CN101634380A - 扩散焊接复合结构波纹管 - Google Patents

Abstract

扩散焊接结构复合波纹管属于波纹管制造领域，本发明通过“扩散焊接”+“机械加工”+“成形”的方法实现扩散焊接结构复合波纹管的制造，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复合结构波纹管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95％)、内孔可微型化、结构紧凑、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波纹管。可用作液压、气压、输送管路安装位移和角度补偿元件、增压元件、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复合结构波纹管产品。

Description

扩散焊接复合结构波纹管

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，也可用作气压和液压管路的增压装置。

二、背景技术

复合结构波纹管由内外两层(或两层以上)波纹管套合而成，密封性能更好。由于其具有多个独立的封闭空间，可实现气压、液压管路的自增压，为航空、航天、军事、船舶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、国际很少使用复合结构波纹管，其主要原因是已有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。这些焊接方式在复合结构波纹管的制造上都会受到很多限制甚至不能实现。尤其在疲劳寿命和几何尺寸上受到很大的限制，详见表1。

表1不同焊接方式制造复合结构波纹管性能对比

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	内外波纹管间隙	单边2mm以上	单边50mm以上	单边100mm以上	单边50mm以上
4	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％
						5	可焊接的最小壁厚	0.02mm以上	0.05mm以上	0.2mm以上	0.1mm以上
6	焊缝宽度	任意宽度	≈1.2倍料厚	≈1.2倍料厚	≈1.5倍料厚
						7	刚度可调	可调	不可调	不可调	不可调
8	最小焊接内孔尺寸	0.2mm	20mm以上	20mm以上	20mm以上
						9	最大压缩量	95％	50％	40％	50％
10	外形尺寸精度	0.001mm	0.3mm	0.3mm	0.3mm
						11	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复合层结构波纹管，大大提高了波纹管的疲劳寿命、强度、可加工的工件尺寸范围、压缩率、几何尺寸精度，实现了波纹管刚度的可调节性，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复合结构波纹管的焊接。

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污物，通过涂敷表面保护胶后刻形的方式实现复合结构波纹管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，对需要进行扩散焊焊接的部位通过离子注入、气相沉积、镀层等方式对材料进行表面改性处理，有些材料不需要改性处理。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。最后对焊接好的复合结构波纹管半成品进行精密机械加工、成形、校形和定形完成扩散焊接结构复合波纹管的主要制造过程。

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结构复合波纹管在制造周期、制造成本及性能方面均有明显优势：

1)扩散焊接结构复合波纹管压缩量可达95％以上，可有效地减小波纹管的长度；

2)通过成形量控制，可生产不同补偿能力的复合结构波纹管；

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，有效提高了波纹管抗内压、外压能力和抗失稳能力；

5)波纹管内径可加工到μm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μm级，能够保证波纹管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，最高可达到100万次以上；

8)波纹管的刚度可精确调整，可用作精密仪器的计量元件；

9)波纹管强度系数大于1，完全克服了其他方式制造的波纹管因焊接应力集中和强度下降；

10)扩散焊后的波纹管无焊接应力和强度下降，提高了波纹管的可靠性；

11)不同于其它熔化焊接，波纹管焊缝宽度可为任意宽度，提高了波纹管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±0.01毫米；

13)可制造外形为圆形、方形及其它形状的波纹管；

14)尺寸可以微型化，最小尺寸可小至几毫米，扩大了复合结构波纹管的尺寸范围；

15)减小了多个波纹管之间的间隙，提高了复合波纹管的结构紧凑性。

四、附图说明

图1为扩散焊接复合结构波纹管扩散焊接示意图。复合结构波纹管由内、中、外3个波纹管组成。序号1为扩散焊接区，序号2为非扩散焊接区，序号3为复合结构波纹管上法兰，序号4为外层波纹管，序号5为中间层波纹管，序号6为内层波纹管，序号7为复合波纹管下法兰。

图2为扩散焊接复合结构波纹管示意图，序号1为为扩散焊接区，序号2为复合结构波纹管上法兰，序号3为外层波纹管，序号4为中间层波纹管，序号5为内层波纹管，序号6为复合结构波纹管下法兰。

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，去除材料表面所有污物；

3.通过涂敷表面保护胶后刻形的方式实现扩散焊接复合结构波纹管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、沉积、镀层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.对焊接好的复合结构波纹管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结构复合波纹管的波纹形状；

10.对某些牌号的材料需进行定型热处理。

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复合膜盒；。

2.采用对焊接区进行改性处理实现扩散焊接结构复合膜盒；。

3.采用不需要焊接的地方涂止焊剂的方式实现复合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复合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复合膜盒的制造；。

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复合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复合膜盒；。

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复合(两个或两个以上的膜盒套合而成的)膜盒但结构、功能、用途与其相同的构件。

Images