航天纯氧过滤器及其焊接方法
【专利摘要】本发明的目的是提供一种航天纯氧过滤器，该过滤器表面质量及抗氧化性非常高，滤芯自身的使用强度大。本发明还提供了该种航天纯氧过滤器滤芯的焊接方法，保证焊芯的质量稳定性、封闭性及提高焊芯的高温抗蚀性。本发明使用的技术方案如下：航天纯氧过滤器，包括上、下壳体、滤芯和密封垫，滤芯为全焊接结构，其包括滤芯骨架和滤芯过滤层，滤芯过滤层采用锡青铜烧结网，滤芯骨架由骨架筒身和设置在其两端的工艺台阶组成，滤芯过滤层采用锡青铜烧结网，锡青铜烧结网裹在骨架筒身上并且两边紧贴骨架的工艺台阶的内侧面；密封垫为紫铜。该发明实现了对纯氧的有效、安全过滤，为供氧系统压力试验提供了可靠保障，并为公司创造很大效益。
【专利说明】航天纯氧过滤器及其焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种过滤装置，尤其是一种火箭燃料供氧系统试验台在试验时对纯氧进行过滤的专用航天纯氧过滤器及其焊接方法。
【背景技术】
[0002]为保证火箭飞行安全，在飞行前必须对火箭进行各种地面性能检测。对火箭燃料供氧系统工作性能是否良好的检测也是重要的检测项目之一，供氧系统中的纯氧需经过滤器过滤后供给点火系统。现在过滤纯氧的过滤器采用不锈钢材质，不锈钢材质在较大压力冲击时容易产生火花，纯氧遇见火花易产生爆炸，从而存在安全隐患。另外过滤器内部的滤芯在焊接方式上也存在以下问题:
[0003]氩弧焊焊接方式:氩弧焊弧焰不稳定，热影响区域大，焊缝不规则易发生变形；
[0004]等离子焊焊接方式:等离子焊弧焰较稳定，焊缝易氧化，高温抗蚀性差；
[0005]激光焊焊接方式:高反射性及高导热性材料如铝、铜及合金，焊接性会受激光所改变。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种航天纯氧过滤器，该过滤器表面质量及抗氧化性非常高，滤芯自身的使用强度大。本发明还提供了该种航天纯氧过滤器的焊接方法，该方法能保证焊芯的质量稳定性、封闭性及提高焊芯的高温抗蚀性。
[0007]本发明使用的技术方案如下:航天纯氧过滤器，包括上壳体1、下壳体4、滤芯2和密封垫3，滤芯2为全焊接结构，其包括滤芯骨架21和滤芯过滤层22，滤芯过滤层22采用锡青铜烧结网，滤芯骨架21包括骨架筒身和设置在其两端的工艺台阶211，锡青铜烧结网裹在骨架筒身上并且两边紧贴骨架的工艺台阶211的内侧面；密封垫3为紫铜。
[0008]本发明所述航天纯氧过滤器的上、下壳体、滤芯骨架的材质均选用锡青铜或镍铜
么么
I=1-Wl O
[0009]锡青铜烧结网是通过叠层压制与真空烧结的多层金属纺织丝网。
[0010]由于纯氧遇见火花易产生爆炸的特性，纯氧过滤器的上、下壳体、滤芯骨架的材质均选用锡青铜或镍铜合金，滤芯过滤网选用锡青铜烧结网。锡青铜具有较高的力学性能、减磨性能和耐腐蚀性，易切削加工，钎焊和熔焊性能好，收缩系数小，无磁性，冲击时不产生火花。密封垫材质选用紫铜。从而保证了纯氧的安全可靠输送。
[0011]过滤器滤芯采用电子束全焊接结构。锡青铜烧结网是将多层金属编织丝网，通过叠层压制与真空烧结等工艺制造而成，具有较高机械强度和非常好的整体刚性结构。各层丝网的网孔相互交错、形成一种均一而理想的过滤结构，能够对材料的孔隙大小、渗透性能和强度特性进行合理的匹配与设计，从而使其具有优良的过滤精度、过滤阻抗、机械强度、耐磨性、耐热性和被加工性，使过滤效果显得容易控制。由于其过滤机制为表层过滤，而且网孔孔道光滑，故其具有优异的反洗再生性能，可以反复长期使用，尤其适合于连续化与自动化的操作过程。
[0012]滤芯骨架由锡青铜棒或镍铜合金加工制作，骨架两端在与锡青铜烧结网两端的焊接连接处设置有工艺台阶；在焊接时将锡青铜烧结网裹在骨架上，其两端帖合骨架两端的工艺台阶的内侧面；采用电子束焊接方法进行锡青铜烧结网与骨架的轴向合缝焊接及两端圆周焊接。
[0013]骨架两端在与锡青铜烧结网两端的焊接连接处设置有工艺台阶，保证了过滤器滤芯的全焊接结构及滤芯自身的使用强度；因电子束焊是在真空状态下进行，焊缝的表面质量及抗氧化性非常高，极大的提高了滤芯的焊接性能及使用性能，增强了焊接强度，延长了使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明航天纯氧过滤器的结构示意图
[0015]图2为图1所示过滤器的滤芯结构图
[0016]图3为图1所示过滤器的滤芯工艺台阶结构图
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明
[0018]本发明航天纯氧过滤器包括上壳体、过滤器下壳体、滤芯、密封垫四部分，如图1，该过滤器的设计加工、装配和材料选用均满足相关国家标准及行业标准的要求，上、下壳体连接密封性好，满足双向密封，结构紧凑、工艺性能良好。
[0019]纯氧过滤器的上、下壳体、滤芯骨架零部件的材质均选用锡青铜或镍铜合金，如图2所示过滤器滤芯采用电子束全焊接结构，其包括滤芯骨架21和滤芯过滤层22，滤芯过滤层22采用锡青铜烧结网，滤芯骨架21包括骨架筒身和设置在其两端的工艺台阶211，锡青铜烧结网裹在骨架筒身上并且两边紧贴骨架的工艺台阶211的内侧面；密封垫3的材质为紫铜。锡青铜烧结网是将多层金属编织丝网，通过叠层压制与真空烧结等工艺制造而成，具有较高机械强度和非常好的整体刚性结构。
[0020]滤芯骨架由锡青铜棒或镍铜合金加工制作，为实现过滤器滤芯的全焊接结构及滤芯自身的使用强度，如图3所示，骨架两端在与锡青铜烧结网两端焊接连接处设置有工艺台阶。在焊接时先将锡青铜烧结网裹在骨架上，采用电子焊实现锡青铜烧结网的轴向合逢焊接，使锡青铜烧结网与骨架紧密贴合。之后进行骨架两端的工艺台阶与锡青铜烧结网两端的圆周焊接。因电子束焊是在真空状态下进行，焊缝的表面质量及抗氧化性非常高，极大的提高了滤芯的焊接性能及使用性能，增强了焊接强度，延长了使用寿命。
[0021]本发明提供焊接方法如下:
[0022]步骤一:分别对滤芯骨架、锡青铜烧结网及与之相配套的工装夹具进行加工；
[0023]步骤二:清洗去除滤芯骨架、锡青铜烧结网和焊接工装夹具表面的油污，防止在焊接过程中产生气泡；用干净的丙酮溶液清洗工件和工装夹具，然后晾干或烘干，要求晾干或烘干后无油污痕迹；
[0024]步骤三:先将锡青铜烧结网裹在骨架上，其两端与骨架两端的工艺台阶的内侧面贴合，再将滤芯骨架、锡青铜烧结网用焊接工装夹具组装好；组装时，滤芯骨架、锡青铜烧结网的对接缝要求位于焊接夹具预留缝隙的中间，且对接缝顺直，夹具预留缝隙的宽度最大不超过3_，滤芯骨架、锡青铜烧结网要与焊接夹具贴紧并固定好；
[0025]步骤四:将组装好的滤芯骨架、锡青铜烧结网装夹到焊接腔室；组装好的焊接夹具要固定在焊接腔室内，防止在焊接时位置发生移动；
[0026]步骤五:焊接组装好的滤芯骨架、锡青铜烧结网；
[0027](I)关好焊接室门并抽真空:焊接室真空度达到设定的高真空时准备就绪灯亮，设备准备就绪；
[0028](2)调整焊接参数:参数包括聚焦、偏压、灯丝、高压、束流、焊接时间、直线或旋转速度等；
[0029]高压的选择范围为:(T60kV ；
[0030]灯丝的选择范围为:(T20mA ；
[0031]偏压的选择范围为:(Tl800V ；
[0032]聚焦分为表面聚焦、上聚焦和下聚焦，上聚焦焊接时电子束较柔，表面成型好，穿透能力差；下聚焦焊接时穿透能力强，表面成型差；
[0033](3)焊接:按下下束按钮和旋转手柄，下束焊接。
[0034](4)要求焊接后表面光滑、焊缝均匀、无漏焊现象。
[0035]步骤六:清洗去除焊接氧化色。
[0036]步骤七:做滤芯结构完整性试验。
[0037]实施例1:
[0038]步骤一:分别对滤芯骨架、锡青铜烧结网及与之相配套的工装夹具进行加工；
[0039]步骤二:清洗去除滤芯骨架、锡青铜烧结网和焊接工装夹具表面的油污，防止在焊接过程中产生气泡；用干净的丙酮溶液清洗工件和工装夹具，然后晾干或烘干，要求晾干或烘干后无油污痕迹；
[0040]步骤三:先将锡青铜烧结网裹在骨架上，其两端与骨架两端的工艺台阶的内侧面贴合，再将滤芯骨架、锡青铜烧结网用焊接工装夹具组装好；组装时，所要滤芯骨架、锡青铜烧结网的对接缝要求位于焊接夹具预留缝隙的中间，且对接缝顺直，夹具预留缝隙的宽度最大不超过3_，滤芯骨架、锡青铜烧结网要与焊接夹具贴紧并固定好；
[0041]步骤四:将组装好的滤芯骨架、锡青铜烧结网装夹到焊接腔室；组装好的焊接夹具要固定在焊接腔室内，防止在焊接时位置发生移动；
[0042]步骤五:焊接组装好的滤芯骨架、锡青铜烧结网；
[0043](I)关好焊接室门并抽真空:焊接室真空度达到设定的高真空时准备就绪灯亮，设备准备就绪；
[0044](2)调整焊接参数:参数包括聚焦、偏压、灯丝、高压、束流、焊接时间、直线或旋转速度等；
[0045]高压的选择范围为:40kV，
[0046]灯丝的选择范围为:19mA，
[0047]偏压的选择范围为:800V，
[0048](3)焊接:按下下束按钮和旋转手柄，下束焊接。
[0049](4)要求焊接后表面光滑、焊缝均匀、无漏焊现象。[0050]步骤六:清洗去除焊接氧化色。
[0051]步骤七:做滤芯结构完整性试验。
[0052]实施例2
[0053]其它步骤同实施例1，电子束焊接参数分别为:
[0054]高压的选择范围为:50kV，
[0055]灯丝的选择范围为:19.5mA，
[0056]偏压的选择范围为:1200V，
[0057]实施例3
[0058]其它步骤同实施例1，电子束焊接参数分别为:
[0059]高压的选择范围为:60kV，
[0060]灯丝的选择范围为:20mA，
[0061]偏压的选择范围为:1800V，
[0062]下表是本发明过滤器滤芯完整性试验报告，过滤器工作系统要求滤芯冒泡点大于600 Pa。
[0063]
【权利要求】
1.航天纯氧过滤器，包括上壳体(I)、下壳体(4)、滤芯(2)和密封垫(3)，所述滤芯包括滤芯骨架(21)和滤芯过滤层(22):其特征在于:所述的滤芯(2)为全焊接结构，滤芯骨架(21)由骨架筒身和设置在其两端的工艺台阶(211)组成，滤芯过滤层(22)采用锡青铜烧结网，锡青铜烧结网裹在骨架筒身上并且两边紧贴骨架的工艺台阶(211)的内侧面；密封垫(3)为紫铜。
2.如权利要求1所述的航天纯氧过滤器，其特征在于:所述的上壳体(I)、下壳体(4)、滤芯骨架(21)的材质选用锡青铜或镍铜合金。
3.如权利要求1或2所述的航天纯氧过滤器，其特征在于:所述的锡青铜烧结网是通过叠层压制与真空烧结的多层金属纺织丝网。
4.如权利要求1所述的航天纯氧过滤器的焊接方法，包括如下步骤: 步骤一:采用锡青铜棒加工制作滤芯骨架，在滤芯骨架两端设置工艺台阶； 步骤二:将锡青铜烧结网裹在骨架筒身上并且两边紧贴骨架的工艺台阶； 步骤三:采用电子束焊接方法进行锡青铜烧结网与骨架的轴向合缝焊接及两端圆周焊接。
5.如权利要求3所述的航天纯氧过滤器的焊接方法，包括如下步骤: 步骤一:分别对滤芯骨架、锡青铜烧结网及与之相配套的工装夹具进行加工； 步骤二:用干净的丙酮溶液清洗去除滤芯骨架、锡青铜烧结网和焊接工装夹具表面的油污，然后晾干或烘干； 步骤三:将锡青铜烧结网裹在滤芯骨架上，将滤芯骨架、锡青铜烧结网用焊接工装夹具组装好；组装时，所要焊接工件的对接缝要求位于焊接夹具预留缝隙的中间，且对接缝顺直，夹具预留缝隙的宽度最大不超过3_，滤芯骨架、锡青铜烧结网要与焊接夹具贴紧并固定好； 步骤四:将组装好的滤芯骨架和锡青铜烧结网装夹到焊接腔室； 步骤五:焊接组装好的工件； (1)关好焊接室门并抽真空: (2)调整焊接参数: 高压的选择范围为:(T60kV; 灯丝的选择范围为:(T20mA，； 偏压的选择范围为:(Tl800V ； (3)焊接:按下下束按钮和旋转手柄，下束焊接； 步骤六:清洗去除焊接氧化色。
【文档编号】B23K15/06GK103566656SQ201210280795
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月9日 优先权日:2012年8月9日
【发明者】崔增菊, 苟云霞, 李新彦, 陈关兴, 骆金刚 申请人:新乡市天诚航空净化设备有限公司