CN108488006A - 一种全焊接超薄壁贮箱及适用于全焊接的焊接结构 - Google Patents

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郑卫东
常志龙
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李斌
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Abstract

本发明公开了一种全焊接超薄壁贮箱及适用于全焊接的焊接结构。所述贮箱包括前底(1)、筒段(2)和后底(3)，所述焊接结构包括锁底(5)、加强凸台(6)和中间连接结构(7)；所述焊接结构通过中间连接结构(7)与所述筒段(2)连接；所述前底(1)包括前底(1)焊接边(9)或所述后底(3)包括后底(3)焊接边(9)，焊接边(9)与所述中间连接结构(7)通过电子束焊接连接起来。本发明提供的全焊接超薄壁贮箱及焊接结构达到了焊接工艺简化、焊接质量提高、密封水平达到极限、贮箱壁超薄的技术效果，进而解决了设计一种保证漏率水平达到极限的贮箱的技术问题。

Description

一种全焊接超薄壁贮箱及适用于全焊接的焊接结构
技术领域
本申请属于航天航空技术领域，具体而言，涉及一种全焊接超薄壁贮箱及适用于全焊接的焊接结构。
背景技术
上面级作为新型太空摆渡车，其内部有四个燃料贮箱，两个氧化剂贮箱和两个燃烧剂贮箱。上面级在进行推进剂加注后在一定空间条件下，保证推进剂浓度在贮存期内不超标，以现有的非金属密封圈漏率满足要求极其困难。针对这一情况，需要设计一种保证漏率水平达到极限的贮箱。
针对上述设计一种保证漏率水平达到极限的贮箱的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种全焊接超薄壁贮箱及适用于全焊接的焊接结构，以至少解决上述提出的设计一种保证漏率水平达到极限的贮箱的技术问题。
本发明的一个目的是提供一种焊接结构，所述焊接结构包括锁底5、加强凸台6和中间连接结构7；其中，所述锁底5和加强凸台6分别位于所述中间连接结构7的相对的两侧；所述加强凸台6为在所述中间连接结构7的外侧形成的一个凸起结构；所述锁底5的一端连接到所述中间连接结构7的一端的末端，所述锁底5的另一端末端所在的垂直面要突出于中间连接结构7的所述的一端的末端所在的垂直面；
可选的，所述凸起结构包括矩形凸起；
可选的，所述加强凸台6设置在紧邻所述锁底5与所述中间结构7的连接部位；
可选的，所述中间连接结构7包括一长条矩形结构；所述锁底5相对于所述中间连接结构7突出的一端中，其平行并靠近中间连接结构7的长边的一边设计为部分直线和部分楔形的边，所述直线部分靠近所述中间连接结构7，所述楔形部分靠近所述锁底5的末端，所述楔形部分与所述锁底5中的相对一侧的边呈15°角；
可选的，所述锁底5、加强凸台6、中间连接结构7一体成型。
可选的，所述锁底5相对于所述中间连接结构7突出的一端中，突出的长度为焊缝8厚度的2倍以上；
可选的，所述锁底5与所述中间结构7的连接部位的长度不小于锁底5相对于所述中间连接结构7突出的一端的长度；
可选的，所述锁底5的宽度不小于焊缝8厚度；
可选的，当所述凸起结构包括矩形凸起时，所述矩形凸起的长度为所述锁底5与所述中间结构7的连接部位的长度；
可选的，所述凸起结构的宽度为焊缝8厚度；
可选的，所述焊缝8厚度包括2.7mm。
本发明的另一个目的是提供一种贮箱，所述贮箱的结构中包括本发明任一所述的焊接结构。
可选的，所述贮箱还包括前底1、筒段2和后底3，所述焊接结构通过中间连接结构7与所述筒段2连接；所述前底1包括前底1焊接边9或所述后底3包括后底3焊接边9。
可选的，所述贮箱包括：所述锁底5、加强凸台6、中间连接结构7和筒段2一体成型；
可选的，所述贮箱包括：所述前底1焊接边9与所述前底1一体成型，或所述后底3焊接边9与所述后底3一体成型。
可选的，所述贮箱包括：当所述贮箱包括前底1焊接边9时，所述贮箱还包括，所述前底1焊接边9与所述中间连接结构7通过焊接连接起来；可选的，所述焊接包括电子束焊接；
可选的，所述贮箱包括：当所述贮箱包括后底3焊接边9时，所述贮箱还包括，所述后底3焊接边9与所述中间连接结构7通过焊接连接起来；可选的，所述焊接包括电子束焊接。
可选的，所述贮箱包括贮箱壁厚最薄处为0.9mm；
可选的，所述焊接形成的焊缝8厚度包括2.7mm；
本发明的再一个目的是提供一种贮箱的全焊接方法，所述方法包括对发明任一所述的贮箱进行焊接。
可选的，所述全焊接方法还包括：
当所述贮箱包括前底1焊接边9时，所述焊接包括将所述前底1焊接边9与所述中间连接结构7焊接连接起来；可选的，所述焊接包括电子束焊接；
当所述贮箱包括后底3焊接边9时，所述焊接包括将所述后底3焊接边9与所述中间连接结构7焊接连接起来；可选的，所述焊接包括电子束焊接。
可选的，所述焊接形成的焊缝8厚度包括2.7mm。
本发明的还一个目的是提供本发明任一所述的焊接结构、本发明任一所述的贮箱、本发明任一所述的方法的应用。
所述应用包括下述1)-3)中的至少一种：
1)在制备全焊接超薄壁贮箱或相关产品中的应用；可选的，所述超薄壁超薄壁贮箱包括贮箱壁厚最薄处包括0.9mm，焊缝8厚度包括2.7mm；
2)在制备燃料贮箱或相关产品中的应用；
3)在制备上面级中所使用的燃料贮箱或相关产品中的应用。
所述的任一贮箱的应用还包括下述1)-3)中的至少一种：
1)作为全焊接超薄壁贮箱的应用；
2)作为燃料贮箱或相关产品的应用；
3)作为上面级中所使用的燃料贮箱或相关产品的应用。
在本发明实施例中，设计出一种全焊接超薄壁贮箱，所述贮箱壁厚最薄处仅有0.9mm，焊接区域厚2.7mm，焊接方法采用电子束焊。本发明实现这样的全焊接超薄壁贮箱的设计思路首先包括解决下述难点：一是，在采用全焊接结构后，封箱焊接后将不能进行常规的多余物清理工作，如何有效防止封箱焊接时电子束焊接时飞溅产生的多余物进入贮箱内成为关键问题；二是，采用全焊接结构后，最后一道封箱焊缝的焊接质量控制非常关键，若出现问题将极大增加产品的报废率，如何确保超薄壁贮箱封箱焊接时焊缝质量及形位精度问题成为了需要考虑的关键问题。
在本发明实施例中，通过设计出一种全焊接超薄壁贮箱及适用于所述全焊接超薄壁贮箱的锁底焊接结构，达到了有效防止贮箱内进入焊接时飞溅产生的多余物、增强焊接区域刚度、抑制焊接装配间隙、有效提高超薄壁贮箱的焊缝质量及形位精度的目的，从而实现了焊接工艺简化、焊接质量提高、密封水平达到极限、贮箱壁超薄的技术效果，进而解决了设计一种保证漏率水平达到极限的贮箱的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是全焊接超薄壁贮箱的整体结构示意图，其中圆圈内的结构图为锁底焊接结构局部放大图；
图2是锁底焊接结构示意图；
上述附图中的标记说明：
1.前底；2.筒段；3.后底；4.锁底焊接结构；5.锁底；6.加强凸台；7.中间连接结构；8.焊缝；9.前底1焊接边；10.配合间隙。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。
实施例1
(一)结构
如图1所示，本实施例提供的贮箱包括前底1、筒段2、后底3，采用全焊接形式密封，图1所示贮箱考虑到工艺的简便性，选用前底1和筒段2对接焊缝作为封箱焊接，锁底焊接结构4位于前底1与筒段2对接焊缝处。
区别于现有型号适用于熔焊的带焊漏槽的锁底结构，本实施例针对超薄壁贮箱采用电子束焊接的特点，设计了如图2所示的锁底焊接结构。
锁底焊接结构4包括锁底5、加强凸台6和中间连接结构7；其中，所述锁底5和加强凸台6分别位于所述中间连接结构7的相对的两侧；所述加强凸台6为在所述中间连接结构7的外侧形成的一个凸起结构；所述锁底5的一端连接到所述中间连接结构7的一端的末端，所述锁底5的另一端末端所在的垂直面要突出于中间连接结构7的所述的一端的末端所在的垂直面；
可选的，所述凸起结构包括矩形凸起；
可选的，所述加强凸台6设置在紧邻所述锁底5与所述中间结构7的连接部位；
可选的，所述中间连接结构7包括一长条矩形结构；所述锁底5相对于所述中间连接结构7突出的一端中，其平行并靠近中间连接结构7的长边的一边设计为部分直线和部分楔形的边，所述直线部分靠近所述中间连接结构7，所述楔形部分靠近所述锁底5的末端，所述楔形部分与所述锁底5中的相对一侧的边呈15°角；
可选的，所述锁底5、加强凸台6、中间连接结构7一体成型。
可选的，所述锁底5相对于所述中间连接结构7突出的一端中，突出的长度为焊缝8厚度的2倍以上；
可选的，所述锁底5与所述中间结构7的连接部位的长度不小于锁底5相对于所述中间连接结构7突出的一端的长度；
可选的，所述锁底5的宽度不小于焊缝8厚度；
可选的，当所述凸起结构包括矩形凸起时，所述矩形凸起的长度为所述锁底5与所述中间结构7的连接部位的长度；
可选的，所述凸起结构的宽度为焊缝8厚度；
可选的，所述焊缝8厚度包括2.7mm。
本实施例提供的贮箱，所述贮箱的结构中包括本实施例任一所述的焊接结构。
可选的，所述贮箱还包括前底1、筒段2和后底3，所述焊接结构通过中间连接结构7与所述筒段2连接；所述前底1包括前底1焊接边9或所述后底3包括后底3焊接边9。
可选的，所述贮箱包括：所述锁底5、加强凸台6、中间连接结构7和筒段2一体成型；
可选的，所述贮箱包括：所述前底1焊接边9与所述前底1一体成型，或所述后底3焊接边9与所述后底3一体成型。
可选的，所述贮箱包括：当所述贮箱包括前底1焊接边9时，所述贮箱还包括，所述前底1焊接边9与所述中间连接结构7通过焊接连接起来；可选的，所述焊接包括电子束焊接；
可选的，所述贮箱包括：当所述贮箱包括后底3焊接边9时，所述贮箱还包括，所述后底3焊接边9与所述中间连接结构7通过焊接连接起来；可选的，所述焊接包括电子束焊接。
可选的，所述贮箱包括贮箱壁厚最薄处为0.9mm；
可选的，所述焊接形成的焊缝8厚度包括2.7mm；
本实施例还提供了一种贮箱的全焊接方法，所述方法包括对本实施例任一所述的贮箱进行焊接。
可选的，所述全焊接方法还包括：
当所述贮箱包括前底1焊接边9时，所述焊接包括将所述前底1焊接边9与所述中间连接结构7焊接连接起来；可选的，所述焊接包括电子束焊接；
当所述贮箱包括后底3焊接边9时，所述焊接包括将所述后底3焊接边9与所述中间连接结构7焊接连接起来；可选的，所述焊接包括电子束焊接。
可选的，所述焊接形成的焊缝8厚度包括2.7mm；
(二)设计原理：
加强凸台6的设计提高了焊缝质量及形位精度。在锁底侧设计了加强凸台6，显著提高了焊接区域刚度，达到抑制焊接装配间隙的作用，提高了超薄壁贮箱的焊缝质量及形位精度，同时加强凸台6的设计为电子束焊接时的装夹提供了方便，有效简化了焊接工艺过程。
锁底5相对于所述中间连接结构7突出的一端，能够确保焊接装配顺利的同时，有效防止封箱焊接时电子束焊接飞溅产生的多余物进入贮箱内。
使用本发明的焊接结构及方法后，贮箱的质量、寿命等效果相比现有技术均好。
在本发明实施例中，通过设计出一种全焊接超薄壁贮箱及适用于所述全焊接超薄壁贮箱的锁底焊接结构，达到了有效防止贮箱内进入焊接时飞溅产生的多余物、增强焊接区域刚度、抑制焊接装配间隙、有效提高超薄壁贮箱的焊缝质量及形位精度的目的，从而实现了焊接工艺简化、焊接质量提高、密封水平达到极限、贮箱壁超薄的技术效果，进而解决了设计一种保证漏率水平达到极限的贮箱的技术问题。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
此外，上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种焊接结构，其特征在于，包括锁底(5)、加强凸台(6)和中间连接结构(7)；其中，所述锁底(5)和加强凸台(6)分别位于所述中间连接结构(7)的相对的两侧；所述加强凸台(6)为在所述中间连接结构(7)的外侧形成的一个凸起结构；所述锁底(5)的一端连接到所述中间连接结构(7)的一端的末端，所述锁底(5)的另一端末端所在的垂直面要突出于中间连接结构(7)的所述的一端的末端所在的垂直面。
2.根据权利要求1所述的一种焊接结构，其特征在于，所述焊接结构包括下述1)-4)中的至少一种：
1)所述凸起结构包括矩形凸起；
2)所述加强凸台(6)设置在紧邻所述锁底(5)与所述中间结构(7)的连接部位；
3)所述中间连接结构(7)包括一长条矩形结构；所述锁底(5)相对于所述中间连接结构(7)突出的一端中，其平行并靠近中间连接结构(7)的长边的一边设计为部分直线和部分楔形的边，所述直线部分靠近所述中间连接结构(7)，所述楔形部分靠近所述锁底(5)的末端，所述楔形部分与所述锁底(5)中的相对一侧的边呈15°角；
4)所述锁底(5)、加强凸台(6)、中间连接结构(7)一体成型。
3.根据权利要求1和/或2所述的一种焊接结构，其特征在于，所述焊接结构包括下述1)-2)中的至少一种：
1)所述锁底(5)与所述中间结构(7)的连接部位的长度不小于锁底(5)相对于所述中间连接结构(7)突出的一端的长度；或，所述锁底(5)的宽度不小于焊缝(8)厚度；
2)当所述凸起结构包括矩形凸起时，所述矩形凸起的长度为所述锁底(5)与所述中间结构(7)的连接部位的长度；或，所述矩形凸起的宽度为焊缝(8)厚度。
4.一种贮箱，其特征在于，所述贮箱的结构中包括权利要求1、2和/或3任一所述的焊接结构。
5.根据权利要求4所述的一种贮箱，其特征在于，所述贮箱还包括前底(1)、筒段(2)和后底(3)，所述焊接结构通过中间连接结构(7)与所述筒段(2)连接；所述前底(1)包括前底(1)焊接边(9)或所述后底(3)包括后底(3)焊接边(9)。
6.根据权利要求5所述的一种贮箱，其特征在于，所述贮箱包括下述1)-2)中至少一种：
1)所述锁底(5)、加强凸台(6)、中间连接结构(7)和筒段(2)一体成型；
2)所述前底(1)焊接边(9)与所述前底(1)一体成型，或所述后底(3)焊接边(9)与所述后底(3)一体成型。
7.根据权利要求5和/或6所述的一种贮箱，其特征在于，
当所述贮箱包括前底(1)焊接边(9)时，所述贮箱还包括，所述前底(1)焊接边(9)与所述中间连接结构(7)通过焊接连接起来；可选的，所述焊接包括电子束焊接；
当所述贮箱包括后底(3)焊接边(9)时，所述贮箱还包括，所述后底(3)焊接边(9)与所述中间连接结构(7)通过焊接连接起来；可选的，所述焊接包括电子束焊接。
8.一种贮箱的全焊接方法，其特征在于，所述方法包括对权利要求5、6和/或7任一所述的贮箱进行焊接。
9.根据权利要求8所述的一种全焊接方法，其特征在于，
当所述贮箱包括前底(1)焊接边(9)时，所述焊接包括将所述前底(1)焊接边(9)与所述中间连接结构(7)焊接连接起来；可选的，所述焊接包括电子束焊接；
当所述贮箱包括后底(3)焊接边(9)时，所述焊接包括将所述后底(3)焊接边(9)与所述中间连接结构(7)焊接连接起来；可选的，所述焊接包括电子束焊接。
10.权利要求1、2、3和/或4任一所述的焊接结构、权利要求5、6和/或7任一所述的贮箱、权利要求8和/或9任一所述的方法的应用。
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