[發(fā)明專利]大尺寸薄壁鈮鉿合金環(huán)形工件對接接頭焊接工裝及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010773497.6
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN112059395B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王英杰;李雙吉;胡海剛;胥洋
• 申請（專利權(quán)）人: 西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司
• 主分類號(hào): B23K15/00
• 分類號(hào): B23K15/00;B23K15/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王永芳

1.一種大尺寸薄壁鈮鉿合金環(huán)形工件對接接頭焊接方法，其特征在于，大尺寸薄壁鈮鉿合金環(huán)形工件由法蘭和延伸段焊接而成，通過對接接頭焊接工裝實(shí)施，所述對接接頭焊接工裝包括支撐單元、法蘭約束單元、旋進(jìn)單元、焊縫約束單元和吊裝單元，其中，支撐單元包括大擋盤（15）、主軸（16）、大帶柄螺母（17）和停放架（18），停放架（18）位于焊接工裝的底部，支撐其上的元件；主軸（16）為直徑軸向漸變的中空柱狀結(jié)構(gòu)，大端固定在停放架（18）的中心，小端穿過法蘭（25）和法蘭約束單元；大擋盤（15）位于主軸（16）下段，用于直接負(fù)載延伸段（26），其包括擋板和擋板上的凸臺(tái)，凸臺(tái)周向側(cè)邊與延伸段（26）大端內(nèi)壁貼合；大帶柄螺母（17）套設(shè)在大擋盤（15）擋板一側(cè)的主軸（16）上，通過與主軸（16）螺紋配合對大擋盤（15）和延伸段（26）進(jìn)行軸向限位；

法蘭約束單元包括小帶柄螺母（9）、小擋盤（10）和壓板（11），其中，壓板（11）為不小于法蘭（25）的法蘭狀圓盤，其平面?zhèn)荣N合法蘭（25）的平面，通過穿設(shè)壓板（11）和法蘭（25）的螺紋連接件將兩者固連，壓板（11）的凸緣側(cè)依次設(shè)置小擋盤（10）和小帶柄螺母（9），小帶柄螺母（9）與主軸（16）螺紋配合，對法蘭（25）進(jìn)行軸向限位；

旋進(jìn)單元包括卡箍（5）、拉桿（6）、推力球軸承（7）、大螺母（8）和楔形件（14），其中，拉桿（6）為柱狀結(jié)構(gòu)，其一端位于主軸（16）的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)，另一端套設(shè)有推力球軸承（7）；推力球軸承（7）與大螺母（8）的一端通過卡箍（5）緊密配合，大螺母（8）的另一端與主軸（16）螺紋配合，使拉桿（6）在大螺母（8）的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下在軸線方向上移動(dòng)；楔形件（14）為環(huán)形件，套設(shè)在主軸（16）上，楔形下降方向朝向主軸（16）大端，通過銷釘（12）和小螺釘（13）與拉桿（6）固連，并隨拉桿（6）的移動(dòng)產(chǎn)生軸向位移，銷釘（12）軸向移動(dòng)范圍內(nèi)對應(yīng)的主軸（16）上開設(shè)允許銷釘（12）穿行的腰孔；

焊縫約束單元包括脹塊組件（19）、彈簧（20）、托環(huán)（21）、圓柱銷（22）和定位盤（23），其中，定位盤（23）套設(shè)在主軸（16）上，為法蘭狀圓盤，平面?zhèn)仍O(shè)置脹塊組件（19），凸緣段通過定位銷（24）固定在主軸（16）上；脹塊組件（19）包括成對設(shè)置的支撐件，每對支撐件相對固定，支撐件包括脹桿和脹塊，脹桿內(nèi)端抵靠在楔形件（14）的斜面上，脹桿外端連接脹塊，脹塊周向曲面與焊縫位置處曲面一致，且在周向側(cè)面開設(shè)對應(yīng)焊縫的環(huán)槽；脹桿套設(shè)有兩件托環(huán)（21），內(nèi)側(cè)托環(huán)（21）通過圓柱銷（22）固連在脹桿上，脹桿徑向移動(dòng)時(shí)不與脹桿發(fā)生位移；外側(cè)托環(huán)（21）固連在定位盤（23）上，脹桿徑向移動(dòng)時(shí)與脹桿發(fā)生位移，兩托環(huán)通過套設(shè)在脹桿上的彈簧（20）連接；

吊裝單元包括兩相對的起吊板（3），起吊板（3）對接后在中心位置形成與主軸（16）緊密配合的通孔，對接處通過螺紋連接件緊固，起吊板（3）上穿設(shè)有垂直板面的吊環(huán)螺釘（4），起吊裝置通過吊環(huán)螺釘（4）對組裝后的整個(gè)工裝吊裝；

該焊接方法包括以下步驟：

S101，車加工法蘭（25），根據(jù)法蘭尺寸車加工延伸段（26）；

S102，清理法蘭（25）和延伸段（26）的對接部位；

S103，將主軸（16）豎直放置在停放架（18）上，并將拉桿（6）、推力球軸承（7）、大螺母（8）、銷釘（12）、小螺釘（13）、楔形件（14）、大擋盤（15）、大帶柄螺母（17）、脹塊組件（19）、彈簧（20）、托環(huán)（21）、圓柱銷（22）、定位盤（23）和定位銷（24）安裝在主軸（16）上；將延伸段（26）大端朝下放至大擋盤（15）上，通過調(diào)整大帶柄螺母（17）保證延伸段（26）小端位于脹塊組件（19）的環(huán)槽內(nèi)；使用螺紋連接件連接法蘭（25）和壓板（11），并將其放置于主軸（16）上，使法蘭（25）與延伸段（26）對接；裝上小擋盤（10）和小帶柄螺母（9），用卡箍（5）緊固推力球軸承（7）和大螺母（8），并通過擰緊大螺母（8）使得脹塊組件（19）與法蘭（25）和延伸段（26）的對接接頭背面接觸并脹緊，完成法蘭（25）、延伸段（26）與焊接工裝的裝夾；

將起吊板（3）和吊環(huán)螺釘（4）裝夾在主軸（16）上，吊裝吊環(huán)螺釘（4），起吊裝夾法蘭（25）和延伸段（26）的焊接工裝，將其翻轉(zhuǎn)至軸線水平狀態(tài)，裝夾至電子束焊機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)上；

S104，對法蘭（25）和延伸段（26）的對接接頭進(jìn)行電子束分段定位焊；

S105，打開電子束焊機(jī)的真空室，調(diào)整焊接工裝，對法蘭（25）和延伸段（26）的對接接頭進(jìn)行整周電子束焊接；調(diào)整焊接工裝時(shí)，松開大螺母（8），使得脹塊組件（19）縮回，并確認(rèn)脹塊組件（19）與環(huán)形工件對接接頭背面不接觸；松開固定法蘭（25）和壓板（11）的螺紋連接件，再用手?jǐn)Q緊；

S106，焊接完成后，將環(huán)形工件從焊接工裝卸下。