[發(fā)明專(zhuān)利]一種箱體結(jié)構(gòu)回型焊縫的電子束焊接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910149250.4
• 申請(qǐng)日: 2019-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109865929B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙桐;唐振云;毛智勇;張?zhí)?/a>;李凱;林波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)航空制造技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): B23K15/00
• 分類(lèi)號(hào): B23K15/00;B23K15/04
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1.一種箱體結(jié)構(gòu)回型焊縫的電子束焊接方法，采用定槍式電子槍?zhuān)涮卣髟谟冢龊附臃椒òǎ?/p>

將箱體結(jié)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)軸裝配在轉(zhuǎn)臺(tái)的三爪卡盤(pán)上，所述轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸沿A方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸沿X方向或Y方向中的任意一個(gè)方向平移，電子束與X方向處于一個(gè)二維平面內(nèi)時(shí)，Y方向則垂直于該二維平面；

所述箱體結(jié)構(gòu)的回型焊縫劃分出4個(gè)平直段和4個(gè)圓角段，其中，每?jī)蓚€(gè)平直段間隔一個(gè)圓角段，所述回型焊縫的焊接起始點(diǎn)從平直段或者圓角段開(kāi)始，在進(jìn)行平直段焊接時(shí)，將所述箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行勻速平移，在進(jìn)行圓角段焊接時(shí)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)所述箱體結(jié)構(gòu)按照預(yù)設(shè)要求在X方向或Y方向中的任意一個(gè)方向進(jìn)行變速平移，同時(shí)所述轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)所述箱體結(jié)構(gòu)沿A方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制其實(shí)際焊接速度，使圓角段的焊接速度與平直段的焊接速度相當(dāng)，將箱體結(jié)構(gòu)的整體焊縫勻速焊接完成；

其中，實(shí)現(xiàn)圓角段焊接時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)所述箱體結(jié)構(gòu)做變速平移的移動(dòng)距離x為：

當(dāng)時(shí)，x＝l-AB·cos(m+a)；

當(dāng)時(shí)，

式中，A點(diǎn)為箱體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸，B為某一圓角段的圓心，AB的長(zhǎng)度為箱體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸與圓角段圓心B點(diǎn)的實(shí)際距離，AB與X方向的夾角為m，a為AB線段以A點(diǎn)為圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，l為圓角段圓心B在X方向上的投影距離；

焊縫距電子槍的距離h與時(shí)間的變化關(guān)系為：

式中，H₁為第一段平直段焊縫距電子槍的距離，v為焊接速度，t為轉(zhuǎn)過(guò)a 角度的時(shí)間，r為圓角段半徑；

電子束焊接工藝參數(shù)包括，加速電壓、聚焦電流、焊接束流和焊接速度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的箱體結(jié)構(gòu)回型焊縫的電子束焊接方法，其特征在于，所述平直段的焊接方法為：基于每段平直段與電子槍的不同距離，以及每段平直段長(zhǎng)度，通過(guò)調(diào)整電子束焊接工藝參數(shù)，將所有平直段均構(gòu)建出相同的焊縫截面形貌、內(nèi)部質(zhì)量以及力學(xué)性能，以滿足箱體結(jié)構(gòu)的整條焊縫性能的一致性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的箱體結(jié)構(gòu)回型焊縫的電子束焊接方法，其特征在于，所述圓角段的焊接方法為：在平直段焊接過(guò)渡到圓角段焊接時(shí)，需平移箱體結(jié)構(gòu)以調(diào)整所述圓角段的圓心位置，使圓角段的圓心位置一直處于電子束流的延長(zhǎng)線上，在焊接圓角段的圓弧焊縫時(shí)，需勻速轉(zhuǎn)動(dòng)箱體結(jié)構(gòu)，使電子束斑勻速經(jīng)過(guò)圓角段進(jìn)行焊接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的箱體結(jié)構(gòu)回型焊縫的電子束焊接方法，其特征在于，在焊接圓角段的圓弧焊縫時(shí)，箱體結(jié)構(gòu)的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)速度為ω，ω＝v/r，其中v為平直段的焊接速度，r為圓角段半徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的箱體結(jié)構(gòu)回型焊縫的電子束焊接方法，其特征在于，圓角段的角度為90°，在焊接圓角段時(shí)，將該圓角段平均分為n段，平均每段需轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為90°/n，每段位移的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均相同，根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)外形特征，得到每段在相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)箱體轉(zhuǎn)軸的平移距離，然后根據(jù)n段中每段轉(zhuǎn)過(guò)的角度90°/n，以及箱體轉(zhuǎn)軸的平移距離、運(yùn)動(dòng)速度，對(duì)圓角段的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行程序設(shè)定，獲得平直段和圓角段焊接的聯(lián)動(dòng)軌跡。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的箱體結(jié)構(gòu)回型焊縫的電子束焊接方法，其特征在于，所述箱體結(jié)構(gòu)夾裝在多自由度運(yùn)動(dòng)的焊接裝置上，所述箱體結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)，可在所述焊接裝置的驅(qū)動(dòng)作用下橫向平移以及繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且回型焊縫處于所述電子束流延長(zhǎng)方向。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的箱體結(jié)構(gòu)回型焊縫的電子束焊接方法，其特征在于，所述焊接裝置包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、支撐柱體和所述轉(zhuǎn)臺(tái)，所述支撐柱體可水平移動(dòng)地安裝在 所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，所述轉(zhuǎn)臺(tái)可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述支撐柱體上。