CN101634364A - 扩散焊接多层结构膜盒 - Google Patents

Abstract

扩散焊接多层结构膜盒属于膜盒制造领域，本发明通过“扩散焊接”+“机械加工”+“成形”的方法实现扩散焊接多层结构膜盒的制造，其主要工序有：薄壁坯料制备、表面清理、表面改性处理、止焊处理、扩散焊接、机械加工和成形等。利用本发明制造出来的多层结构膜盒与采用其他方法制造出来的相比具有疲劳性能好(100万次以上)、耐压能力强、刚度可调、压缩率大(大于80％)、内孔可微型化、几何尺寸精度高、抗失稳能力强、焊缝轮廓精确可控、焊缝宽度可调等优点。利用本发明制造出外形为圆形、方形及其它各种形状的膜盒。可用作液压、气压、输送管路安装位移和角度补偿元件、弹性补偿元件、气孔阻尼元件；可用作压力表、高度表的计量元件。为相关行业提供性能优异的多层结构膜盒产品。

Description

扩散焊接多层结构膜盒

一、技术领域

本发明可应用于液压、气压、输送管路安装位移补偿和角度补偿，可用作阀门类产品弹性补偿元件，可用作阀门类产品的气孔阻尼元件，可用作压力表、高度表的计量元件，可用作蓄压器、储箱中隔离气体或液体的金属囊。

二、背景技术

多层结构膜盒与普通膜盒相比具有在相同耐压强度条件下刚度低的特点，相同刚度条件下承压能力高的特点，为航空、航天阀门类产品的弹性元件设计提供了新的设计思路。

目前，国内、国际很少使用多层结构膜盒，其主要原因是目前的制造方式均为熔化焊接，如氩弧焊接、激光焊接、电子束焊接等。这些焊接方式在多层结构膜盒的制造上都会受到各种各样的限制。如氩弧焊、电子束焊不适于焊接壁厚过薄的箔料，且层数不宜过多，激光焊接的熔深偏小等，详见下表。

表1  不同焊接方式制造多层结构膜盒性能对比

序号	性能	扩散焊接	激光焊接	氩弧焊接	电子束焊接
						1	疲劳寿命	100万次以上	5万次以下	5万次以下	5万次以下
2	焊缝组织	变形组织	铸造组织	铸造组织	铸造组织
						3	焊缝强度	母材基体强度	基体强度90％	基体强度90％	基体强度90％
4	可焊接的最小壁厚	0.02mm以上	0.05mm以上	0.2mm以上	0.1mm以上
						5	焊缝宽度	任意宽度	≈1.2倍料厚	≈1.2倍料厚	≈1.5倍料厚
6	刚度可调	可调	不可调	不可调	不可调
						7	最小焊接内孔尺寸	0.2mm	20mm以上	20mm以上	20mm以上
8	最大压缩量	95％	50％	40％	50％
						9	外形尺寸精度	0.001mm	0.3mm	0.3mm	0.3mm
10	形状	任意复杂形状	规则形状	规则形状	规则形状

三、发明内容

1、目的：

该方案为国内、国际首次将数片(多至几百甚至上千片)薄片零件通过扩散焊接方式焊成具有一定功能的多层结构膜盒，大大提高了膜盒的疲劳寿命、强度、压缩率、几何尺寸精度，实现了膜盒刚度的可调节，并确可实现同种材料、异种材料、相同厚度及不同厚度等各种形式多层结构膜盒的焊接。

2、技术方案：

通过多种表面处理对事先加工好的圆形、方形或其它形状材料进行表面清理，去除材料表面所有的灰尘、有无等污物，通过涂敷表面保护胶后加刻形的方式实现多层结构膜盒焊接区和非焊接区分界线的精确控制。对不需要扩散焊接的部位进行止焊处理，对于需要进行扩散焊焊接的部位通过离子注入、化学沉积、电镀、化学镀等方式对材料进行表面改性处理。按一定的装配关系和装配顺序将圆形、方形或其它形状原材料进行装配。在一定的温度、保护环境(包括真空、惰性气体保护)、压力、时间下对材料应该焊接的部位进行扩散焊接。最后对焊接好的多层结构膜盒半成品进行精密机械加工、成形、校形和定形完成扩散焊接多层结构膜盒的主要制造过程。

3、效果：

通过“扩散焊接”+“机械加工”+“成形”的方法制造出来的扩散焊多层结构膜盒在制造周期、制造成本及性能方面均有明显优势：

1)扩散焊接多层结构膜盒压缩量可达80％以上，可有效地减小膜盒的长度；

2)通过成形量的控制，可生产不同补偿能力的多层结构膜盒；

3)所有焊缝一次焊接，工艺路线短，工艺简单可靠；

4)扩散焊在一起的材料，在成形后起到加强筋作用，有效提高了膜盒抗内压、外压能力和抗失稳能力；

5)膜盒内径可加工到μ级，可用作弹性、气动阻尼元件；

6)由于是扩散焊后进行整体机械加工，尺寸精度可达到μ级，能够保证膜盒组件的精确安装定位；

7)由于焊缝和力学性能与基体一致，疲劳强度强度大大提高，可达到100万次以上；

8)膜盒的刚度可精确调整，可用作精密仪器的计量元件；

9)膜盒强度系数大于1，完全克服了其他方式制造的膜盒因焊接应力集中和强度下降；

10)扩散焊后的膜盒无焊接应力和强度下降，提高了膜盒的可靠性；

11)不同于其它熔化焊接，膜盒焊缝宽度可为任意宽度，提高了膜盒得耐压能力和抗失稳能力；

12)焊接轮廓线精度可精确控制，精度可达±0.001毫米；

13)可制造外形为圆形、方形及其它形状的膜盒。

四、附图说明

附图为扩散焊多层结构(3层)膜盒。膜盒由两组波纹组成，每组波纹有两组波片组成，每组波片又由3层箔板类材料组成。共计由12层金属箔类材料通过扩散焊接而成。

附图中序号1为膜盒上法兰，序号2为膜盒的非焊接区域，在该区需涂止焊剂，序号3位扩散焊接区，序号4为膜盒下法兰，序号5为组成膜盒的3层箔板类金属材料。

五、具体实施方式

1.通过机械加工、激光加工、电加工等方式制造出圆环形(也可为方形或其它形状)箔板材料；

2.通过多种表面处理对材料进行表面清理，去除材料表面所有的灰尘、有无等污物；

3.通过涂敷表面保护胶后刻形的方式实现扩散焊多层结构膜盒焊接区和非焊接区分界线的精确控制；

4.对不需要扩散焊接的部位进行止焊处理；

5.对于需要进行扩散焊焊接的部位通过离子注入、化学沉积、电镀、化学镀等方式对材料进行表面改性处理(有些牌号的材料可不进行)；

6.按一定的装配关系和装配顺序将材料进行装配；

7.在一定的温度、保护环境(包括真空、惰性气体保护)、压力、时间下对材料应该焊接的部位进行扩散焊焊接；

8.对焊接好的多层结构膜盒半成品进行精密机械加工；

9.通过成形、校形或定形实现扩散焊接多层结构膜盒的波纹形状。

Claims (8)

1.利用扩散焊接方式将多个金属板或箔类材料焊接成多层结构膜盒；。

2.采用对焊接区进行改性处理实现扩散焊接结构多层膜盒；。

3.采用不需要焊接的地方涂止焊剂的方式实现多层结构膜盒扩散焊接时的止焊作用；。

4.采用涂敷表面保护胶后刻形的方式实现扩散焊接结构多层膜盒焊接区和非焊接区分界线的精确控制；。

5.采用先“扩散焊接”+“机械加工”+“成形”的方法进行扩散焊接结构多层膜盒的制造；。

6.通过定形热处理和常温成形或校形的方式实现对扩散焊接结构多层膜盒几何尺寸精度的精确控制；。

7.采用“扩散焊接”+“机械加工”+“成形”的方法制造外形为圆形、方形及其它各种形状扩散焊接结构多层膜盒；。

8.采用“扩散焊接”+“机械加工”+“成形”的方法制造名称不称为扩散焊接结构多层(两层和两层以上)膜盒但结构、功能、用途与其相同的构件。

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