一種高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，它包括金屬膜盒、固定金屬膜盒的過(guò)渡環(huán)、消除金屬膜與過(guò)渡環(huán)接觸間隙的壓環(huán)以及用于連接金屬膜盒、過(guò)渡環(huán)和壓環(huán)的螺釘，所述金屬膜盒的一端為半圓形翻邊結(jié)構(gòu)的應(yīng)力釋放環(huán)，所述過(guò)渡環(huán)與應(yīng)力釋放環(huán)裝配連接，用于提供金屬膜盒的支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)作為應(yīng)力釋放環(huán)的翻邊陰模，壓環(huán)的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)壓環(huán)配合使用，分別與應(yīng)力釋放環(huán)和過(guò)渡環(huán)相連接。本發(fā)明提高了金屬膜盒的反復(fù)排放次數(shù)，增加了金屬膜盒的工作可靠性，擴(kuò)展了金屬膜盒在航天系統(tǒng)上的應(yīng)用范圍，具有高可靠、高安全、低成本和高疲勞壽命等特點(diǎn)，可廣泛用于對(duì)反復(fù)加排次數(shù)有較高要求的軍用和民用領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】
一種高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種焊接結(jié)構(gòu)，具體是一種高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬膜盒是空間動(dòng)力系統(tǒng)用于貯存、管理液體推進(jìn)劑的裝置，其一端固定，另一端可自由拉伸和壓縮，具有反復(fù)加注和排放的能力，可滿足目標(biāo)飛行器推進(jìn)劑泄出后再加注使用的要求，尤其適合空間站多達(dá)幾十次以上的反復(fù)補(bǔ)加需要。此外，金屬膜盒還可作為一種補(bǔ)償裝置輔助其他推進(jìn)劑管理裝置以適應(yīng)溫度變化所帶來(lái)的體積膨脹問(wèn)題。同時(shí)金屬膜盒還可用于飛機(jī)應(yīng)急系統(tǒng)上，滿足地面補(bǔ)加需求。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的金屬膜盒的固定方式都采用端面焊接形式，金屬膜盒與固定結(jié)構(gòu)的焊縫處存在較大的應(yīng)力集中，極大地影響了金屬膜盒的疲勞壽命。隨著部分型號(hào)對(duì)金屬膜盒加排次數(shù)要求的提高，傳統(tǒng)的金屬膜盒的焊接結(jié)構(gòu)已無(wú)法滿足要求。鑒于此，航天系統(tǒng)迫切需要發(fā)展可靠性高、安全性好、成本低等綜合性能高的高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)航天事業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了降低金屬膜盒焊接區(qū)域應(yīng)力、提高金屬膜盒的反復(fù)排放次數(shù)，本發(fā)明提供了一種高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，它包括金屬膜盒、固定金屬膜盒的過(guò)渡環(huán)、消除金屬膜與過(guò)渡環(huán)接觸間隙的壓環(huán)以及用于連接金屬膜盒、過(guò)渡環(huán)和壓環(huán)的螺釘，所述金屬膜盒的一端為半圓形翻邊結(jié)構(gòu)的應(yīng)力釋放環(huán)，所述過(guò)渡環(huán)與應(yīng)力釋放環(huán)裝配連接，用于提供金屬膜盒的支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)作為應(yīng)力釋放環(huán)的翻邊陰模，壓環(huán)的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)壓環(huán)配合使用，分別與應(yīng)力釋放環(huán)和過(guò)渡環(huán)相連接。
[0006]優(yōu)選地，所述金屬膜盒由若干個(gè)具有一定型面的金屬薄壁環(huán)組成，金屬膜盒的一端固定，另一端可沿軸線方向作拉伸和壓縮運(yùn)動(dòng)，用作航天推進(jìn)劑管理裝置或緩沖器;金屬薄壁環(huán)采用焊接裝配或一體成型，無(wú)縫連接。
[0007]優(yōu)選地，所述金屬薄壁環(huán)的截面形狀為直線形或波形結(jié)構(gòu)。
[0008]優(yōu)選地，所述金屬膜盒的材質(zhì)為不銹鋼304和鈦合金TA2。
[0009]優(yōu)選地，所述過(guò)渡環(huán)的材質(zhì)為不銹鋼304和鈦合金TA2。
[0010]優(yōu)選地，所述壓環(huán)為半圓形結(jié)構(gòu)。
[0011]優(yōu)選地，所述壓環(huán)的材質(zhì)為不銹鋼304和鈦合金TA2。
[0012 ]優(yōu)選地，所述螺釘沿圓周方向均布，材質(zhì)為不銹鋼。
[0013]優(yōu)選地，所述應(yīng)力釋放環(huán)、過(guò)渡環(huán)和壓環(huán)通過(guò)螺釘相連，提供壓環(huán)壓緊力，從而消除應(yīng)力釋放環(huán)與過(guò)渡環(huán)和壓環(huán)的接觸間隙。
[0014]優(yōu)選地，所述應(yīng)力釋放環(huán)、過(guò)渡環(huán)和壓環(huán)采用焊接裝配。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]解決了金屬膜盒傳統(tǒng)的端面焊接結(jié)構(gòu)的低疲勞壽命問(wèn)題，提高了金屬膜盒的反復(fù)排放次數(shù)，增加了金屬膜盒的工作可靠性，擴(kuò)展了金屬膜盒在航天系統(tǒng)上的應(yīng)用范圍。金屬膜盒的應(yīng)力釋放環(huán)設(shè)計(jì)成半圓形翻邊結(jié)構(gòu)，有效的降低了焊接區(qū)的應(yīng)力水平;采用沿圓周方向均布的螺釘實(shí)現(xiàn)金屬膜盒與過(guò)渡環(huán)和壓環(huán)的連接，提高了金屬膜盒的連接強(qiáng)度，增強(qiáng)了金屬膜盒的抗力學(xué)環(huán)境能力，具有高可靠、高安全、低成本和高疲勞壽命等特點(diǎn)，可廣泛用于對(duì)反復(fù)加排次數(shù)有較高要求的軍用和民用領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為圖1中A-A的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]如圖1-圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，它包括金屬膜盒1、固定金屬膜盒I的過(guò)渡環(huán)2、消除金屬膜盒I與過(guò)渡環(huán)2接觸間隙的壓環(huán)3以及用于連接金屬膜盒1、過(guò)渡環(huán)2和壓環(huán)3的螺釘4，金屬膜盒I是由多個(gè)具有一定型面的金屬薄壁環(huán)I組成，金屬膜盒I的一端固定，另一端可沿軸線方向作拉伸和壓縮運(yùn)動(dòng)，用作航天推進(jìn)劑管理裝置或緩沖器;過(guò)渡環(huán)2用于固定金屬膜盒I的一端，考慮到密封性和介質(zhì)的相容性，采用焊接固定，為了降低焊接區(qū)應(yīng)力，提高金屬膜盒的反復(fù)排放次數(shù)，將金屬膜盒I與過(guò)渡環(huán)2的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成半圓形翻邊結(jié)構(gòu)應(yīng)力釋放環(huán)12，過(guò)渡環(huán)2既提供金屬膜盒I的支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)也作為金屬膜盒I的翻邊陰模。壓環(huán)3是半圓形結(jié)構(gòu)，2個(gè)壓環(huán)3配合一定數(shù)量的沿圓周方向均布的螺釘4以消除金屬膜盒I的應(yīng)力釋放環(huán)12與過(guò)渡環(huán)2和壓環(huán)3的接觸間隙。
[0021 ]本具體實(shí)施通過(guò)以下步驟制備:
[0022]步驟一:將多個(gè)具有一定型面的材質(zhì)為不銹鋼304和鈦合金TA2的金屬薄壁環(huán)11采用焊接裝配或通過(guò)固態(tài)柔性脹形法，單波連續(xù)成型后構(gòu)成金屬膜盒I，并將金屬膜盒I的一端固定，另一端可沿軸線方向作拉伸和壓縮運(yùn)動(dòng)，其中，金屬薄壁環(huán)11的截面形狀是直線形或波形結(jié)構(gòu)
[0023]步驟二:選用不銹鋼304和鈦合金TA2制造過(guò)渡環(huán)2，以過(guò)渡環(huán)2為陰模，將金屬膜盒I的一端沿過(guò)渡環(huán)2的外型面折彎成半圓形結(jié)構(gòu)應(yīng)力釋放環(huán)12。
[0024]步驟三:采用不銹鋼304和鈦合金TA2制造呈半圓形結(jié)構(gòu)的壓環(huán)3，壓環(huán)的數(shù)量為2個(gè)，其中一個(gè)用來(lái)固定金屬膜盒I的應(yīng)力釋放環(huán)12，另一個(gè)與過(guò)渡環(huán)2相連接；
[0025]步驟四:選用不銹鋼材料的螺釘4，連接金屬膜盒I的應(yīng)力釋放環(huán)12、過(guò)渡環(huán)2和壓環(huán)3，并施加一定的壓力于壓環(huán)3上，以消除或減少應(yīng)力釋放環(huán)12與過(guò)渡環(huán)2和壓環(huán)3的接觸間隙，螺釘4沿圓周方向均布
[0026]步驟五:為滿足密封性要求，采用焊接方式將應(yīng)力釋放環(huán)12、過(guò)渡環(huán)2和壓環(huán)3進(jìn)行加固。
[0027]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于:它包括金屬膜盒(I)、固定金屬膜盒(I)的過(guò)渡環(huán)(2)、消除金屬膜盒(I)與過(guò)渡環(huán)(2)接觸間隙的壓環(huán)(3)以及用于連接金屬膜盒(I)、過(guò)渡環(huán)(2)和壓環(huán)(3)的螺釘(4)，所述金屬膜盒(I)的一端為半圓形翻邊結(jié)構(gòu)的應(yīng)力釋放環(huán)(12)，所述過(guò)渡環(huán)(2)與應(yīng)力釋放環(huán)(12)裝配連接，用于提供金屬膜盒(I)的支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)作為應(yīng)力釋放環(huán)(12)的翻邊陰模，壓環(huán)(3)的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)壓環(huán)(3)配合使用，分別與應(yīng)力釋放環(huán)(12)和過(guò)渡環(huán)(2)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬膜盒(I)由若干個(gè)具有一定型面的金屬薄壁環(huán)(11)組成，金屬膜盒(I)的一端固定，另一端可沿軸線方向作拉伸和壓縮運(yùn)動(dòng)，用作航天推進(jìn)劑管理裝置或緩沖器;金屬薄壁環(huán)(II)采用焊接裝配或一體成型，無(wú)縫連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬薄壁環(huán)(II)的截面形狀為直線形或波形結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬膜盒(I)的材質(zhì)為不銹鋼304和鈦合金TA2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述過(guò)渡環(huán)(2)的材質(zhì)為不銹鋼304和鈦合金TA2。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述壓環(huán)(3)為半圓形結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述壓環(huán)(3)的材質(zhì)為不銹鋼304和鈦合金TA2。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述螺釘(3)沿圓周方向均布，材質(zhì)為不銹鋼。9.根據(jù)權(quán)利要求1、所述的高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述應(yīng)力釋放環(huán)(12)、過(guò)渡環(huán)(2)和壓環(huán)(3)通過(guò)螺釘(3)相連，提供壓環(huán)(3)壓緊力，從而消除應(yīng)力釋放環(huán)(12)與過(guò)渡環(huán)(2)和壓環(huán)(3)的接觸間隙。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高疲勞壽命金屬膜盒焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述應(yīng)力釋放環(huán)(12)、過(guò)渡環(huán)(2)和壓環(huán)(3)采用焊接裝配。
【文檔編號(hào)】B64G1/40GK105883009SQ201610345892
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】王婷婷, 沈俊, 趙和明, 孔方圓, 陳志堅(jiān)
【申請(qǐng)人】上?？臻g推進(jìn)研究所