的直径。
可选地,限位部121的外径略小于筒体11的内径,限位部121穿设于筒体11,且与筒体11的内壁配合。因此通过筒体11和封头12的限位部121的配合能够限制封头12沿径向的位移,进而提高封头12和筒体11的装配精度。
连接部122用于封闭筒体11的开口。可选地,连接部122的直径等于筒体11的外径。在配合时,连接部122靠近筒体11的端面与筒体11的端面贴合。需要说明的是,筒体11的端面与连接部122贴合的面为接缝面30,或连接部122的端面与筒体11的端面贴合的面为接缝面30。在本实施方式中,接缝面30为环状结构。
连接部122背离筒体11的一侧还设置有补料垫块20。补料垫块20沿接缝面30的法向方向延伸,即补料垫块20沿气瓶结构100的轴向方向延伸。优选地,补料垫块20与接缝面30垂直,即补料垫块20垂直于封头12的端面。
补料垫块20具有**连接面211,**连接面211与封头12的外周面共面。且补料垫块20沿封头12的径向从**连接面211向内延伸。即补料垫块20沿气瓶结构100的长度方向的投影均落在封头12的端面上。
焊接时,搅拌针201与气瓶结构100的径向方向平行。
请参考图2和图3。在利用采用搅拌摩擦设备对筒体11和封头12焊接时,焊接前,将筒体11和封头12从两端夹持并压紧,焊接时,焊头200高速旋转,搅拌针201沿径向伸入筒体11和封头12的待焊接缝,通过控制筒体11和封头12同时缓慢旋转,使搅拌针201完成对筒体11和封头12的焊接,然后再沿轴向移动筒体11和封头12,使搅拌针201移动*补料垫块20处,从而完成对筒体11和封头12的焊接。
补料垫块20的设置具有多种有益**,一方面补料垫块20的设置不会在焊接时对搅拌针201的搅拌肩造成干涉,另一方面,由于补料垫块20与接缝面30垂直,焊头200焊接*补料垫块20时,搅拌针201刚好与补料垫块20的表面垂直。这样不用改变搅拌针201的角度和位置,在焊接接缝面30时仅需整体转动筒体11和封头12,在接缝面30焊接完成后,仅需要沿轴向移动气瓶结构100就能使搅拌针201移动*补料垫块20处。简化了焊接过程中气瓶结构100的移动,也使焊接路径整体更加流畅,尽量缩短了焊接路径的长度,这样能够进一步提高焊缝的质量。
可以理解的是,在焊接完成以后,可以将补料垫块20切除,图1-3中仅在气瓶结构100的一端示出了补料垫块20,另一端为补料垫块20被切除后的结构。
值得说明的是,图1-3仅为对本实施例的一种实施方式中的补料垫块20的形状举例说明,并不构成对补料垫块20形状的限定。在本实施例的其他实施方式中,补料垫块20也可以采用其他形状的形式,比如正方体、长方体、半圆形、圆柱形等,只要能够使搅拌摩擦焊的焊头200在焊接完筒体11和封头12的连接处后移动*补料垫块20上,并使焊接结束时的匙孔40留在补料垫块20上即可。
在本实施例中,气瓶结构100采用铝合金材料,成本较低。铝合金材料一方面能够减轻气瓶结构100的重量,提高气瓶结构100的重容比,另一方面,铝合金比较容易发生塑性变形,在进行搅拌摩擦焊时更容易得到高质量的焊缝。
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