[發明專利]火箭發動機噴管的偏芯TIG焊接方法

有效

• 申請號: 201210432070.5
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN102974926A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 高鳳林;孔兆財;鄒鶴飛;孫秀京;孫敏力;周國柱;趙鳳英
• 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: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K37/04
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 莫丹

技術領域

本發明涉及產品焊接技術，具體涉及一種火箭發動機噴管的偏芯TIG焊接方法。

背景技術

隨著國家隊北斗、鑫諾等批產衛星發射需求的迅猛增加和未來大推力火箭的承載發射能力大幅度提高的強力需求，對火箭發動機可靠性和生產制造能力與效率的增加極為緊迫。大量的需求與生產制造能力已成為能力提升制約的瓶頸，急需解決生產能力的制約提高生產效率和制造能力。

目前火箭發動機的螺旋管束式噴管延伸段作為火箭發動機產生推力的重要部件，由數百根變截面方管1組成，如圖1所示，該方管壁厚為0.1~0.8mm，材料為高溫合金，整個延伸段的焊縫為900~1700m。該產品在生產過程中存在以下技術難點：（1）方管壁厚薄，易焊透；（2）螺旋管變化曲率變化大；（3）焊接任務量大，單臺噴管延伸段產生焊縫全長900~1700m；（4）焊接易變形、易氧化，由于產品型面對產品產生的推力有重要作用，因此對產品型面要求嚴格、控制高；（5）結構復雜，外輪廓屬于空間曲面結構。

針對上述螺旋管束式噴管延伸段技術難點，難以通過現有的產品裝配工藝方法裝配出合格的螺旋管束式噴管延伸段，必須開發新的產品裝配方式和焊接加工手段，提升產品的焊接工藝可操作性和實用性，提高產品的生產效率。如圖3所述，正常TIG焊接方法在管束式焊接過程中造成方管焊透、焊漏，且焊接表面易發生氧化和變形大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種火箭發動機噴管的偏芯TIG焊接方法，該工藝方法簡單、可靠性高、產品質量穩定、生產效率高。

實現本發明目的的技術方案：一種火箭發動機噴管的偏芯TIG焊接方法，其包括如下步驟：

（a）將200~400根壁厚在0.1~0.8mm方管的兩端分別固定在預緊反變形裝配胎上下兩端；所述的預緊反變形裝配胎由上至下分為若干段，放置在活動托盤上；

（b）旋轉活動托盤，使得預緊反變形裝配胎上端的若干段產生旋轉，而預緊反變形裝配胎下端的其余段產生逆向旋轉；通過預緊反變形裝配胎上下段不同方向旋轉，逐步對方管進行緊固，保證方管間裝配間隙小于0.5mm；

（c）使用卡箍固定步驟（b）中已經緊固的方管，開始氬弧焊焊接相鄰方管；焊接時，焊槍保護噴管內夾持的鎢極為偏心鎢極，偏心角度控制在δ=1°~15°；焊接電流控制在8~40A，氬氣流量為2~15L/min，焊接速度控制在1.0~5.5mm/s。

如上所述的一種火箭發動機噴管的偏芯TIG焊接方法，其所述的預緊反變形裝配胎由上至下分為5~6段。

如上所述的一種火箭發動機噴管的偏芯TIG焊接方法，其所述的旋轉活動托盤，使得預緊反變形裝配胎上端的2~3段產生順時針旋轉，而預緊反變形裝配胎下端的4~3段產生逆時針旋轉。

本發明的效果在于：本發明所述的火箭發動機噴管的偏芯TIG焊接方法，其通過偏芯TIG焊接技術焊接管束式噴管延伸段，產品外觀質量合格，不發生氧化，變形小、且不易出現焊透、焊漏等缺陷，大幅度提高產品的焊接質量和可靠性，提升產品的生產效率。通過預緊反變形裝配胎的上下段不同方向的旋轉，使方管內壁緊貼裝配胎，易于導出焊接熱量，同時形成穩定可靠的內壁型面。

附圖說明

圖1為原焊接裝配胎結構示意圖；

圖2為預緊反變形裝配胎結構示意圖；

圖3為正常TIG焊槍鎢極示意圖；

圖4為偏芯TIG焊槍鎢極示意圖；

圖中：1.方管；2.焊接裝配胎；3.固定托盤；4.活動托盤；5.預緊反變形裝配胎；6.焊槍體；7.焊槍保護噴管；8.鎢極；9.偏心鎢極。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明所述的一種火箭發動機噴管的偏芯TIG焊接方法作進一步詳細描述。

實施例1

本發明所述的一種火箭發動機噴管的偏芯TIG焊接方法，其包括如下步驟：

（a）如圖1所示，將300根壁厚在0.5mm方管1的兩端分別固定在預緊反變形裝配胎5上下兩端；所述的預緊反變形裝配胎5由上至下分為6段，放置在活動托盤4上；

（b）旋轉活動托盤4，使得預緊反變形裝配胎5上端的3段產生順時針旋轉，而預緊反變形裝配胎下端的3段產生逆時針旋轉；通過預緊反變形裝配胎5上下段不同方向旋轉，逐步對方管2進行緊固，保證方管2間裝配間隙小于0.5mm；