CN105883009B - 一种高疲劳寿命金属膜盒焊接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，它包括金属膜盒、固定金属膜盒的过渡环、消除金属膜与过渡环接触间隙的压环以及用于连接金属膜盒、过渡环和压环的螺钉，所述金属膜盒的一端为半圆形翻边结构的应力释放环，所述过渡环与应力释放环装配连接，用于提供金属膜盒的支撑结构，同时作为应力释放环的翻边阴模，压环的数量为两个，两个压环配合使用，分别与应力释放环和过渡环相连接。本发明提高了金属膜盒的反复排放次数，增加了金属膜盒的工作可靠性，扩展了金属膜盒在航天系统上的应用范围，具有高可靠、高安全、低成本和高疲劳寿命等特点，可广泛用于对反复加排次数有较高要求的军用和民用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接结构，具体是一种高疲劳寿命金属膜盒焊接结构。
背景技术
金属膜盒是空间动力系统用于贮存、管理液体推进剂的装置，其一端固定，另一端可自由拉伸和压缩，具有反复加注和排放的能力，可满足目标飞行器推进剂泄出后再加注使用的要求，尤其适合空间站多达几十次以上的反复补加需要。此外，金属膜盒还可作为一种补偿装置辅助其他推进剂管理装置以适应温度变化所带来的体积膨胀问题。同时金属膜盒还可用于飞机应急系统上，满足地面补加需求。
目前，国内常见的金属膜盒的固定方式都采用端面焊接形式，金属膜盒与固定结构的焊缝处存在较大的应力集中，极大地影响了金属膜盒的疲劳寿命。随着部分型号对金属膜盒加排次数要求的提高，传统的金属膜盒的焊接结构已无法满足要求。鉴于此，航天系统迫切需要发展可靠性高、安全性好、成本低等综合性能高的高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，以适应航天事业的发展。
发明内容
为了降低金属膜盒焊接区域应力、提高金属膜盒的反复排放次数，本发明提供了一种高疲劳寿命金属膜盒焊接结构。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，它包括金属膜盒、固定金属膜盒的过渡环、消除金属膜与过渡环接触间隙的压环以及用于连接金属膜盒、过渡环和压环的螺钉，所述金属膜盒的一端为半圆形翻边结构的应力释放环，所述过渡环与应力释放环装配连接，用于提供金属膜盒的支撑结构，同时作为应力释放环的翻边阴模，压环的数量为两个，两个压环配合使用，分别与应力释放环和过渡环相连接。
优选地，所述金属膜盒由若干个具有一定型面的金属薄壁环组成，金属膜盒的一端固定，另一端可沿轴线方向作拉伸和压缩运动，用作航天推进剂管理装置或缓冲器；金属薄壁环采用焊接装配或一体成型，无缝连接。
优选地，所述金属薄壁环的截面形状为直线形或波形结构。
优选地，所述金属膜盒的材质为不锈钢304和钛合金TA2。
优选地，所述过渡环的材质为不锈钢304和钛合金TA2。
优选地，所述压环为半圆形结构。
优选地，所述压环的材质为不锈钢304和钛合金TA2。
优选地，所述螺钉沿圆周方向均布，材质为不锈钢。
优选地，所述应力释放环、过渡环和压环通过螺钉相连，提供压环压紧力，从而消除应力释放环与过渡环和压环的接触间隙。
优选地，所述应力释放环、过渡环和压环采用焊接装配。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
解决了金属膜盒传统的端面焊接结构的低疲劳寿命问题，提高了金属膜盒的反复排放次数，增加了金属膜盒的工作可靠性，扩展了金属膜盒在航天系统上的应用范围。金属膜盒的应力释放环设计成半圆形翻边结构，有效的降低了焊接区的应力水平；采用沿圆周方向均布的螺钉实现金属膜盒与过渡环和压环的连接，提高了金属膜盒的连接强度，增强了金属膜盒的抗力学环境能力，具有高可靠、高安全、低成本和高疲劳寿命等特点，可广泛用于对反复加排次数有较高要求的军用和民用领域。
附图说明
图1为本发明实施例一种高疲劳寿命金属膜盒焊接结构的结构示意图。
图2为图1中A-A的剖面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1-图2所示，本发明实施例提供了一种高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，它包括金属膜盒1、固定金属膜盒的过渡环2、消除金属膜盒1与过渡环2接触间隙的压环3以及用于连接金属膜盒1、过渡环2和压环3的螺钉4，金属膜盒1是由多个具有一定型面的金属薄壁环11组成，金属膜盒1的一端固定，另一端可沿轴线方向作拉伸和压缩运动，用作航天推进剂管理装置或缓冲器；过渡环2用于固定金属膜盒1的一端，考虑到密封性和介质的相容性，采用焊接固定，为了降低焊接区应力，提高金属膜盒1的反复排放次数，将金属膜盒1与过渡环2的连接结构设计成半圆形翻边结构应力释放环12，过渡环2既提供金属膜盒1的支撑结构，同时也作为金属膜盒1的翻边阴模。压环3是半圆形结构，2个压环3配合一定数量的沿圆周方向均布的螺钉4以消除金属膜盒1的应力释放环12与过渡环2和压环3的接触间隙。
本具体实施通过以下步骤制备：
步骤一：将多个具有一定型面的材质为不锈钢304和钛合金TA2的金属薄壁环11采用焊接装配或通过固态柔性胀形法，单波连续成型后构成金属膜盒1，并将金属膜盒1的一端固定，另一端可沿轴线方向作拉伸和压缩运动，其中，金属薄壁环11的截面形状是直线形或波形结构
步骤二：选用不锈钢304和钛合金TA2制造过渡环2，以过渡环2为阴模，将金属膜盒1的一端沿过渡环2的外型面折弯成半圆形结构应力释放环12。
步骤三：采用不锈钢304和钛合金TA2制造呈半圆形结构的压环3，压环的数量为2个，其中一个用来固定金属膜盒1的应力释放环12，另一个与过渡环2相连接；
步骤四：选用不锈钢材料的螺钉4，连接金属膜盒1的应力释放环12、过渡环2和压环3，并施加一定的压力于压环3上，以消除或减少应力释放环12与过渡环2和压环3的接触间隙，螺钉4沿圆周方向均布
步骤五：为满足密封性要求，采用焊接方式将应力释放环12、过渡环2和压环3进行加固。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，其特征在于：它包括金属膜盒(1)、固定金属膜盒(1)的过渡环(2)、消除金属膜盒(1)与过渡环(2)接触间隙的压环(3)以及用于连接金属膜盒(1)、过渡环(2)和压环(3)的螺钉(4)，所述金属膜盒(1)的一端为半圆形翻边结构的应力释放环(12)，所述过渡环(2)与应力释放环(12)装配连接，用于提供金属膜盒(1)的支撑结构，同时作为应力释放环(12)的翻边阴模，压环(3)的数量为两个，两个压环(3)配合使用，分别与应力释放环(12)和过渡环(2)相连接。
2.根据权利要求1所述的高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，其特征在于：所述金属膜盒(1)由若干个具有一定型面的金属薄壁环(11)组成，金属膜盒(1)的一端固定，另一端可沿轴线方向作拉伸和压缩运动，用作航天推进剂管理装置或缓冲器；金属薄壁环(11)采用焊接装配或一体成型，无缝连接。
3.根据权利要求2所述的高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，其特征在于：所述金属薄壁环(11)的截面形状为直线形或波形结构。
4.根据权利要求1所述的高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，其特征在于：所述金属膜盒(1)的材质为不锈钢304和钛合金TA2。
5.根据权利要求1所述的高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，其特征在于：所述过渡环(2)的材质为不锈钢304和钛合金TA2。
6.根据权利要求1所述的高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，其特征在于：所述压环(3)为半圆形结构。
7.根据权利要求1所述的高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，其特征在于：所述压环(3)的材质为不锈钢304和钛合金TA2。
8.根据权利要求1所述的高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，其特征在于：所述螺钉(4)沿圆周方向均布，材质为不锈钢。
9.根据权利要求1所述的高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，其特征在于：所述应力释放环(12)、过渡环(2)和压环(3)通过螺钉(4)相连，提供压环(3)压紧力，从而消除应力释放环(12)与过渡环(2)和压环(3)的接触间隙。
10.根据权利要求1所述的高疲劳寿命金属膜盒焊接结构，其特征在于：所述应力释放环(12)、过渡环(2)和压环(3)采用焊接装配。
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