[發明專利]一種用于弧形壁板立式裝配對接縱焊縫焊接裝置

有效

• 申請號: 201710786314.2
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107570860B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 王國慶;馬建波;田志杰;郝云飛;厲曉笑;劉西偉;劉昀;張仲寶;杜憲策;賈文英
• 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: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

一種用于弧形壁板立式裝配對接縱焊縫焊接裝置，涉及航天產品加工工藝裝備及定位領域；包括伺服電機、橫向調節絲杠、旋轉平臺、固緊工裝、頭端固緊機構、升降電機、立柱、尾段固緊機構、床身、床身調節器；床身調節器固定安裝在床身的底部；橫向調節絲杠固定安裝在床身的上表面；伺服電機的輸出端與橫向調節絲杠的軸向一端固定連接；旋轉平臺固定安裝在橫向調節絲杠的上端；被焊接工件固定安裝在旋轉平臺的上表面；固緊工裝沿軸向固定安裝在焊接工件的軸心位置；升降電機固定安裝在立柱前段的內部；本發明通過設計箱體筒段弧形壁板之間的連接接頭結構形式，使連接接頭更適應攪拌摩擦焊接工藝，設計專用的焊接工裝，保證焊前裝配和焊接質量。

技術領域

本發明涉及一種航天產品加工工藝裝備及定位領域，特別是一種用于弧形壁板立式裝配對接縱焊縫焊接裝置。

背景技術

推進劑貯箱是運載火箭的燃料貯箱，其直徑大，材料薄(3.7mm--7mm)，結構剛性弱。貯箱一般由前、后短殼，前、后底，箱體筒段等結構件組合焊接而成。每個箱體筒段均包含有三條連接三塊弧形壁板的筒段縱縫焊縫結構，結構材料為鋁合金。

多年來，我國在貯箱筒段縱縫的焊接中多采用熔焊方法，由于貯箱筒段結構材料屬于高強鋁合金，采用熔焊方法會帶來許多不利影響，如熔焊焊接缺陷、焊后殘余應力和焊接變形往往影響貯箱的質量和可靠性；熔焊接頭強度系數較低，須通過增大厚度補償，無形中降低了貯箱荷重比。

攪拌摩擦焊接技術是英國焊接研究所1991年發明的一種固相連接新技術，其基本原理如圖4所示。高速旋轉的攪拌頭扎入工件后沿焊接方向運動，在攪拌頭與工件接觸部位產生摩擦熱，使其附近金屬形成塑性軟化層，軟化層在攪拌頭旋轉的作用下填充攪拌針后方所形成的空腔，并在軸肩與攪拌針的攪拌及擠壓作用下實現材料連接的固相焊接方法。與傳統熔焊相比具有接頭質量高、變形小、缺陷少、綠色無污染等優點，在航空航天、造船、機車車輛制造等領域具有廣闊的應用前景。我國近年來深入理解了攪拌摩擦焊接基本原理，分析了典型鋁合金的攪拌摩擦焊接頭組織特點，并開展了平板對接等相關試驗，為攪拌摩擦焊技術應用于實際工程領域奠定了基礎。有數據表明，采用攪拌摩擦焊焊接的接頭強度可以超過330MPa，接頭缺陷和變形顯著降低，極大增強貯箱的可靠性。

目前我國攪拌摩擦焊接技術常見應用于平板對接、非密封結構件連接等產品的生產中，對于大型、薄壁、圓筒形縱向焊縫的應用還相對較少。為了保證貯箱箱體筒段縱縫的攪拌摩擦焊接質量，必須從原材料、工藝裝備、焊接過程控制、焊后檢測以及焊接缺陷修補等環節嚴格控制，選擇合理的焊接工藝參數，確保航天產品最終滿足設計要求。

攪拌摩擦焊屬于較精密焊接，焊接過程中不添加金屬和焊絲，因此對焊接裝配精度要求較高，盡量實現無間隙裝配，最大工件間隙不能大于0.2mm(與厚度有關系，但一般要求小于0.3mm)。攪拌摩擦焊接開始時，攪拌頭需要扎入對接工件對縫處，會造成對接面間隙進一步加大，對接面間隙較大時，容易產生孔洞、表面犁溝等致命缺陷，因此對攪拌摩擦焊被焊工件對接面間隙的控制是一個非常重要的內容。

國內目前尚沒有一種可用貯箱箱體筒段縱縫采用攪拌摩擦焊接時起定位支撐壓緊作用的工藝裝備，因此需開發一種用于貯箱箱體筒段縱縫裝配間隙能夠滿足攪拌摩擦焊接要求的裝置。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種用于弧形壁板立式裝配對接縱焊縫焊接裝置，通過設計箱體筒段弧形壁板之間的連接接頭結構形式，使連接接頭更適應攪拌摩擦焊接工藝，設計專用的焊接工裝，保證焊前裝配和焊接質量。

本發明的上述目的是通過如下技術方案予以實現的：