一種鈦合金魚唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種鈦合金魚唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法，含有一個(gè)裝配夾具和多段待焊接的魚唇形薄壁構(gòu)件，裝配夾具包括下部支撐板、支撐桿和仿形背靠模，仿形背靠模的外表面與魚唇形薄壁蒙皮組件的內(nèi)表面對(duì)應(yīng)貼合，仿形背靠模上在每條焊縫的對(duì)應(yīng)位置開有通氣槽，將待焊構(gòu)件對(duì)應(yīng)扣接在仿形背靠模上并用壓條固定，對(duì)相鄰的焊縫采用間隔焊接的順序依次焊接。
【專利說(shuō)明】一種鈦合金魚唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鈦合金的激光焊接領(lǐng)域，具體是一種用于鈦合金魚唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金魚唇形薄壁蒙皮零件是用于強(qiáng)化局部位置剛度的一種飛機(jī)輔助結(jié)構(gòu)，這種復(fù)雜零件很難整體一次成型，需要先分段制造再焊接為整體。采用傳統(tǒng)TIG焊接方法制造該零件最大的問(wèn)題就是焊后變形大導(dǎo)致后續(xù)裝配困難。因此本發(fā)明希望能夠?qū)⒓す夂附蛹夹g(shù)焊后變形小的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于此類零件的制造中。但實(shí)現(xiàn)該零件的激光焊接并不容易，存在
一些難題。
[0003]首先，由于薄壁件剛性差，加之形狀復(fù)雜，焊接定位較難實(shí)現(xiàn)，特別是在間隙的調(diào)整和控制方面。而激光焊這種精密焊接方法對(duì)焊板間隙、光斑與焊縫位置的偏離很敏感。所以需要使用合適的焊接夾具定位以保證各焊件的相對(duì)位置。
[0004]其次，魚唇形零件由多段構(gòu)件通過(guò)多條焊縫連接而成一個(gè)整體。采用激光焊接來(lái)完成該加工制造過(guò)程尚屬首次，其焊接方案流程的規(guī)劃尚屬空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種鈦合金魚唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法以及裝配夾具，實(shí)現(xiàn)控制零件變形的目的。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0007]—種鈦合金魚唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法，含有一個(gè)裝配夾具和多段待焊接的魚唇形薄壁構(gòu)件，其特征在于:1)所述的裝配夾具包括下部支撐板、支撐桿和仿形背靠模，仿形背靠模的外表面與魚唇形薄壁蒙皮組件的內(nèi)表面對(duì)應(yīng)貼合，仿形背靠模上在每條焊縫的對(duì)應(yīng)位置開有通氣槽，在仿形背靠模外表面的兩側(cè)下方設(shè)有多個(gè)用螺釘固定的壓條，所述仿形背靠模固定于支撐桿上，所述支撐桿固定于下部支撐板上；2)將所述魚唇形薄壁蒙皮構(gòu)件對(duì)應(yīng)扣接在仿形背靠模上并用壓條固定；3)清理所有焊縫，將焊縫間隙調(diào)整為0.1mm范圍內(nèi)；4)對(duì)相鄰的焊縫采用間隔焊接的順序依次焊接，直至焊接完成。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:1、設(shè)計(jì)了一套專用的裝配夾具(工裝)，作為整個(gè)激光焊接流程得以開展的基礎(chǔ)，焊件通過(guò)若干壓條固定于將夾具仿形背靠模的對(duì)應(yīng)位置，仿形背靠模上在每條焊縫的對(duì)應(yīng)位置開有通氣槽，以防止激光束對(duì)背靠模造成熱破壞。2、在上述專用夾具的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了具體的流程，以順利實(shí)現(xiàn)鈦合金魚唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接，有效的控制了零件的變形。
[0009]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是魚唇形薄壁蒙皮零件各段待焊構(gòu)件的編號(hào)[0011]圖2是魚唇形薄壁蒙皮零件焊縫的編號(hào)說(shuō)明
[0012]圖3是魚唇形薄壁蒙皮零件焊接流程示意
[0013]圖4是焊接用的裝配夾具結(jié)構(gòu)示意
[0014]圖5是焊接用的裝配夾具局部放大示意
[0015]圖6是魚唇形薄壁蒙皮零件在裝配夾具裝夾示意
[0016]具體實(shí)例
[0017]圖1中的待焊件由八段厚度為0.8mm的TCl分立構(gòu)件組成，分別編號(hào)為Al、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4。焊接的目標(biāo)是是通過(guò)七條焊縫(al-a2、a2-a3、a3-a4、bl-b2、b2_b3、b3-b4、al-bl)將八段待焊件連接為一整體零件6，即鈦合金魚唇形薄壁蒙皮零件，焊縫編號(hào)見(jiàn)圖2。
[0018]焊接順序流程如圖3所示。對(duì)相鄰的焊縫采用間隔焊接的順序依次焊接，直至完成。首先分別通過(guò)焊縫al-a2、a3-a4、bl-b2、b3_b4將8段構(gòu)件分別兩兩焊接為一體，得到A1-A2、A3-A4、B1-B2、B3-B4四段構(gòu)件；再通過(guò)焊縫a2_a3、b2_b3將已得到的四段構(gòu)件分別兩兩焊接為一整體，得到A1-A2-A3-A4和B1-B2-B3-B4兩個(gè)構(gòu)件；最后通過(guò)焊縫al_bl將上述兩構(gòu)件焊接為一整體，得到完整的零件。
[0019]圖4所示為裝配夾具的結(jié)構(gòu)示意圖，裝配夾具主體由下部支撐板1、支撐桿2和仿形背靠模3組成。下部支撐板I是一個(gè)平板基座，有多個(gè)支撐桿2固定于下部支撐板I上的合適位置，支撐桿2的上部與仿形背靠模3固聯(lián)。仿形背靠模3的外表面與魚唇形薄壁蒙皮組件的內(nèi)表面對(duì)應(yīng)貼合，仿形背靠模3上在每條焊縫的對(duì)應(yīng)位置開有通氣槽4，在仿形背靠模外表面的兩側(cè)下方設(shè)有多個(gè)用螺釘固定的壓條5，裝夾時(shí)，通過(guò)壓條5實(shí)現(xiàn)對(duì)焊件的夾緊定位。實(shí)施例中，仿形背靠模3上開有七個(gè)通氣槽4，對(duì)應(yīng)著七個(gè)焊縫需要焊接，安裝焊件時(shí)需將焊縫正對(duì)相應(yīng)的通氣槽4。通氣槽內(nèi)可安裝通氣管10，用于對(duì)焊縫背面氣體保護(hù)。仿形背靠模3下部安裝有保護(hù)罩固定板11用于固定保護(hù)裝置8，通過(guò)保護(hù)裝置8實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中的氣體保護(hù)。需要說(shuō)明的是，保護(hù)裝置8僅在此處作為一個(gè)整體功能構(gòu)件提及，不是本專利的要點(diǎn)，故不做具體介紹。
[0020]以A1-A2的焊接過(guò)程為例進(jìn)行說(shuō)明焊前處理過(guò)程。由于提供的待焊構(gòu)件在兩端的焊縫邊緣位置是有一定預(yù)留長(zhǎng)度的。所以需要進(jìn)行預(yù)處理使得焊件滿足激光焊接的要求。先將A2固定夾緊于仿形背靠模上，以兩端的通氣槽中線為基準(zhǔn)，記錄下通氣槽中間截面與A2的交線，得到兩端交線后，將A2取下，采用機(jī)械方法去除兩交線外的部分，并且保證端面為平面，粗糙度在0.02mm范圍內(nèi)。對(duì)A2的焊縫附近區(qū)域進(jìn)行酸洗及烘干(每次正式焊接之前都要對(duì)焊縫附近執(zhí)行此操作，下面不再贅述)，將處理后的A2構(gòu)件再次夾緊固定于仿形背靠模上的對(duì)應(yīng)位置。以A2構(gòu)件為基準(zhǔn)，將Al構(gòu)件的對(duì)應(yīng)邊緣進(jìn)行同樣的處理，然后將Al構(gòu)件夾緊固定于仿形背靠模的對(duì)應(yīng)位置。檢測(cè)Al與A2間的間隙，保證各處均為0.1mm范圍之內(nèi)。否則卸下Al構(gòu)件對(duì)邊緣重新處理，直到滿足上述要求。
[0021]完成A1-A2構(gòu)件的焊接后，采用同樣的方法可以得到A3-A4構(gòu)件。在進(jìn)行a2_a3焊縫的焊接時(shí)，以A1-A2構(gòu)件的a2-a3邊緣為基準(zhǔn)，將A3-A4構(gòu)件的對(duì)應(yīng)邊緣進(jìn)行同樣的處理，檢測(cè)A1-A2與A3-A4間的間隙滿足間隙要求后，施焊可得到A1-A2-A3-A4構(gòu)件。
[0022]采用同樣的方法得到B1-B2-B3-B4構(gòu)件。然后以A1_A2_A3_A4構(gòu)件的al_bl邊緣為基準(zhǔn)，對(duì)B1-B2-B3-B4構(gòu)件進(jìn)行邊緣處理，達(dá)到要求后，實(shí)現(xiàn)al-bl焊縫的焊接，即得到整個(gè)魚唇零件。
[0023]在魚唇零件的激光加工過(guò)程中，采用上述工裝及方法，將各參數(shù)控制在如上所述的合適范圍，即可得到焊縫質(zhì)量良好，焊接變形小的魚唇形零件。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦合金魚唇形薄壁蒙皮構(gòu)件的激光焊接方法，含有一個(gè)裝配夾具和多段待焊接的魚唇形薄壁組件，其特征在于:1)所述的裝配夾具包括下部支撐板、支撐桿和仿形背靠模，仿形背靠模的外表面與魚唇形薄壁蒙皮組件的內(nèi)表面對(duì)應(yīng)貼合，仿形背靠模上在每條焊縫的對(duì)應(yīng)位置開有通氣槽，在仿形背靠模外表面的兩側(cè)下方設(shè)有多個(gè)用螺釘固定的壓條，所述仿形背靠模固定于支撐桿上，所述支撐桿固定于下部支撐板上；2)將所述魚唇形薄壁蒙皮組件對(duì)應(yīng)扣接在仿形背靠模上并用壓條固定；3)清理所有焊縫，將焊縫間隙調(diào)整為0.1mm范圍內(nèi)；4)對(duì)相鄰的焊縫采用間隔焊接的順序依次焊接，直至焊接完成。
2.如權(quán)利要求1所述的鈦合金魚唇形薄壁蒙皮構(gòu)件的激光焊接方法，其特征在于所述的仿形背靠模的通氣槽內(nèi)設(shè)有通氣管。
3.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的鈦合金魚唇形薄壁蒙皮構(gòu)件的激光焊接方法的裝配夾具，其特征在于，所述的裝配夾具包括下部支撐板、支撐桿和仿形背靠模，仿形背靠模的外表面與魚唇形薄壁蒙皮組件的內(nèi)表面對(duì)應(yīng)貼合，仿形背靠模上在每條焊縫的對(duì)應(yīng)位置開有通氣槽，在仿形背靠模外表面的兩側(cè)下方設(shè)有多個(gè)用螺釘固定的壓條，所述仿形背靠模固定于支撐桿上，所述支撐桿固定于下部支撐板上。
【文檔編號(hào)】B23K37/04GK104002050SQ201410193405
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】白永紅, 徐梅, 董鳳巖, 趙安娜, 張躍, 張建勛 申請(qǐng)人:中航飛機(jī)股份有限公司西安飛機(jī)分公司