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本發(fā)明涉及氣瓶制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種氣瓶焊接方法及氣瓶結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有高壓氣瓶一般以鋼坯或鋼板等為原料，經(jīng)沖拔、沖壓拉伸制造，或以無(wú)縫鋼管為原料，經(jīng)收底、收口制成。隨著碳纖維材料的發(fā)展，為**重容比，出現(xiàn)了由金屬內(nèi)膽、纖維纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)層組成的復(fù)合材料氣瓶。此外，除上述無(wú)縫氣瓶外，也有由筒體、封頭采用焊接方式連接的焊接氣瓶。
鋼制無(wú)縫氣瓶成本較低，但比較重，重容比大，限制了其應(yīng)用范圍。而復(fù)合材料氣瓶由于采用了新材料，且工藝較復(fù)雜，成本較高。因此焊接氣瓶就體現(xiàn)了其優(yōu)勢(shì)。但是，現(xiàn)有的焊接氣瓶一般采用氣體保護(hù)焊，比較容易出現(xiàn)裂紋、氣孔、夾雜等缺陷，因此僅適用于裝低壓氣體的焊接氣瓶，無(wú)法應(yīng)用于裝載高壓氣體的焊接氣瓶。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種氣瓶焊接方法，通過(guò)該方法得到的氣瓶能夠裝載高壓氣體。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種氣瓶結(jié)構(gòu)，能夠裝載高壓氣體。
本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種氣瓶焊接方法，包括
焊接步驟：
**步驟：使旋轉(zhuǎn)的攪拌針和氣瓶結(jié)構(gòu)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以使攪拌針沿所述氣瓶結(jié)構(gòu)的筒體和封頭之間的待焊接縫移動(dòng)；
第二步驟：所述待焊接縫焊接完成后使所述攪拌針移動(dòng)*所述氣瓶結(jié)構(gòu)的補(bǔ)料墊塊。
可選地，所述第二步驟之后還包括切除步驟：切除所述氣瓶結(jié)構(gòu)上凸出設(shè)置的所述補(bǔ)料墊塊。
可選地，所述焊接步驟之前還包括設(shè)置補(bǔ)料墊塊步驟，在所述氣瓶結(jié)構(gòu)上凸出設(shè)置所述補(bǔ)料墊塊。
可選地，所述設(shè)置補(bǔ)料墊塊步驟中：
將所述封頭的端面與所述筒體的端面貼合，以使所述待焊接縫位于所述筒體的端面，在所述封頭的背離所述筒體的一側(cè)設(shè)置所述補(bǔ)料墊塊，且使所述補(bǔ)料墊塊沿所述氣瓶結(jié)構(gòu)的軸線方向延伸。
可選地，所述設(shè)置補(bǔ)料墊塊步驟中：
將所述封頭嵌入所述筒體的內(nèi)壁，以使所述待焊接縫環(huán)繞所述氣瓶結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁，在所述筒體靠近所述封頭一端的周壁設(shè)置所述補(bǔ)料墊塊，且使所述補(bǔ)料墊塊沿所述氣瓶結(jié)構(gòu)的徑向方向延伸。
可選地，所述**步驟中，轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)所述氣瓶結(jié)構(gòu)，以使所述攪拌針和氣瓶結(jié)構(gòu)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
一種氣瓶結(jié)構(gòu)，包括氣瓶本體和補(bǔ)料墊塊，所述氣瓶本體具有待焊接縫，所述待焊接縫具有相對(duì)應(yīng)的接縫面，所述補(bǔ)料墊塊沿所述接縫面的法線方向朝背離所述氣瓶的方向延伸。
可選地，所述氣瓶本體包括筒體和封頭，所述筒體具有帶有開(kāi)口的容納腔，所述封頭蓋合于所述開(kāi)口且形成所述待焊接縫。
可選地，所述封頭的端面與所述筒體的端面貼合，所述補(bǔ)料墊塊固定設(shè)置于所述封頭，所述補(bǔ)料墊塊沿所述氣瓶的軸向方向延伸。
可選地，所述封頭嵌設(shè)于所述容納腔，所述補(bǔ)料墊塊固定設(shè)置于所述筒體的靠近所述封頭的一端，所述補(bǔ)料墊塊沿所述氣瓶的徑向方向延伸。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的有益**包括，例如：
在本方法中對(duì)氣瓶的筒體和封頭利用攪拌摩擦焊進(jìn)行焊接，而且，在氣瓶上設(shè)置補(bǔ)料墊塊來(lái)解決攪拌摩擦焊縫中產(chǎn)生的匙孔的問(wèn)題，在焊接時(shí)，讓攪拌針*終在補(bǔ)料墊塊上來(lái)結(jié)束焊接，使匙孔留在補(bǔ)料墊塊上，因此，匙孔不會(huì)對(duì)筒體和封頭的連接造成影響，而且，攪拌摩擦焊得到的焊縫殘余應(yīng)力比較低，不易變形，焊縫質(zhì)量高，從而使通過(guò)本方法焊接得到的氣瓶能夠裝載高壓氣體。
本氣瓶具有上述的補(bǔ)料墊塊，可以利用攪拌摩擦焊的工藝對(duì)氣瓶的筒體和封頭進(jìn)行焊接，具有上述的所有的技術(shù)**，能夠得到高質(zhì)量的焊縫，從而可以得到高質(zhì)量的可以裝載高壓氣體的氣瓶。
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。
因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。
在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，若出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“**”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和*作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
此外，若出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“**”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
此外，若出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“水平”、“豎直”、“懸垂”等術(shù)語(yǔ)并不表示要求部件**水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對(duì)“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要**水平，而是可以稍微傾斜。
在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，若出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
與現(xiàn)有技術(shù)中以鋼坯或鋼板等為原料，經(jīng)沖拔、沖壓拉伸制造，或以無(wú)縫鋼管為原料，經(jīng)收底、收口制成氣瓶結(jié)構(gòu)100的方式相比，生產(chǎn)本氣瓶結(jié)構(gòu)100，可以對(duì)方便加工的筒體11和封頭12分別進(jìn)行制造，再通過(guò)焊接完成，能夠大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)制造的復(fù)雜度，便于批量生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率，減低成本。
而且，由于本氣瓶結(jié)構(gòu)100在筒體11或封頭12處設(shè)置了補(bǔ)料墊塊20，可以方便地利用攪拌摩擦焊來(lái)對(duì)筒體11和封頭12的待焊接縫進(jìn)行焊接，并使攪拌針201*終位于補(bǔ)料墊塊20上，從而可以避免攪拌摩擦焊結(jié)束時(shí)在終端產(chǎn)生的匙孔40對(duì)焊縫造成影響。
若不設(shè)置補(bǔ)料墊塊20，攪拌摩擦焊結(jié)束時(shí)會(huì)在筒體11和封頭12的接合處留下匙孔40，必須要通過(guò)其他方式將匙孔40填補(bǔ)或封焊住，但是，二次填補(bǔ)或封焊的匙孔40焊縫質(zhì)量不高很容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，在裝載高壓氣體時(shí)及其容易在匙孔40處出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。
補(bǔ)料墊塊20沿筒體11和封頭12的接縫面30的法向方向朝背離氣瓶結(jié)構(gòu)100的方向延伸。以下以兩種實(shí)施方式對(duì)補(bǔ)料墊塊20的延伸方向進(jìn)行闡述。
可以理解的是，在其他實(shí)施例中，也可以設(shè)置其他形式的補(bǔ)料墊塊20，只要補(bǔ)料墊塊20設(shè)置位置能夠使攪拌摩擦焊的焊頭200在焊接完筒體11和封頭12的連接處后移動(dòng)*補(bǔ)料墊塊20上，并使焊接結(jié)束時(shí)的匙孔40留在補(bǔ)料墊塊20上即可。
實(shí)施方式一：
在本實(shí)施例的一種實(shí)施方式中，請(qǐng)參考圖1-3。本實(shí)施方式中的氣瓶本體10包括筒體11和封頭12。在本實(shí)施方式中，筒體11的兩端均具有開(kāi)口，封頭12的數(shù)量為兩個(gè)，且分別位于筒體11的兩端，蓋合于開(kāi)口。
可以理解的是，在其他實(shí)施方式中，筒體11可以是僅具有一個(gè)開(kāi)口，通過(guò)一個(gè)封頭12來(lái)封堵住開(kāi)口。
在本實(shí)施方式中，筒體11大致為圓柱形的管狀結(jié)構(gòu)。其中一個(gè)封頭12上開(kāi)設(shè)有用于向氣瓶結(jié)構(gòu)100內(nèi)灌氣的灌氣通孔。
在本實(shí)施方式中，封頭12大致呈階梯圓柱型結(jié)構(gòu)。封頭12包括限位部121和連接部122。限位部121的直徑小于連接部122的直徑。
可選地，限位部121的外徑略小于筒體11的內(nèi)徑，限位部121穿設(shè)于筒體11，且與筒體11的內(nèi)壁配合。因此通過(guò)筒體11和封頭12的限位部121的配合能夠限制封頭12沿徑向的位移，進(jìn)而提高封頭12和筒體11的裝配精度。
連接部122用于封閉筒體11的開(kāi)口?？蛇x地，連接部122的直徑等于筒體11的外徑。在配合時(shí)，連接部122靠近筒體11的端面與筒體11的端面貼合。需要說(shuō)明的是，筒體11的端面與連接部122貼合的面為接縫面30，或連接部122的端面與筒體11的端面貼合的面為接縫面30。在本實(shí)施方式中，接縫面30為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
連接部122背離筒體11的一側(cè)還設(shè)置有補(bǔ)料墊塊20。補(bǔ)料墊塊20沿接縫面30的法向方向延伸，即補(bǔ)料墊塊20沿氣瓶結(jié)構(gòu)100的軸向方向延伸。優(yōu)選地，補(bǔ)料墊塊20與接縫面30垂直，即補(bǔ)料墊塊20垂直于封頭12的端面。
補(bǔ)料墊塊20具有**連接面211，**連接面211與封頭12的外周面共面。且補(bǔ)料墊塊20沿封頭12的徑向從**連接面211向內(nèi)延伸。即補(bǔ)料墊塊20沿氣瓶結(jié)構(gòu)100的長(zhǎng)度方向的投影均落在封頭12的端面上。
焊接時(shí)，攪拌針201與氣瓶結(jié)構(gòu)100的徑向方向平行。
請(qǐng)參考圖2和圖3。在利用采用攪拌摩擦設(shè)備對(duì)筒體11和封頭12焊接時(shí)，焊接前，將筒體11和封頭12從兩端夾持并壓緊，焊接時(shí)，焊頭200高速旋轉(zhuǎn)，攪拌針201沿徑向伸入筒體11和封頭12的待焊接縫，通過(guò)控制筒體11和封頭12同時(shí)緩慢旋轉(zhuǎn)，使攪拌針201完成對(duì)筒體11和封頭12的焊接，然后再沿軸向移動(dòng)筒體11和封頭12，使攪拌針201移動(dòng)*補(bǔ)料墊塊20處，從而完成對(duì)筒體11和封頭12的焊接。
補(bǔ)料墊塊20的設(shè)置具有多種有益**，一方面補(bǔ)料墊塊20的設(shè)置不會(huì)在焊接時(shí)對(duì)攪拌針201的攪拌肩造成干涉，另一方面，由于補(bǔ)料墊塊20與接縫面30垂直，焊頭200焊接*補(bǔ)料墊塊20時(shí)，攪拌針201剛好與補(bǔ)料墊塊20的表面垂直。這樣不用改變攪拌針201的角度和位置，在焊接接縫面30時(shí)僅需整體轉(zhuǎn)動(dòng)筒體11和封頭12，在接縫面30焊接完成后，僅需要沿軸向移動(dòng)氣瓶結(jié)構(gòu)100就能使攪拌針201移動(dòng)*補(bǔ)料墊塊20處。簡(jiǎn)化了焊接過(guò)程中氣瓶結(jié)構(gòu)100的移動(dòng)，也使焊接路徑整體更加流暢，盡量縮短了焊接路徑的長(zhǎng)度，這樣能夠進(jìn)一步提高焊縫的質(zhì)量。
可以理解的是，在焊接完成以后，可以將補(bǔ)料墊塊20切除，圖1-3中僅在氣瓶結(jié)構(gòu)100的一端示出了補(bǔ)料墊塊20，另一端為補(bǔ)料墊塊20被切除后的結(jié)構(gòu)。
值得說(shuō)明的是，圖1-3僅為對(duì)本實(shí)施例的一種實(shí)施方式中的補(bǔ)料墊塊20的形狀舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)補(bǔ)料墊塊20形狀的限定。在本實(shí)施例的其他實(shí)施方式中，補(bǔ)料墊塊20也可以采用其他形狀的形式，比如正方體、長(zhǎng)方體、半圓形、圓柱形等，只要能夠使攪拌摩擦焊的焊頭200在焊接完筒體11和封頭12的連接處后移動(dòng)*補(bǔ)料墊塊20上，并使焊接結(jié)束時(shí)的匙孔40留在補(bǔ)料墊塊20上即可。
在本實(shí)施例中，氣瓶結(jié)構(gòu)100采用鋁合金材料，成本較低。鋁合金材料一方面能夠減輕氣瓶結(jié)構(gòu)100的重量，提高氣瓶結(jié)構(gòu)100的重容比，另一方面，鋁合金比較容易發(fā)生塑性變形，在進(jìn)行攪拌摩擦焊時(shí)更容易得到高質(zhì)量的焊縫。
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