一种异性材质连接结构及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种异性材质连接结构，本发明还涉及该异性材质连接结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]增压输送系统是上面级火箭上非常重要的一个分系统，因为一般其需要预封装一个月，导致在轨时间较长，且需要在带气状态经历运输、吊装等工况，这对增压输送系统的密封漏率提出了更高要求。为了满足上面级对增压输送系统密封漏率的高要求，提高密封可靠性，上面级箭上增压输送系统可以采用全位置焊接方式对管路与阀门单机进行连接，但是对于气瓶增压管路电爆阀来说，由于其接口结构材料为钛合金(例如:TA2)，而钛合金与形成管路的不锈钢的物理和化学性能差异显著，无法与不锈钢(例如:lCrl8Ni9Ti)管直接焊接，即使焊接上，焊缝也很脆弱，无法满足增压输送系统的对焊缝的强度、气密性要求。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题是现有技术中类似钛合金、不锈钢这类异性材质无法通过直接焊接的方式形成可靠的高强度、高气密性连接，进而提供一种能够实现异性材质之间的可靠连接的异性材质连接结构，本发明进一步还提供了该异性材质连接结构的形成方法。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0005]—种异性材质连接结构，包括第一结构体和第二结构体，所述第二结构体的焊接部包覆焊接在所述第一结构体的焊接部外部，且所述第一结构体的所述焊接部的外表面成凸凹结构，所述第二结构体的所述焊接部的内表面与所述凸凹结构的外表面相配合且焊接在一起。
[0006]优选地，所述凸凹结构由在所述第一结构体的所述焊接部的外表面上设置规则排列的凹陷结构构成。
[0007]优选地，所述凸凹结构由在所述第一结构体的所述焊接部的外表面上设置规则排列的凸起结构构成。
[0008]优选地，所述凸起结构为平行于所述第一结构体的所述焊接部所在端部排列的环形凸起结构。
[0009]优选地，所述第一结构体的材质和所述第二结构体的材质均为金属。
[0010]优选地，所述第一结构体的材质为不锈钢，所述第二结构体的材质为钛合金。
[0011]本发明的所述异性材质连接结构的形成方法，包括以下步骤:
[0012]SOl:采用构成所述第一结构体的材质制成焊接部表面带有凸凹结构的预制块；
[0013]S02:采用热等静压方法完成下述工作:
[0014]将用于形成所述第二结构体的粉末材料烧结并使烧结产物的焊接部包覆焊接在所述预制块的焊接部的外部；
[0015]S03:采用机械方法削除多余的材料，得到由所述第一结构体和所述第二结构体连接形成的所述异性材质连接结构。
[0016]优选地，步骤S02具体包括以下步骤:
[0017]S21:将所述预制块装入包套中；
[0018]S22:向所述包套内填充用于形成所述第二结构体的粉末材料，并使所述粉末材料流动将所述预制块上的焊接部包覆；
[0019]S23:将所述包套的上下盖焊接封装，然后在一定的压力、温度下完成热等静压成形过程，所述粉末材料烧结，同时烧结产物的焊接部包覆焊接在了所述预制块的焊接部的外部。
[0020]优选地，步骤S02还包括在所述包套的下盖外侧设置定位销的步骤，所述定位销用于保证在步骤S03中所述异性材质连接结构与所述预制块的同轴度。
[0021]优选地，所述第一结构体的材质为钛合金，所述第二结构体的材质为不锈钢，步骤S02中所述热等静压方法的工艺为:温度850°C?950°C，压力140MPa?160MPa，保温2h?4h0
[0022]本发明的有益效果如下:
[0023]本发明的异性材质连接结构的形成方法能够实现不锈钢与钛合金材料等性质相差较远的两种物质的无缝连接，本发明的异性材质连接结构能够满足在内压条件下的强度和气密性要求。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的异性材质连接结构的结构示意图；
[0025]图2为本发明的异性材质连接结构的形成过程示意图；
[0026]图中:
[0027]I第一结构体、11焊接部、12环形凸起结构、2第二结构体、21焊接部、10预制块、3包套、4粉末材料、5定位销、100异性材质连接结构。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案和有益效果进一步进行说明。
[0029]参见附图1，本发明的异性材质连接结构100包括第一结构体I和第二结构体2，第二结构体2的焊接部21包覆焊接在第一结构体I的焊接部11外部，且第一结构体I的焊接部11的外表面成凸凹结构，第二结构体2的焊接部21的内表面与凸凹结构的外表面相配合且焊接在一起。
[0030]本发明的异性材质连接结构100通过凸凹结构的设置，增强了两种材质的结构体之间连接的可靠性，从而能够使该异性材质连接结构100能够满足在内压条件下的强度和气密性要求。
[0031]本发明中的凸凹结构可以是任何形式的凸凹结构，例如其可以由在第一结构体I的焊接部11的外表面上设置规则排列的凹陷结构构成，也可以由在第一结构体I的焊接部11的外表面上设置规则排列的凸起结构构成，凸起或凹陷结构的延伸方向与第一结构体I的焊接部11所在端部排列平行，可以增加两个结构体之间的结合强度，例如，凸起结构可以设为平行于第一结构体I的焊接部11所在端部排列的环形凸起结构12，该环形凸起结构12的数量可以根据结构件的尺寸、材质差异的程度、应用需求等确定，例如，可以是如图所示的3环。
[0032]本发明的异性材质连接结构100能够适用于各种材质以增加个材质之间的结合强度，尤其对于性质相差较大的金属材质更为适用，例如，可以适用与【背景技术】中提到的钛合金和不锈钢的连接，此时，可以讲第一结构体I的材质为不锈钢，第二结构体2的材质为钛合金，这样更有利于提高结合强度及气密性，且更有利于成形。
[0033]本发明提供的上述异性材质连接结构的形成方法，包括以下步骤:
[0034]SOl:采用构成第一结构体I的材质制成焊接部表面带有凸凹结构的预制块10 ;
[0035]S02:采用热等静压方法完成下述工作:
[0036]将用于形成第二结构体2的粉末材料烧结并使烧结产物的焊接部包覆焊接在预制块10的焊接部的外部，参见附图2，可以具体包括以下步骤:
[0037]S21:将预制块10装入包套3中；
[0038]S22:向包套3内填充用于形成第二结构体2的粉末材料4，并使粉末材料4流动将预制块10上的焊接部包覆；
[0039]S23:将包套3的上下盖焊接封装，然后在一定的压力、温度下完成热等静压成形过程，粉末材料4烧结，同时烧结产物的焊接部包覆焊接在了预制块10的焊接部的外部。
[0040]然后在进行步骤S03:采用机械方法削除多余的材料，得到附图2中虚线所示的由第一结构体I和第二结构体2连接形成的异性材质连接结构100。
[0041]当然，本发明中也可以采用其它的热等静压方法，例如无包套法等等，也能实现本发明的目的。
[0042]为了保证在步骤S03中异性材质连接结构与预制块10的同轴度可以在步骤S02增加在包套3的下盖外侧设置定位销5的步骤。
[0043]本发明的形成方法也同样适用于任何可以为热等静压烧结的材质，不同的材质的热等静压工艺，本领域的技术人员可以根据本领域的公知常识确定，例如，当第一结构体I的材质为钛合金，第二结构体2的材质为不锈钢时，步骤S02中热等静压方法的工艺可以为??温度850°C?950°C，压力140MPa?160MPa，保温2h?4h，具体的，例如可以是温度900°C，压力150MPa，保温3h，也可以是温度850°C，压力160MPa，保温3h，还可以是温度950°C，压力140MPa，保温4h，等等。
【主权项】
1.一种异性材质连接结构，包括第一结构体(I)和第二结构体(2)，其特征在于:所述第二结构体(2)的焊接部(21)包覆焊接在所述第一结构体(I)的焊接部(11)外部，且所述第一结构体(I)的所述焊接部(11)的外表面成凸凹结构，所述第二结构体(2)的所述焊接部(21)的内表面与所述凸凹结构的外表面相配合且焊接在一起。2.如权利要求1所述异性材质连接结构，其特征在于:所述凸凹结构由在所述第一结构体(I)的所述焊接部(11)的外表面上设置规则排列的凹陷结构构成。3.如权利要求1所述异性材质连接结构，其特征在于:所述凸凹结构由在所述第一结构体(I)的所述焊接部(11)的外表面上设置规则排列的凸起结构构成。4.如权利要求3所述异性材质连接结构，其特征在于:所述凸起结构为平行于所述第一结构体(I)的所述焊接部(11)所在端部排列的环形凸起结构(12)。5.如权利要求1至4中任一项所述异性材质连接结构，其特征在于:所述第一结构体(1)的材质和所述第二结构体(2)的材质均为金属。6.如权利要求5所述异性材质连接结构，其特征在于:所述第一结构体(I)的材质为不锈钢，所述第二结构体(2)的材质为钛合金。7.权利要求1至6中任一项所述异性材质连接结构的形成方法，其特征在于，包括以下步骤: 501:采用构成所述第一结构体(I)的材质制成焊接部表面带有凸凹结构的预制块(10)； 502:采用热等静压方法完成下述工作: 将用于形成所述第二结构体(2)的粉末材料烧结并使烧结产物的焊接部包覆焊接在所述预制块(10)的焊接部的外部； 503:采用机械方法削除多余的材料，得到由所述第一结构体(I)和所述第二结构体(2)连接形成的所述异性材质连接结构。8.如权利要求7所述形成方法，其特征在于，步骤S02具体包括以下步骤: 521:将所述预制块(10)装入包套(3)中； 522:向所述包套(3)内填充用于形成所述第二结构体(2)的粉末材料(4)，并使所述粉末材料(4)流动将所述预制块(10)上的焊接部包覆； S23:将所述包套(3)的上下盖焊接封装，然后在一定的压力、温度下完成热等静压成形过程，所述粉末材料(4)烧结，同时烧结产物的焊接部包覆焊接在了所述预制块(10)的焊接部的外部。9.如权利要求8所述形成方法，其特征在于:步骤S02还包括在所述包套(3)的下盖外侧设置定位销(5)的步骤，所述定位销(5)用于保证在步骤S03中所述异性材质连接结构与所述预制块(10)的同轴度。10.如权利要求8或9所述形成方法，其特征在于:所述第一结构体(I)的材质为钛合金，所述第二结构体(2)的材质为不锈钢，步骤S02中所述热等静压方法的工艺为:温度850°C ?％0°C，压力 140MPa ?I6OMPa,保温汍?4h。
【专利摘要】本发明公开了一种异性材质连接结构，包括第一结构体和第二结构体，其特征在于：所述第二结构体的焊接部包覆焊接在所述第一结构体的焊接部外部，且所述第一结构体的所述焊接部的外表面成凸凹结构，所述第二结构体的所述焊接部的内表面与所述凸凹结构的外表面相配合且焊接在一起。本发明还公开了上述异性材质连接结构的形成方法。本发明的异性材质连接结构的形成方法能够实现不锈钢与钛合金材料等性质相差较远的两种物质的无缝连接，本发明的异性材质连接结构能够满足在内压条件下的强度和气密性要求。
【IPC分类】B22F7/06
【公开号】CN105618764
【申请号】CN201410602043
【发明人】孙善秀, 刘文川, 徐铭, 王细波, 欧阳芙, 贺启林, 周炎
【申请人】北京宇航系统工程研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月31日