CN113733459B - 一种高压复合容器的塑料内胆成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压复合容器的塑料内胆成型方法，在塑料内胆本体注塑时，在注塑模具的焊接部位嵌入定型支撑，在注塑时，熔融的塑料流入定型支撑内；在注塑后，塑料内胆本体和定型支撑相互包裹形成一整体；将两个含有定型支撑的塑料内胆本体的焊接面之间对准后，通过焊接工艺焊接接合；焊接后，移除定型支撑；加工切削去除多余包胶用的塑料。本技术方案的结构及工艺，能够实现内胆塑料筒状零部件的焊接面之间精确定位，以便提高焊接质量，提高塑料内胆的整体密封性能。最终,容器在使用过程中，阻止了承载的高压气体介质泄漏,确保了高压容器使用的安全性，同时节约了能源，保护了环境。

Description

一种高压复合容器的塑料内胆成型方法
技术领域
本发明属于高压复合容器加工技术领域，具体涉及一种高压复合容器的塑料内胆成型方法。
背景技术
燃料电池商用车通常装载较长的高压复合储氢瓶，压力高达35MPa或70MPa,储氢瓶长度约1.8米左右，直径约0.4米左右，具有较大的存储容积。
储氢瓶由内胆和复合材料层组成，主体为塑料材料的内胆储氢瓶寿命更长，塑料内胆主要是限制氢气的泄漏或渗透，而复合材料层主要功能是耐高压。储氢瓶因为需要耐氢气小分子的渗透，内胆塑料材料通常使用PA(尼龙)材料，壁厚通常3-4mm。由于储氢瓶较长，以及其他技术方面的原因，现技术基本上使用注塑工艺成型内胆的零部件，然后经过一次或两次焊接成型，如图1所示的塑料内胆示意图，通过将均为筒状的第一注塑件01、第二注塑件02及第三注塑件03端面之间通过两次焊接制备。
筒状注塑件的尺寸精度较长，即便是同一副注塑模具的注塑件，由于其注塑工艺(时间，压力，温度等)的波动，外界环境温度等影响，以及注塑成型后的冷却收缩不一致，筒状注塑件焊接部位的直径和圆度波动较大，比如直径为350mm的直径能够偏差±3mm,圆度高达2mm,如此，注塑件之间的焊接面就不能完好地匹配，导致有局部区域不能相互焊接，或者焊接后区域结合面积变小，最终，焊接密封性失效，第一焊接面04与第二焊接面05之间差距较大，影响密封性。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压复合容器的塑料内胆成型方法，以解决现筒状注塑件焊接部件的直径及圆度波动较大，导致焊接密封性失效的问题。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高压复合容器的塑料内胆成型方法，包括以下步骤：
S1、在塑料内胆本体注塑时，在注塑模具的焊接部位嵌入定型支撑，在注塑时，熔融的塑料流入定型支撑内；
S2、在注塑后，塑料内胆本体和定型支撑相互包裹形成一整体，并且定型支撑对塑料内胆本体的外形起到定型限制作用；
S3、将两个步骤S2中含有定型支撑的塑料内胆本体的焊接面之间对准后，通过焊接工艺焊接接合；
S4、焊接后，移除定型支撑；
S5、加工切削去除多余包胶用的塑料。
进一步的，所述定型支撑包括环形的定型支撑本体，及设置于定型支撑本体一侧的均布的包胶孔。
进一步的，所述定型支撑由两个半环形的定型支撑本体组成。
进一步的，相邻两个包胶孔的间距为10-20mm。
进一步的，包胶孔为圆孔或方孔，且包胶孔的外侧端的直径大于内侧端的直径。
进一步的，定型支撑的材料为金属材质或高强度材料。
进一步的，塑料内胆本体采用热塑性塑料。
进一步的，热塑性塑料包括PA、PE、PPA、PPS、聚酯、PP、POM或EVOH。
进一步的，焊接工艺为红外焊接、激光焊接、超声波焊接或摩擦焊接。
本发明的有益效果是：
本技术方案的结构及工艺，能够实现内胆塑料筒状零部件的焊接面之间精确定位，以便提高焊接质量，提高塑料内胆的整体密封性能。最终,容器在使用过程中，阻止了承载的高压气体介质泄漏,确保了高压容器使用的安全性，同时节约了能源，保护了环境。
说明书附图
图1为现塑料内胆结构示意图；
图2为定型支撑结构示意图；
图3为注塑完成后，塑料内胆与定型支撑结合示意图；
图4为图3的包胶孔位置横截面示意图；
图5为图4的部分放大图；
图6为两个塑料内胆对接焊接示意图
图7为图6的部分截面示意图；
图8为焊接完成后的塑料内胆示意图；
图9为焊接完成后移除定位支撑示意图；
图10为移除定位支撑后的塑料内胆示意图；
图11为切削去除多余包胶用塑料材料示意图。
附图标记说明
01、第一注塑件，02、第二注塑件，03、第三注塑件，04、第一焊接面，05、第二焊接面，1、定型支撑，11、定型支撑本体，12、包胶孔，2、塑料内胆本体，3、焊接面，4、塑料体，5、包胶用塑料材料。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
如图2至图11所示，本技术方案是在塑料内胆的零部件进行注塑时，在注塑模具用于注塑塑料内胆的焊接部位附近嵌入一刚性较强(此处是指较塑料内胆的刚性强)的定型支撑1。定型支撑1为圆环形结构，包括定型支撑本体11，在定型支撑本体的一侧均布有包胶孔12，定型支撑本体的内径与塑料内胆的外径相同，相邻两个包胶孔的间距在10mm-20mm之间。在本实施例中，定型支撑根据注塑模具结构，为圆环形整体，在本申请的其它实施例中，定型支撑也可以由两个大小相同的半圆环形组成，便于嵌入模具型腔。
定型支撑的材料通常选用金属材料，例如不锈钢、铝合金等，也可以选择一些高强度的其它材料制备，此处的高强度是针对塑料内胆的强度，较塑料内胆的强度高的材料。
本申请的包胶孔12因为需要形成倒拨，包胶孔的形状为圆孔或方孔均可以，并且包胶孔的外端的直径大于内端的直径，使得外侧部分的面积大于内侧部分的面积，在注塑成型后形成塑料内胆本体与定型支撑两者之间倒拨机械锁定，定型支撑对塑料内胆本体的外形起到定型限制作用。
在注塑时，熔融的塑料体4流入定型支撑的包胶孔内，成型后，塑料内胆本体2与定型支撑相互包裹形成一整体，注塑结束后，将此整体从注塑模具内取出，这样，由于定型支撑的较强刚度，定型支撑支撑着塑料内胆本体的焊接区域，限制了塑料内胆本体的焊接区域由于冷却或时效产生变形，确保了塑料内胆本体焊接区域的直径和圆度精度(直径和圆度基本没有偏差)。
在本申请中，塑料内胆本体的材质，根据不同承载高压气体的分子量渗透特性，选择采用目前工业应用的热塑性塑料，例如PA、PE、PPA、PPS,聚酯、PP、POM、EVOH等，同时塑料壳体也可以采用如上材料的多层结构(含气体阻隔层)，防止氢气分子等承载气体小分子从材料的渗透。
将两个含有定型支撑的塑料内胆本体，通过定位工装对定型支撑的精确定位(具体定位方式，定位工装的结构均为现有技术，采用任意一种均可，并且不是本申请的改进方案，在此不进行详细描述)，使得两个塑料内胆本体的焊接面3之间精确对准(直接和圆度)，再通过焊接工艺对塑料内胆本体的焊接面进行密封焊接接合。
本申请的焊接工艺可以采用红外焊接、激光焊接、超声波焊接或摩擦焊接中的任一种。
焊接完成后，去除定型支撑，去除定型支撑后的塑料内胆本体的外表面余留有包胶用塑料材料5，再通过切削加工去除多余包胶用塑料材料。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种高压复合容器的塑料内胆成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在塑料内胆本体注塑时，在注塑模具的焊接部位嵌入定型支撑，在注塑时，熔融的塑料流入定型支撑内；
S2、在注塑后，塑料内胆本体和定型支撑相互包裹形成一整体，并且定型支撑对塑料内胆本体的外形起到定型限制作用；
S3、将两个步骤S2中含有定型支撑的塑料内胆本体的焊接面之间对准后，通过焊接工艺焊接接合；
S4、焊接后，移除定型支撑；
S5、加工切削去除多余包胶用的塑料；
所述定型支撑包括环形的定型支撑本体，及设置于定型支撑本体一侧的均布的包胶孔。
2.根据权利要求1所述的高压复合容器的塑料内胆成型方法，其特征在于，所述定型支撑由两个半环形的定型支撑本体组成。
3.根据权利要求1所述的高压复合容器的塑料内胆成型方法，其特征在于，相邻两个包胶孔的间距为10-20mm。
4.根据权利要求1所述的高压复合容器的塑料内胆成型方法，其特征在于，包胶孔为圆孔或方孔，且包胶孔的外侧端的直径大于内侧端的直径。
5.根据权利要求1所述的高压复合容器的塑料内胆成型方法，其特征在于，定型支撑的材料为金属材质或高强度材料。
6.根据权利要求1所述的高压复合容器的塑料内胆成型方法，其特征在于，塑料内胆本体采用热塑性塑料。
7.根据权利要求6所述的高压复合容器的塑料内胆成型方法，其特征在于，热塑性塑料包括PA、PE、PPA、PPS、聚酯、PP、POM或EVOH。
8.根据权利要求1所述的高压复合容器的塑料内胆成型方法，其特征在于，焊接工艺为红外焊接、激光焊接、超声波焊接或摩擦焊接。
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