一種球形高壓氣瓶壁金屬內(nèi)襯激光焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及金屬材料烙化焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種球形高壓氣瓶壁金屬內(nèi)襯 激光焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 纖維纏繞金屬內(nèi)襯復(fù)合材料高壓氣瓶，與純金屬高壓氣瓶相比相同承壓下可減重 40%~60%，與非金屬內(nèi)襯相比可W克服泄露隱患。金屬內(nèi)襯復(fù)合材料高壓氣瓶重量輕、承 壓高、耐溫高、疲勞壽命長、安全性好，逐漸被人們所關(guān)注，有望在宇航、航天、航空、建筑與 交通等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。通常復(fù)合材料氣瓶采用3~4mm金屬內(nèi)襯進(jìn)行制造，適當(dāng)減薄 金屬內(nèi)襯厚度可W增加氣瓶容積、減小重量、提高氣瓶比強度，金屬內(nèi)襯常采用合金鋼、鐵 合金、侶合金等材料焊接成形，薄壁金屬內(nèi)襯采用常規(guī)電弧方法焊接，變形較大尺寸精度不 易保證，薄壁焊接缺陷多焊接質(zhì)量不易保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種球形高壓氣瓶壁金屬內(nèi)襯激光焊接方法，解決了或部分解決了現(xiàn) 有技術(shù)中薄壁金屬內(nèi)襯采用常規(guī)電弧方法焊接，變形較大尺寸精度不易保證，薄壁焊接缺 陷多焊接質(zhì)量不易保證的技術(shù)問題。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種球形高壓氣瓶壁金屬內(nèi)襯的激光焊接方 法，所述金屬內(nèi)襯包括兩半內(nèi)襯本體、接管嘴及濾網(wǎng)組件;所述接管嘴與所述內(nèi)襯本體對合 處設(shè)置有第一鎖底臺階，所述兩半內(nèi)襯本體對合處設(shè)置有環(huán)縫接環(huán)，所述濾網(wǎng)組件包括濾 網(wǎng)及濾網(wǎng)加強環(huán)，所述濾網(wǎng)加強環(huán)固定于所述內(nèi)襯本體的內(nèi)壁上，W包設(shè)與所述濾網(wǎng)的邊 緣;所述激光焊接方法包括:將所述接管嘴通過所述第一鎖底臺階焊接在所述內(nèi)襯本體的 內(nèi)孔處;將所述濾網(wǎng)通過所述濾網(wǎng)加強環(huán)焊接在所述內(nèi)襯本體內(nèi)；通過所述環(huán)縫接環(huán)將所 述兩半內(nèi)襯本體焊接。
[0005] 進(jìn)一步地，所述第一鎖底臺階厚度為t/2，寬度為2t;所述環(huán)縫接環(huán)的厚度為3/2t， 寬度為10~15t;所述濾網(wǎng)加強環(huán)的厚度為t，寬度為4~5t;t為內(nèi)襯本體的壁度。
[0006] 進(jìn)一步地，在接管嘴焊夾上進(jìn)行所述接管嘴與所述內(nèi)襯本體的裝配與焊接;所述 接管嘴進(jìn)行定位焊，調(diào)節(jié)激光焊接槍頭使槍頭引導(dǎo)紅光中屯、對準(zhǔn)接管嘴環(huán)焊縫中屯、;所述 接管嘴進(jìn)行連續(xù)焊接與環(huán)縫收弧坑處理。
[0007] 進(jìn)一步地，將所述接管嘴套在所述接管嘴定位軸上，所述接管嘴底面與所述接管 嘴焊夾定位面貼實;裝配所述內(nèi)襯本體，使所述內(nèi)襯本體的內(nèi)孔套在所述接管嘴翻邊外圓， 并與所述第一鎖底臺階及所述接管嘴焊夾定位面貼實;所述內(nèi)襯本體外圓撐圓與找正，轉(zhuǎn) 動錐軸向前運動，錐面將撐板沿徑向向外推動，撐板前端圓弧面將所述內(nèi)襯本體撐圓、找 正；固定所述內(nèi)襯本體，將壓環(huán)套在內(nèi)襯本體外圓，使所述壓環(huán)的內(nèi)孔圓弧面與所述內(nèi)襯本 體外壁貼實，找正所述壓環(huán)，用螺桿將所述壓環(huán)固定。
[000引進(jìn)一步地，所述接管嘴的環(huán)縫重疊5~10mm長度后，進(jìn)行激光功率緩降收弧，激光 焊接槍頭保持原焊接速度繼續(xù)前進(jìn)，激光功率由原焊接功率沿直線衰減至0,衰減時間τ= (2~3)W/V，其中W為焊縫寬度、V為焊接速度，待激光停止出光后，槍頭方可停止運動。
[0009] 進(jìn)一步地，在所述內(nèi)襯本體內(nèi)壁刻劃所述濾網(wǎng)裝配位置線，所述濾網(wǎng)組件放置于 所述內(nèi)襯本體內(nèi)部，使所述濾網(wǎng)組件外側(cè)邊緣與所劃刻線齊平;所述內(nèi)濾網(wǎng)加強環(huán)將所述 濾網(wǎng)夾在中間，焊接牢固；在所述濾網(wǎng)加強環(huán)與內(nèi)襯本體相接觸位置進(jìn)行角焊縫定位焊;所 述濾網(wǎng)加強環(huán)進(jìn)行連續(xù)焊。
[0010] 進(jìn)一步地，所述濾網(wǎng)加強環(huán)外圓直徑大于所述內(nèi)襯本體內(nèi)徑。
[0011] 進(jìn)一步地，所述濾網(wǎng)加強環(huán)與所述內(nèi)襯本體相接觸位置進(jìn)行角焊縫定位焊包括： 所述激光焊接槍頭引導(dǎo)紅光中屯、對準(zhǔn)角焊縫中屯、偏差不大于0.3mm，槍頭夾角為45%焊接 參數(shù):激光功率0.5-0.7kW，焊速1.5-1.8m/min，離焦量為0mm、側(cè)吹保護(hù)氣壓力0.25MPa、定 位點長3-5mm、間距20 - 30臟。
[0012] 進(jìn)一步地，將焊接有所述接管嘴及濾網(wǎng)組件的兩半內(nèi)襯本體分別套裝在所述環(huán)縫 接環(huán)兩邊的第二鎖底臺階上，在所述兩半內(nèi)襯本體底部施加一定壓力，使所述環(huán)焊縫對合； 所述環(huán)縫接環(huán)進(jìn)行環(huán)縫定位焊，調(diào)節(jié)激光焊接槍頭引導(dǎo)紅光對準(zhǔn)所述環(huán)縫;所述環(huán)縫接環(huán) 進(jìn)行連續(xù)焊接與環(huán)縫收弧坑處理。
[0013] 進(jìn)一步地，所述第二鎖底臺階厚度為t/2，寬度為2t，t為內(nèi)襯本體的壁厚。
[0014] 本發(fā)明提供的大尺寸球形高壓氣瓶薄壁金屬內(nèi)襯激光焊接方法在接管嘴與內(nèi)襯 本體對合處設(shè)置第一鎖底臺階，在內(nèi)襯本體對合處設(shè)置環(huán)縫接環(huán)，在濾網(wǎng)邊緣兩側(cè)設(shè)置濾 網(wǎng)加強環(huán)，接管嘴通過第一鎖底臺階焊接在內(nèi)襯本體的內(nèi)孔處，濾網(wǎng)通過濾網(wǎng)加強環(huán)焊接 在內(nèi)襯本體內(nèi)，通過環(huán)縫接環(huán)將內(nèi)襯本體焊接，解決大尺寸薄壁金屬內(nèi)襯現(xiàn)有焊接方法存 在的電弧焊接難度大、尺寸精度無法保證及焊接質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明實施例提供的大尺寸球形高壓氣瓶薄壁金屬內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2為本發(fā)明實施例提供的內(nèi)襯本體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖3為本發(fā)明實施例提供的接管嘴與內(nèi)襯本體焊接示意圖；
[0018] 圖4為圖3的A部局部放大圖；
[0019] 圖5為本發(fā)明實施例提供的接管嘴定位焊接的主視圖；
[0020] 圖6為圖5中接管嘴定位焊接的俯視圖；
[0021 ]圖7為本發(fā)明實施例提供的內(nèi)襯本體的焊接示意圖；
[0022] 圖8本發(fā)明實施例提供的過濾網(wǎng)組件與內(nèi)襯本體的焊接示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 參見圖1-2,一種球形高壓氣瓶壁金屬內(nèi)襯的激光焊接方法，所述金屬內(nèi)襯包括兩 半內(nèi)襯本體1、接管嘴2及濾網(wǎng)組件4;所述接管嘴2與所述內(nèi)襯本體1對合處設(shè)置有第一鎖底 臺階2-1，所述兩半內(nèi)襯本體1對合處設(shè)置有環(huán)縫接環(huán)3,所述濾網(wǎng)組件4包括濾網(wǎng)4-1及濾網(wǎng) 加強環(huán)4-2,所述濾網(wǎng)加強環(huán)4-2固定于所述內(nèi)襯本體1的內(nèi)壁上，W包設(shè)與所述濾網(wǎng)4-1的 邊緣。
[0024] 所述激光焊接方法包括：
[0025] 步驟1，將所述接管嘴2通過所述第一鎖底臺階2-1焊接在所述內(nèi)襯本體1的內(nèi)孔 處。
[0026] 步驟2,將所述濾網(wǎng)4-1通過所述濾網(wǎng)加強環(huán)4-2焊接在所述內(nèi)襯本體1內(nèi)。
[0027] 步驟3,通過所述環(huán)縫接環(huán)3將所述兩半內(nèi)襯本體1焊接。
[0028] 詳細(xì)介紹金屬內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)。
[0029] 在所述接管嘴2與所述內(nèi)襯本體1對合處設(shè)置第一鎖底臺階2-1。所述第一鎖底臺 階2-1厚度為t/2,寬度為2t，方便找正與錯邊消除，保證所述內(nèi)襯本體1的開口內(nèi)孔1-1及所 述接管嘴2外圓加工精度，使所述內(nèi)襯本體1與所述接管嘴2環(huán)縫對合間隙控制在O.lmmW 內(nèi)。在所述內(nèi)襯本體1對合處設(shè)置環(huán)縫接環(huán)3,所述環(huán)縫接環(huán)3的厚度為3/2t，寬度為10~ 15t。所述濾網(wǎng)組件4包括濾網(wǎng)4-1及濾網(wǎng)加強環(huán)4-2,在所述濾網(wǎng)4-1邊緣兩側(cè)設(shè)置所述濾網(wǎng) 加強環(huán)4-2。所述濾網(wǎng)加強環(huán)4-2的厚度為t，寬度為4~5t"t為所述內(nèi)襯本體1的壁度。所述 內(nèi)襯本體1采用板材深拉伸成型或熱成型，采用線切割或激光切割去除周邊余量，再加工內(nèi) 襯本體1的內(nèi)孔1-1，加工精度按照d+；；' 1進(jìn)行控制。
[0030] 參見圖3-6,詳細(xì)介紹步驟1。
[0031] 所述接管嘴2采用機械加工成形，所述接管嘴2外圓與內(nèi)襯本體1對接位置設(shè)置第 一鎖底臺階2-1。所述第一鎖底臺階2-1要求進(jìn)行清根處理，保證與所述內(nèi)襯本體1對合后間 隙小于0.1mm。在接管嘴焊夾6上進(jìn)行所述接管嘴2與所述內(nèi)襯本體1的裝配與焊接。將所述 接管嘴2套在所述接管嘴定位軸6-1上，所述接管嘴2底面與所述接管嘴焊夾定位面6-2貝占 實。裝配所述內(nèi)襯本體1，使所述內(nèi)襯本體的內(nèi)孔1-1套在所述接管嘴2翻邊外圓，并與所述 第一鎖底臺階2-1及所述接管嘴焊夾定位面6-2貼實。所述內(nèi)襯本體1外圓撐圓與找正，轉(zhuǎn)動 錐軸6-5向前運動，錐面6-6將撐板6-7沿徑向向外推動，撐板前端圓弧面6-8將所述內(nèi)襯本 體1撐圓、