[发明专利]一种采用激光成型的压差式阻隔结构及加工方法

权利要求书

1.一种采用激光成型的压差式阻隔结构，其特征在于，包含：膜片(2)、上挡圈(3)、下挡圈(1)；上挡圈(3)和下档圈(1)均为环形结构，共同压住膜片(2)的边缘；膜片(2)为反拱型结构，在拱内侧采用激光刻蚀加工十字型减弱槽；上挡圈(3)和下挡圈(1)与管路连接面设置密封槽，安装密封结构。

2.根据权利要求1所述的一种采用激光成型的压差式阻隔结构，其特征在于，上挡圈(3)和下挡圈(1)与膜片(2)采用电子束焊接成为整体。

3.根据权利要求2所述的一种采用激光成型的压差式阻隔结构，其特征在于，上挡圈(3)、下挡圈(1)与膜片(2)均采用不锈钢316L材料。

4.根据权利要求3所述的一种采用激光成型的压差式阻隔结构，其特征在于，膜片(2)的初始参数通过经验公式计算得到，初试参数包括膜片(2)的厚度、起拱高度、刻痕剩余厚度；经验公式如下：

失稳压力

式中，K₁为材料常数，A、B均为经验参数，A＝21，B＝0.304；S₀为膜片厚度，H为起拱高度，d为起拱直径；

通过有限元非线性稳定性分析进一步计算得到膜片参数，将材料非线性、刻痕剩余厚度、几何初始缺陷作为膜片设计参数进行有限元分析；通过有限元仿真分析的多轮迭代，从分析结果中得到最优的膜片设计参数，以此膜片设计参数为最终膜片尺寸，进行压差式阻隔结构的工艺试验验证。

5.一种采用激光成型的压差式阻隔结构的加工方法，其特征在于，包括步骤如下：

(1)计算膜片参数；

(2)选取膜片材料，加工膜片，膜片成型步骤包括原材料剪裁、线切割、液压起拱、激光加工减弱槽；

(3)加工上下挡圈；

(4)将上、下挡圈和膜片焊接为整体。

6.根据权利要求5所述的一种采用激光成型的压差式阻隔结构的加工方法，其特征在于，步骤(1)的具体方法为：

根据设计指标要求，采用经验公式的方法，初步估算膜片的基本设计参数，包括厚度、起拱高度、刻痕剩余厚度，再采用有限元非线性稳定性分析方法，进行仿真分析迭代，根据仿真结果，选取最优的膜片设计参数，开展工艺试验验证。

7.根据权利要求6所述的一种采用激光成型的压差式阻隔结构的加工方法，其特征在于，步骤(2)中，膜片材料选取不锈钢材料。

8.根据权利要求7所述的一种采用激光成型的压差式阻隔结构的加工方法，其特征在于，步骤(2)中，原材料剪裁：要求同一批膜片取自同一张金属带材，根据尺寸规格剪裁出一定规格尺寸的方形金属片；

线切割：将剪裁后的金属材料采用线切割加工成设定直径的圆形金属片；

液压起拱：将切割后的圆形膜片安装到起拱工装上，对起拱工装加载至设定的液压，使膜片起拱到设计高度，稳定10min，卸去起拱压力；

激光加工减弱槽：将膜片固定在激光加工设备上，对膜片进行刻痕的加工，加工的刻痕形式为十字型刻痕；

刻痕剩余厚度测量：采用光学设备，对刻痕深度进行测量，选取深度值最大、最小值的加工件，进行批次抽典试验进行验证。

9.根据权利要求8所述的一种采用激光成型的压差式阻隔结构的加工方法，其特征在于，步骤(3)中，上、下挡圈采用机加成型，上、下挡圈的表面一侧为密封面，另一侧与膜片(2)接触，上、下挡圈的表面粗糙度不低于0.8。

10.根据权利要求9所述的一种采用激光成型的压差式阻隔结构的加工方法，其特征在于，步骤(4)的具体方法为：

将膜片与挡圈结构对中安装在焊接工装结构上，轴向施加一定的预紧力作用，在确定安装到位后，设置焊接电流、焊接速率，对结构进行整体焊接。