CN115492975A - 一种超声波焊接结构及电动阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波焊接结构及电动阀，所述焊接结构包括第一待焊接件和第二待焊接件，所述第一待焊接件具有焊接内表面(6)和第一焊接限位面(7)，所述第二待焊接件既具有焊接外表面(8)和第二焊接限位面(9)，其特征在于，所述焊接内表面(6)和焊接外表面(8)均为周向直壁，且所述焊接内表面(6)的内径小于所述焊接外表面(8)的外径，所述焊接内表面(6)和焊接外表面(8)之间在两者熔接部位(10)的至少一端形成有用于容纳焊接时溢出基材的预留空腔。该超声波焊接结构焊接强度高、密封性能好、焊接成本低。

Description

一种超声波焊接结构及电动阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，特别涉及电动切换水阀等电动阀的超声波焊接结构。本发明还涉及设有所述超声波焊接结构的电动阀。

背景技术

超声波焊接是利用高频震动波传递到待焊零部件表面，并对待焊零部件施加压力，使待焊零部件表面相互摩擦而形成分子层之间的融合，其焊接时通过控制焊接压力或者焊后高度来控制焊缝溶深。

现有超声波焊接结构大体可以分为三种，分别为端面焊接结构、槽形焊接结构和渐进式焊接结构。

请参考图1、图2，图1为端面焊接结构的结构示意图；图2为槽形焊接结构的结构示意图。

如图所示，端面焊接结构具有第一待焊接件1′和第二待焊接件2′，其中第一待焊接件1′的焊接端面为平面，第二待焊接件2′的焊接端面上设有焊接凸起，该凸起在截面上通常呈三角形；槽形焊接结构的第一待焊接件1′在焊接端面上设有在截面上呈倒梯形的凹槽，并在第二待焊接件2′的焊接端面上设有能嵌入所述凹槽的倒梯形凸起。

端面焊接结构和槽形焊接结构在实际焊接过程中，受待焊接件外形公差等因素影响，易出现缝隙或基材溢出。若焊接压力不足或待焊零部件尺寸偏小则容易出现焊缝缝隙3′(见图3、图4)，若压力过大或待焊零部件尺寸偏大则容易造成基材溢出4′(见图5、图6)，焊缝缝隙3′和基材溢出4′不仅影响外观质量，同时还影响强度及密封性，而且熔接长度受壁厚影响，无法满足薄壁零件的焊接气密性要求。

请参考图7，图7为渐进式焊接结构的结构示意图。

如图所示，渐进式焊接结构采用台阶式结构，其外侧端面5′用于焊接限位，内部台阶6′用于进行熔接。该结构具备焊后外观整洁，不易出现焊缝缝隙及基材溢出，但熔接部位7′大小受壁厚因素影响较大，当零件壁厚较薄时，导致熔接面积过小(见图8、图9)，易出现泄露及强度不足等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种焊接强度高、密封性能好的超声波焊接结构。

本发明的另一目的是提供一种具有所述超声波焊接结构的电动阀。

为实现上述目的，本发明提供一种超声波焊接结构，包括第一待焊接件和第二待焊接件，所述第一待焊接件具有焊接内表面和第一焊接限位面，所述第二待焊接件既具有焊接外表面和第二焊接限位面，其特征在于，所述焊接内表面和焊接外表面均为周向直壁，且所述焊接内表面的内径小于所述焊接外表面的外径，所述焊接内表面和焊接外表面之间在两者熔接部位的至少一端形成有用于容纳焊接时溢出基材的预留空腔。

本发明所提供的超声波焊接结构，在熔接部位的一端或两端设计有预留空腔，通过预留空腔可以容纳焊接时溢出的基材，使溢出的基材不会流动至产品外部，从而有效的保证了外观质量，而且，焊接内表面和焊接外表面均为周向的直壁，两者焊接后所形成的熔接部位的长度能根据产品实际需要进行增减，不受零部件壁厚限制，焊后尺寸由零件结构控制，受焊接过程影响较小，焊后尺寸精度较高，焊接过程平稳，焊缝质量较高，焊接成本相对较低。

本发明所提供的电动阀设有所述超声波焊接结构，由于所述超声波焊接结构具有上述技术效果，则设有该超声波焊接结构的电动阀，也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为端面焊接结构的结构示意图；

图2为槽形焊接结构的结构示意图；

图3为端面焊接结构出现焊缝缝隙的结构示意图；

图4为图3中A部位的局部放大图；

图5为槽形焊接结构造成基材溢出的结构示意图；

图6为图5中B部位的局部放大图；

图7为渐进式焊接结构的结构示意图；

图8为渐进式焊接结构的熔接面积过小的结构示意图；

图9为图8中C部位的局部放大图；

图10为本发明实施例公开的一种电动切换水阀的结构示意图；

图11为图10中D部位的局部放大图。

图1至图9中：

第一待焊接件1′ 第二待焊接件2′ 焊缝缝隙3′ 基材溢出4′ 外侧端面5′ 内部台阶6′ 熔接部位7′

图10、11中：

1.阀体 2.阀芯球 3.密封垫 4.O形圈 5.阀座 6.焊接内表面 7.第一焊接限位面8.焊接外表面 9.第二焊接限位面 10.熔接部位 11.第一预留空腔 12.第二预留空腔 13.第一熔接导向锥面 14.第二熔接导向锥面 15.驱动装置 16.阀杆

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、左、右”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参考图10、图11，图10为本发明实施例公开的一种电动切换水阀的结构示意图；图11为图10中D部位的局部放大图。

如图所示，在一种具体实施例中，以电动切换水阀的阀体为例，对本发明提供的超声波焊接结构进行说明。

该电动切换水阀的阀体1左端为一体成型的管接头，右端设计成直径较大的端口，阀芯球2、密封垫3、O形圈4等部件从端口装入阀体1后，由阀座5沿轴向方向压紧和限位，阀座5的尾部形成另一端的管接头，阀座5与阀体1可以采用螺纹进行连接，在本实施例中，阀座5与阀体1之间设计有超声波焊接结构，两者之间通过超声波焊接结构相连接。

具体地，阀体1本身形成第一待焊接件，阀座5形成第二待焊接件，阀体1右端的端口内表面设计成用于焊接的焊接内表面6，端口的端面则形成第一焊接限位面7，阀座5具有用于插入阀体1右端端口的套筒部位，该套筒部位的周向外表面设计成用于焊接的焊接外表面8，套筒部位的根部具有一凸缘，此凸缘与第一焊接限位面7相对的一侧，形成第二焊接限位面9。

阀体1和阀座5焊接后所形成的熔接部位10圆筒状分布，由于焊接内表面6和焊接外表面8均为周向直壁，因此，熔接部位10的长度能根据产品实际需要进行增减，不受零部件壁厚限制，且焊接内表面6的内径小于焊接外表面8的外径，焊接内表面6的内径与焊接外表面8的外径之间的差值为两者之间的过盈量，焊接内表面6与焊接外表面8的过盈量相一致，可保证焊接过程平稳，并获得较高的焊缝质量。

焊接内表面6和焊接外表面8之间在两者熔接部位10的两端分别形成有预留空腔，预留空腔包括第一预留空腔11和第二预留空腔12，第一预留空腔11位于熔接部位10接近第一焊接限位面7和第二焊接限位面9的一端，第二预留空腔12位于熔接部位10远离第一焊接限位面7和第二焊接限位面9的一端。

第一预留空腔11主要由焊接内表面6沿周向方向切去部分材料后形成的外扩部位形成，也就是说，此外扩部位与部分焊接外表面8一起形成环绕一周的筒形空腔；第二预留空腔12主要由焊接外表面8沿周向方向切去部分材料后形成的内缩部位形成，也就是说，此内缩部位与部分焊接内表面6一起形成环绕一周的筒形空腔。

焊接时溢出的基材一部分进入所述第一预留空腔11，另有一部分进入第二预留空腔12，即第一预留空腔11和第二预留空腔12用于容纳焊接时溢出的基材，使溢出的基材不会流动至产品外部，从而有效的保证外观质量。

当然，在另外一些实施例中，也可以同时在焊接外表面8上形成内缩部位，从而使第一预留空腔11由焊接内表面6上的外扩部位和焊接外表面8上的内缩部位一起形成；也可以同时在焊接内表面6上形成外扩部位，从而使第二预留空腔12由焊接外表面8上的内缩部位和焊接内表面6上的外扩部位一起形成。

进一步地，焊接内表面6和焊接外表面8的焊接接触端还分别设有第一熔接导向锥面13和第二熔接导向锥面14，焊接内表面6和焊接外表面8的熔接导向锥面在焊接开始时接触，第一焊接限位面7和第二焊接限位面9在焊接开始时不接触，焊接内表面6和焊接外表面8的熔接导向锥面在焊接完成时在轴向上相互错位，第一焊接限位面7和第二焊接限位面9在焊接接近完成时相接触。

通过第一熔接导向锥面13和第二熔接导向锥面14，焊接时能有效进行自动对中找正，能有效保证焊后零部件形位公差。

焊接时，阀体的第一熔接导向锥面13和阀座的第二熔接导向锥面14首先接触，并起到一定的对中找正作用；随后，两者的焊接内表面和焊接外表面在超声波作用下缓慢融化，融化后的基体在焊机压力作用下一部分进入第一预留空腔11，一部分进入第二预留空腔12，直至第一焊接限位面7与第二焊接限位面9紧密贴合，至此焊接完成。

由于焊接开始时，阀体1与阀座5仅有第一熔接导向锥面13和第二熔接导向锥面14相接触，此时接触面积较小，超声波能量比较集中，能迅速使熔接部位融化；焊接接近完成时，阀体1的第一焊接限位面7与阀座5的第二焊接限位面9相互接触，使接触面积增大，超声波能量发生分散，无法继续使待焊零部件融化，此时零部件也达到设计焊接高度，焊后尺寸由零件结构控制，受焊接过程影响较小，焊后尺寸精度较高。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，仅在熔接部位10的一端设计预留空腔，此预留空腔可以位于熔接部位10接近第一焊接限位面7和第二焊接限位面9的一端或者远离第一焊接限位面7和第二焊接限位面9的一端；或者，第一预留空腔11主要由焊接外表面8沿周向方向切去部分材料后形成的内缩部位构成，第二预留空腔12主要由焊接内表面6沿周向方向切去部分材料后形成的外扩部位构成，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

该超声波焊接结构在熔接部位10的一端或两端设计有预留空腔，通过预留空腔可以容纳焊接时溢出的基材，使溢出的基材不会流动至产品外部，从而有效的保证了外观质量，而且，焊接内表面6和焊接外表面8均为周向的直壁，两者焊接后所形成的熔接部位的长度能根据产品实际需要进行增减，不受零部件壁厚限制，焊后尺寸由零件结构控制，受焊接过程影响较小，焊后尺寸精度较高，焊接过程平稳，焊缝质量较高，焊接成本相对较低。

除了上述超声波焊接结构，本发明还提供一种电动切换水阀，此电动切换水阀主要由阀体1、阀芯球2、密封垫3、O形圈4、阀座5以及驱动装置15等部件组装而成，阀芯球2安装在阀体1内部，其两侧分别设有密封垫3和O形圈4，密封垫3用于和阀芯球2相配合，O形圈4用于在密封垫3的背面进行密封，阀芯球2通过阀杆16与设于阀体1上部的驱动装置15传动连接。

工作时，给驱动装置15所需的励磁，使驱动装置15产生旋转力矩，通过阀杆16带动阀芯球2旋转。当阀芯球2偏转一定角度，与阀体1出口端产生错位，从而形成节流，并通过控制该部位节流大小来调节通过产品的介质流量；当阀芯球2与阀体1出口端完全错开时，产品处于关闭状态。

O形圈4有一定预紧力，该预紧力使阀芯球2与密封垫3、密封垫3与O形圈4处于密封状态，产品最终焊接高度直接影响该预紧力大小，对产品最终密封性能起关键性作用，在采用如上文所描述的超声波焊接结构之后，可以保证实现这一设计目的。

关于电动切换水阀的其余结构，请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的超声波焊接结构及电动阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种超声波焊接结构，包括第一待焊接件和第二待焊接件，所述第一待焊接件具有焊接内表面(6)和第一焊接限位面(7)，所述第二待焊接件既具有焊接外表面(8)和第二焊接限位面(9)，其特征在于，所述焊接内表面(6)和焊接外表面(8)均为周向直壁，且所述焊接内表面(6)的内径小于所述焊接外表面(8)的外径，所述焊接内表面(6)和焊接外表面(8)之间在两者熔接部位(10)的至少一端形成有用于容纳焊接时溢出基材的预留空腔。

2.根据权利要求1所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述焊接内表面(6)的内径与所述焊接外表面(8)的外径之间的差值为两者之间的过盈量，所述焊接内表面(6)与焊接外表面(8)的过盈量在焊接压力方向上相一致。

3.根据权利要求1所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述预留空腔位于所述熔接部位(10)接近所述第一焊接限位面(7)和第二焊接限位面(9)的一端；或者，所述预留空腔位于所述熔接部位(10)远离所述第一焊接限位面(7)和第二焊接限位面(9)的一端。

4.根据权利要求3所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述预留空腔由所述焊接内表面(6)的外扩部位和/或所述焊接外表面(8)的内缩部位形成。

5.根据权利要求1所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述预留空腔包括第一预留空腔(11)和第二预留空腔(12)；所述第一预留空腔(11)位于所述熔接部位(10)接近所述第一焊接限位面(7)和第二焊接限位面(9)的一端，所述第二预留空腔(12)位于所述熔接部位(10)远离所述第一焊接限位面(7)和第二焊接限位面(9)的一端。

6.根据权利要求5所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述第一预留空腔(11)和第二预留空腔(12)分别由所述焊接内表面(6)的外扩部位和/或所述焊接外表面(8)的内缩部位形成。

7.根据权利要求6所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述焊接时溢出的基材一部分进入所述第一预留空腔(11)，另有一部分进入所述第二预留空腔(12)。

8.根据权利要求1所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述焊接内表面(6)和焊接外表面(8)的焊接接触端分别设有熔接导向锥面。

9.根据权利要求1所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述焊接内表面(6)和焊接外表面(8)的熔接导向锥面在焊接开始时接触，所述第一焊接限位面(7)和第二焊接限位面(9)在焊接开始时不接触；所述焊接内表面(6)和焊接外表面(8)的熔接导向锥面在焊接完成时在轴向上相互错位，所述第一焊接限位面(7)和第二焊接限位面(9)在焊接接近完成时相接触。

10.根据权利要求1所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述熔接部位(10)呈圆筒状分布。

11.一种电动阀，包括阀体(1)、设于所述阀体(1)的驱动装置(15)以及设于所述阀体(1)内部的阀芯，所述阀芯与所述驱动装置(15)传动连接，其特征在于，所述阀体(1)采用如权利要求1至10中任一项所述的超声波焊接结构焊接连接。

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