聚酰胺滤芯防焊接毛刺脱落结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种摩擦焊和超声波焊接的聚酰胺滤芯，尤其涉及聚酰胺滤芯的摩擦焊加工结构。


背景技术：

2.近年来，某柴油滤清器产品近年来不断发生手打泵弹片卡滞失效的现象，造成无法泵油，导致发动机无法正常启动的故障。
3.经拆解故障柴油滤清器分析，发现卡滞物为白色塑料块，使弹片无法密封或密封不严，造成车辆发动机加不上油，车打不着。
4.经分析白色塑料块是滤芯焊接过程中产生的毛刺脱落造成的，滤芯焊接材料为聚酰胺，焊接毛刺产生于滤芯的内芯和外芯组合时摩擦焊工序及滤芯与法兰组装时的超声波焊工序。其中，滤芯内芯和外芯组合时摩擦焊在滤芯内部产生的毛刺，是形成产生白色塑料块卡滞物的主要原因。
5.由于特殊的结构及焊接工艺，造成内芯与外芯焊接过程中产生的毛刺无法清理，毛刺问题如不解决，滤清器产品质量存在重大隐患。
6.要解决摩擦焊产生的毛刺造成手打泵弹片卡滞的问题，就需要研究改进滤芯的内芯和外芯的焊接处的结构。
7.如图1和图2所示，现有技术中，内芯1主体部分套在外芯2内部，内芯1底端设有环形底板3，环形底板3的材质为聚酰胺；环形底板3的径向外端部设有台阶，台阶包括底阶4和与底阶4一体相连的顶阶5，底阶4厚3毫米，顶阶5底端向下与底阶4一体相连，顶阶5厚2毫米，台阶共厚5毫米。顶阶5位于底阶4的径向内侧，顶阶5的径向外侧壁垂直于底阶4顶面。外芯2的周向侧壁的底端与底阶4相焊接，顶阶5的周向侧壁与外芯2的周向内壁之间具有较小的间隙，将该间隙称为内间隙6。
8.研究分析决摩擦焊产生形成毛刺（毛刺进入燃油是手打泵弹片卡滞失效的原因）的机理，得到如下结论：外芯2的周向侧壁的底端（也是聚酰胺材质）与底阶4顶面相接处为焊接部位，外芯2周向侧壁的底端与底阶4在焊接时相对旋转，产生高温使聚酰胺材料融化。部分熔化材料沿径向向外侧流动，在外芯2的周向侧壁的底端外侧冷却形成焊瘤，突起的焊瘤尖部形成外毛刺（外毛刺也是毛刺，是摩擦焊接中的常规现象，图未示外毛刺）。另一部分熔化材料沿所述内间隙6上升至顶阶5上方，具体是顶阶5顶面与外芯2周向侧壁的结合部位，冷却固化后形成内毛刺7。
9.外毛刺和内毛刺7为突出结构，在机动车行驶中的振动作用以及柴油冲击的作用下，可能会发生松动和脱落，脱落后的毛刺进入燃油，最终导致手打泵弹片卡滞失效。
10.本发明的设计理念，是提供焊接时容纳熔化材料的空间，使熔化材料难以向外流动形成外毛刺，也不会沿内间隙6上升形成内毛刺7。


技术实现要素：

11.本实用新型的目的在于提供一种聚酰胺滤芯防焊接毛刺脱落结构，解决摩擦焊产生的毛刺造成手打泵弹片卡滞的问题。
12.为实现上述目的，本实用新型提供了一种聚酰胺滤芯防焊接毛刺脱落结构，聚酰胺滤芯包括内芯和外芯，内芯套设于外芯内，内芯底端连接有环形底板，环形底板的径向外端部设有台阶，台阶包括底阶和与底阶一体相连的顶阶，顶阶位于底阶的径向内侧，外芯的周向侧壁的底端与底阶相焊接，顶阶的周向侧壁与外芯的周向侧壁的内表面之间具有间隙，将该间隙称为内间隙，将底阶顶面与外芯周向侧壁相焊接处称为焊接部；
13.台阶处设有与焊接部相连的容纳槽，容纳槽用于容纳摩擦焊接时熔化的焊接材料。
14.容纳槽的结构是：底阶顶面由径向外侧向径向内侧线性降低形成第一倾斜面，第一倾斜面底端部与顶阶的径向外侧壁之间围成所述容纳槽。
15.以径向外向为外向，以径向内向为内向；
16.容纳槽的结构是：顶阶径向外侧壁由其顶端向其底端线性向内倾斜，形成第二倾斜面，第二倾斜面以及底阶顶面的内端部之间围成所述容纳槽。
17.第二倾斜面11与竖向铅垂线的夹角α为15
±1°
。
18.本实用新型具有如下的优点：
19.以往内芯的焊接部没有容纳槽，摩擦焊接时熔化的聚酰胺无处容纳，自然会向径向内侧和外侧流动，从而产生外毛刺和内毛刺。本实用新型设置了容纳槽并与焊接部相连，提供了容纳熔化的聚酰胺的空间，焊接面处熔化的聚酰胺除了将底阶和外芯周向侧壁焊接在一起之外，多余的熔化的聚酰胺流入容纳槽中，没有聚酰胺向径向内侧或外侧流出，熔化的聚酰胺在容纳槽中冷却凝固后与焊接面凝固的聚酰胺连为一体，既增强了焊接的牢固程度，又避免产生外毛刺和内毛刺，进而避免外毛刺和内毛刺脱落后进入燃油、造成手打泵弹片卡滞的问题。
20.第一倾斜面也是与外芯的周向侧壁底面之间的焊接面，由于第一倾斜面外高内低，因而外芯的周向侧壁底面接触不到第一倾斜面的较低处就会被较高处所支撑，这样就在容纳槽处形成空腔，能够容纳焊接时熔化的的聚酰胺。
21.由于第二倾斜面底端向倾斜，因而内间隙形成上小下大的结构，内间隙底部较大的区域形成容纳槽。现有技术中内间隙因为很小，因此熔化的聚酰胺很容易由内间隙向上流至顶阶顶面外端，冷却凝固后形成内毛刺。本实施例则通过容纳槽（容纳槽是指单独考虑台阶结构时的结构，当外芯的周向侧壁与台阶结构相配合时形成内间隙时，容纳槽与内间隙指代的实际是同一处空间）大幅扩大了内间隙的容纳空间，能够容纳熔化的聚酰胺，使其不会上升或外溢，从而避免形成内毛刺和外毛刺。
附图说明
22.图1是现有柴油滤清器滤芯的结构示意图；
23.图2是图1中a处的放大图；
24.图3是实施例一中台阶处的放大结构示意图；
25.图4是实施例二中台阶处的放大结构示意图。
具体实施方式
26.本实用新型以聚酰胺滤芯的径向外向为外向，以聚酰胺滤芯的径向内向为内向。
27.如图1至图4所示，本实用新型的聚酰胺滤芯防焊接毛刺脱落结构，聚酰胺滤芯包括内芯1和外芯2，内芯1套设于外芯2内，内芯1底端连接有环形底板3，环形底板3的径向外端部设有台阶，台阶包括底阶4和与底阶4一体相连的顶阶5，顶阶5位于底阶4的径向内侧，外芯2的周向侧壁的底端向下与底阶4相焊接，顶阶5的周向侧壁与外芯2的周向侧壁的内表面之间具有间隙，将该间隙称为内间隙6，将底阶4顶面与外芯2周向侧壁相焊接处称为焊接部8；环形底板3和顶阶5的周向侧壁的材质均为聚酰胺；
28.台阶处设有与焊接部8相连的容纳槽9，容纳槽9用于容纳摩擦焊接时熔化的焊接材料（即聚酰胺）。
[0029] 以往内芯1的焊接部8没有容纳槽9，摩擦焊接时熔化的聚酰胺无处容纳，自然会向径向内侧和外侧流动，从而产生外毛刺和内毛刺7。本实用新型设置了容纳槽9并与焊接部8相连，提供了容纳熔化的聚酰胺的空间，焊接面处熔化的聚酰胺除了将底阶4和外芯2周向侧壁焊接在一起之外，多余的熔化的聚酰胺容纳在容纳槽9中，没有聚酰胺向径向内侧或外侧流出，熔化的聚酰胺在容纳槽9中冷却凝固后与焊接面凝固的聚酰胺连为一体，既增强了焊接的牢固程度，又避免产生外毛刺和内毛刺7，进而避免外毛刺和内毛刺7脱落后进入燃油、造成手打泵弹片卡滞的问题。
[0030]
实施例一
[0031]
如图3所示，并参考图1和图2，本实施例中容纳槽9的结构是：
[0032]
底阶4顶面由径向外侧向径向内侧线性降低形成第一倾斜面10，第一倾斜面10底端部与顶阶5的径向外侧壁之间围成所述容纳槽9。
[0033]
第一倾斜面10也是与外芯2的周向侧壁底面之间的焊接面，由于第一倾斜面10外高内低，因而外芯2的周向侧壁底面接触不到第一倾斜面10的较低处就会被较高处所支撑，这样就在容纳槽9处形成空腔，能够容纳焊接时熔化的的聚酰胺。
[0034] 本实施例中，底阶4径向外端的厚度与现有技术一样是3毫米，底阶4径向内端的厚度为2毫米。除了第一倾斜面10的变化外，与以往相比没有其他结构变化，可在现有产品的基础上进行改造，结构变动小但收效明显。
[0035]
实施例二
[0036]
如图4所示，并参考图1和图2，本实施例中容纳槽9的结构是：
[0037]
以径向外向为外向，以径向内向为内向；容纳槽9的结构是：顶阶5径向外侧壁由其顶端向其底端线性向内倾斜，形成第二倾斜面11，第二倾斜面11以及底阶4顶面的内端部之间围成所述容纳槽9。具体的，第二倾斜面11与竖向铅垂线的夹角α优选为15
±1°
（包括两端值）。
[0038]
由于第二倾斜面11底端向倾斜，因而内间隙6形成上小下大的结构，内间隙6底部较大的区域形成容纳槽9。现有技术中内间隙6因为很小，因此熔化的聚酰胺很容易由内间隙6向上流至顶阶5顶面外端，冷却凝固后形成内毛刺7。本实施例则通过容纳槽9（容纳槽9是指单独考虑台阶结构时的结构，当外芯2的周向侧壁与台阶结构相配合时形成内间隙6时，容纳槽9与内间隙6指代的实际是同一处空间）大幅扩大了内间隙6的容纳空间，能够容纳熔化的聚酰胺，使其不会上升或外溢，从而避免形成内毛刺7和外毛刺。
[0039]
当然，实施例一和实施例二的结构可以综合在一起，即底阶4顶面外高内低形成第一倾斜面10，顶阶5径向外侧壁由其顶端向其底端线性向内倾斜，形成第二倾斜面11，这样容纳槽9的容量将更大，能够容纳更多的熔化的聚酰胺。
[0040]
采用实施例一和/或实施例二的结构，在将聚酰胺滤芯的外芯2和内芯1通过摩擦焊焊接在一起时，熔化的聚酰胺容纳在容纳槽9中，防止熔化的聚酰胺因无处容纳而上升或外溢，进而避免形成外毛刺和内毛刺7，也可以理解为熔化的聚酰胺只在容纳槽9中形成毛刺，而此处毛刺被容纳槽9的槽壁以及外芯2的周向侧壁所围护，不会脱落进入燃油（柴油）中，也就不会导致手打泵弹片卡滞失效。
[0041]
以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.聚酰胺滤芯防焊接毛刺脱落结构，聚酰胺滤芯包括内芯和外芯，内芯套设于外芯内，内芯底端连接有环形底板，环形底板的径向外端部设有台阶，台阶包括底阶和与底阶一体相连的顶阶，顶阶位于底阶的径向内侧，外芯的周向侧壁的底端与底阶相焊接，顶阶的周向侧壁与外芯的周向侧壁的内表面之间具有间隙，将该间隙称为内间隙，将底阶顶面与外芯周向侧壁相焊接处称为焊接部；其特征在于：台阶处设有与焊接部相连的容纳槽，容纳槽用于容纳摩擦焊接时熔化的焊接材料。2.根据权利要求1所述的聚酰胺滤芯防焊接毛刺脱落结构，其特征在于：容纳槽的结构是：底阶顶面由径向外侧向径向内侧线性降低形成第一倾斜面，第一倾斜面底端部与顶阶的径向外侧壁之间围成所述容纳槽。3.根据权利要求1所述的聚酰胺滤芯防焊接毛刺脱落结构，其特征在于：以径向外向为外向，以径向内向为内向；容纳槽的结构是：顶阶径向外侧壁由其顶端向其底端线性向内倾斜，形成第二倾斜面，第二倾斜面以及底阶顶面的内端部之间围成所述容纳槽。4.根据权利要求3所述的聚酰胺滤芯防焊接毛刺脱落结构，其特征在于：第二倾斜面与竖向铅垂线的夹角α为15
±1°
。

技术总结
本实用新型公开了一种聚酰胺滤芯防焊接毛刺脱落结构，包括内芯和外芯，内芯的环形底板的径向外端部设有台阶，台阶包括底阶和顶阶，顶阶位于底阶的径向内侧，外芯的周向侧壁的底端与底阶相焊接，顶阶的周向侧壁与外芯的周向侧壁的内表面之间具有间隙，将该间隙称为内间隙，将底阶顶面与外芯周向侧壁相焊接处称为焊接部；台阶处设有与焊接部相连的容纳槽，容纳槽用于容纳摩擦焊接时熔化的焊接材料。容纳槽与焊接部相连，焊接面处多余熔化的聚酰胺流入容纳槽中，防聚酰胺外溢；聚酰胺在容纳槽中冷却凝固后与焊接面凝固的聚酰胺连为一体，增强了焊接的牢固程度，又避免产生内、外毛刺，避免毛刺脱落后进入燃油造成手打泵弹片卡滞的问题。的问题。的问题。


技术研发人员：肖迪 茹卫臣 陈曙光 梁海彬
受保护的技术使用者：平原滤清器有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/6/27