[发明专利]用于激光焊接Ⅳ型储氢瓶内胆的连接件

说明书

本发明公开了用于激光焊接Ⅳ型储氢瓶内胆的连接件，由具有高阻隔性透明材料制成，形状为圆环状结构，圆环状结构的最大外直径与被焊接内胆外直径一致，最小内径小于等于被焊接内胆内径，焊缝处厚度大于或等于被焊接内胆壁厚。圆环状结构截面形状为凸字形、倒梯形、矩形、倒三角、倒凸字形或工字形等结构，考虑了高阻隔性不透明高分子复合材料的阻隔性和激光对焊均性要求，在提高激光对焊焊缝质量均匀性的同时不降低焊缝阻隔性。同时还考虑了材料改性对激光焊接性能的影响，通过使用粘接剂、改性处理和加入吸收剂等，提升储氢瓶不透明内胆激光焊接强度和密封性，激光焊接后的储氢瓶不透明内胆外表面平整光滑无突起，便于后期内胆纤维缠绕工艺处理。

技术领域

本发明涉及高压储氢及高分子材料激光焊接成型领域，具体涉及用于激光焊接Ⅳ型储氢瓶内胆的连接件。

技术背景

氢气以其燃烧洁净度高、能量密度大的优势成为新能源产业的重要组成部分，其中气瓶储氢技术是发展氢气新能源的重要一环。气瓶储氢(压力储氢)技术在新能源汽车、管束储氢车等应用最为广泛。目前，气瓶储氢技术正朝着大容量高压高密度储氢方向发展，最前沿的储氢瓶是Ⅳ型储氢瓶。Ⅳ型储氢瓶中最重要的组成部分之一是塑料内胆。现有的Ⅳ型储氢瓶塑料内胆成型方法包括吹塑、滚塑、挤出+注塑+焊接成型。相比于吹塑、滚塑成型技术，挤出+注塑+焊接成型在储氢塑料内胆的成型中具有成型效率高、精度高、易成型复杂瓶口结构而被广泛研究。该综合技术的难点之一就是内胆的高效、高精度自动焊接。当前，针对Ⅳ型储氢瓶塑料内胆焊接最常用的焊接技术是激光焊接。激光焊接具有以下优势：(1)高效、周期短，适于大批量生产；(2)焊接质量高，密封性好；(3)可利用计算机实现自动化焊接；(4)能够进行异种聚合物的可靠焊接。

Ⅳ型储氢瓶内胆材料多为不透明材料，如以高密度聚乙烯(HDPE)或尼龙(PA)为主的复合材料，无法直接用于激光焊接。为解决激光焊接在保证材料阻隔性和强度的同时，无法直接焊接不透明内胆材料这一技术难题，针对50MPa以上高压大容量管束储氢瓶的需求，研制用于激光焊接Ⅳ型储氢瓶内胆的连接件迫在眉睫。

发明内容

本发明提出用于激光焊接Ⅳ型储氢瓶内胆的连接件，可解决高阻隔不透明材料激光对焊过程中激光无法均匀深入焊接界面的问题。相比于原有高压储氢瓶用塑料内胆激光对焊结构及工艺，本发明可为高压储氢瓶用塑料内胆高性能焊接提供更可靠、更均匀的焊接结构及方式。

本发明技术方案是：用于激光焊接Ⅳ型储氢瓶内胆的连接件，由具有高阻隔性透明材料制成，形状为圆环状结构，圆环状结构的最大外直径与被焊接内胆外直径一致，最小内径小于等于被焊接内胆内径，焊缝处厚度大于或等于被焊接内胆壁厚。

本发明用于激光焊接Ⅳ型储氢瓶内胆的连接件，圆环状结构截面优选类凸字形截面，即为凸字形截面，用以延长气体泄露路径进而提高阻隔性。凸字形截面上端两侧端面分别与内胆端面紧密接触，便于激光焊接；凸字形截面下端用于支撑、导向并可延长气体渗漏路径长度。

本发明用于激光焊接Ⅳ型储氢瓶内胆的连接件，所述连接件结构与内胆焊接的连接方式为：连接件为一个透明凸字形截面连接件，左右两端两直径尺寸较小圆环外表面与储氢瓶不透明内胆内表面配合，起到激光焊接两段储氢瓶不透明内胆的定位作用。中间直径尺寸较大的大圆环，其两侧端面与储氢瓶不透明内胆端面紧密贴合，利于激光焊接，大圆环外表面直径尺寸与储氢瓶不透明内胆直径尺寸相同，焊接后的储氢瓶不透明内胆外表面平整光滑无明显凸起，便于下一步储氢瓶内胆纤维缠绕加工。

所述用于激光焊接Ⅳ型储氢瓶内胆的连接件的成型工艺采用沿轴向变直径挤出或者注塑成型工艺。