[發明專利]修補運載火箭貯箱攪拌摩擦焊焊縫缺陷的裝置及方法

有效

• 申請號: 201210084904.8
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN102581476A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 趙衍華;白景彬;郝云飛;郭剛;杜憲策;羅軍;朱平萍
• 申請（專利權）人: 首都航天機械公司;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26;B23K20/24
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 莫丹

1.一種修補運載火箭貯箱攪拌摩擦焊焊縫缺陷的補焊攪拌頭，該補焊攪拌頭包括攪拌針夾持結構(1)，以及與攪拌針夾持結構(1)端部通過螺紋連接的攪拌針(2)；其特征在于：

所述的攪拌針夾持結構(1)的軸肩部分端面為內凹的斜面(5)，傾斜角度在5～15°；在該斜面(5)上開設兩個同心圓環形凹槽(3，4)，凹槽(3，4)的深度為1.2～1.5mm，寬度為1.5～2.0mm；

所述的攪拌針(2)的前部為圓錐螺紋結構，在該圓錐螺紋的圓周間隔開設3個螺旋凹槽(7)；該螺旋凹槽(7)的母線方向與攪拌針軸線方向夾角為35～45°，螺旋凹槽(7)的根部半徑為1～2mm，深度為1～2mm。

2.根據權利要求1所述的一種修補運載火箭貯箱攪拌摩擦焊焊縫缺陷的補焊攪拌頭，其特征在于：所述的攪拌針夾持機構(1)的軸肩部分端面外緣結構為倒圓角結構(8)，其半徑R為0.5～1.0mm。

3.根據權利要求1所述的一種修補運載火箭貯箱攪拌摩擦焊焊縫缺陷的補焊攪拌頭，其特征在于：所述的攪拌針夾持機構(1)軸肩部分端面的兩個同心圓環形凹槽(3，4)，它們的徑向間隔在1～2mm。

4.根據權利要求1所述的一種修補運載火箭貯箱攪拌摩擦焊焊縫缺陷的補焊攪拌頭，其特征在于：所述的攪拌針(2)的前部圓錐螺紋結構端面為平面結構(6)，圓錐角度在15～20°。

5.根據權利要求1所述的一種修補運載火箭貯箱攪拌摩擦焊焊縫缺陷的補焊攪拌頭，其特征在于：所述的攪拌針(2)的前部圓錐螺紋方向和螺旋凹槽方向均為左旋。

6.一種采用權利要求1～5所述的任意一種補焊攪拌頭的修補運載火箭貯箱攪拌摩擦焊焊縫缺陷的方法，其中貯箱焊接采用攪拌摩擦焊；設定焊縫的焊接起始點為A點，焊縫的焊接終點為C點；在實際攪拌摩擦焊接過程中，在A點至C點之間的某處B點攪拌針折斷，使得焊縫產生了“匙孔型”缺陷，需要修補焊縫；其特征在于：該所述的修補焊縫方法包括如下步驟：

(a)首先對折斷在攪拌摩擦焊焊縫B點處的攪拌針進行手工挖排；

(b)然后對焊縫B點進行固相填充，即采用與貯箱母材相同牌號、相同狀態的焊絲或填充材料填充到攪拌針折斷處B點留下的“匙孔型”缺陷，并將焊絲或填充材料壓實；

(c)采用補焊攪拌頭，從攪拌針折斷處B點填充完焊絲或填充材料的區域中心開始攪拌摩擦焊接，直至焊接到設定的焊接終點C點；補焊攪拌頭旋轉速度為600～850r/min，焊接速度為120～250mm/min。

(d)然后繼續采用補焊攪拌頭，從焊接起始點A點重新攪拌摩擦焊接一遍焊縫，直至焊接到焊接終點C點；補焊攪拌頭旋轉速度為600～850r/min，焊接速度為120～250mm/min。

7.根據權利要求6所述的一種修補運載火箭貯箱攪拌摩擦焊焊縫缺陷的方法，其特征在于：步驟(a)所述的折斷在攪拌摩擦焊縫B點處的攪拌針進行手工挖排，具體為：

首先對發生攪拌針折斷的攪拌摩擦焊焊縫進行X射線探傷，找出攪拌針折斷的準確位置；

然后采用氣動凸輪銑刀，以折斷攪拌針為中心沿攪拌摩擦焊焊接方向，在焊縫正面挖去折斷攪拌針上層的焊縫金屬，直至露出折斷的攪拌針；

最后將折斷的攪拌針從焊縫中剔除。

8.根據權利要求6所述的一種修補運載火箭貯箱攪拌摩擦焊焊縫缺陷的方法，其特征在于：所采用的補焊攪拌頭的攪拌針夾持結構(1)軸肩部分直徑和攪拌針(2)根部直徑均大于發生折斷的攪拌頭的軸肩部分直徑和攪拌針直徑。

9.根據權利要求6所述的一種修補運載火箭貯箱攪拌摩擦焊焊縫缺陷的方法，其特征在于：所述的補焊攪拌頭末端距離焊縫背部剛性墊板的距離增大到0.30～0.35mm。

10.根據權利要求6所述的一種修補運載火箭貯箱攪拌摩擦焊焊縫缺陷的方法，其特征在于：所述的貯箱為8～10mm厚鋁合金。