[发明专利]长圆筒薄壁结构局部电弧加热校形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热校形方法，尤其涉及一种长圆筒薄壁结构局部电弧加热校形方法，属于焊接技术领域。

 

背景技术

燃烧室壳体内部通过燃料或推进剂的燃烧为火箭弹飞行提供动力，燃烧室壳体作为一种关键件，应具备如下特点：1）具备高强度和耐高温性能；2）质量轻，通常采用圆筒薄壁结构。

某火箭弹采用箱式发射，对其燃烧室壳体的直线度和圆度要求较高。燃烧室壳体材料为超高强钢，主要由前封头、圆筒前段、圆筒后段和后封头四部分焊接而成，前封头和后封头为机加件，长度分别约为200mm，圆筒前段和圆筒后段为旋压件，长度分别约为2000mm。由于旋压是金属材料受挤压产生塑性变形的过程，残余应力很大，并且圆筒前段和圆筒后段的长度较长，所以圆筒前段和圆筒后段的直线度和圆度精度通常较差，最终将导致组焊成的燃烧室壳体直线度和圆度也较差，影响火箭弹的发射精度。

超高强度钢圆筒薄壁焊接结构的变形问题一直是燃烧室壳体生产制造的重点和难点，为保证其制造精度，通常需要控制焊接变形和采取焊后校形。控制焊接变形主要是通过专用工装夹具对焊接部位进行“内撑外抱”固定后再进行焊接，由于前封头和后封头都是机加件且壁厚，即使与其配合的旋压件端面圆度较差，采用这种方式焊接后也可将其撑圆。另外，由于其长度短，对整个燃烧室壳体的直线度和圆度影响较小。因此，前封头与圆筒前段以及后封头和圆筒后段之间环焊缝的变形问题很容易解决，即使稍有变形也对整个燃烧室壳体的影响不大。但是，圆筒前段和圆筒后段长度长、壁薄，它们之间的环焊缝对整个燃烧室壳体的直线度和圆度影响非常大，虽然采用上述方式也能够在一定程度上控制其焊接变形，但由于圆筒前段和圆筒后段的结构和制造工艺的原因，上述方式仍然很难保证整个燃烧室壳体满足设计要求，需要采取校形。

目前，燃烧室壳体主要的校形方法有两种，一种是将其垂直悬挂在井式炉中进行热处理校形，为提高效果通常辅以热胀型夹具。另一种是在圆筒前段和圆筒后段之间的环焊缝上施加外力进行校形。前者工艺复杂且效果不明显；而后者对施加的外力要求非常高，外力过大容易将圆筒压扁，外力较小效果又不明显，再加之燃烧室壳体均由高强度钢制作，校形过程回弹现象非常厉害，往往需要反复多次才能达到预定效果，在实际生产中这两种工艺方法的局限性较明显，急需改进。

 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种工艺过程简单、实用、效果明显的长圆筒薄壁结构局部电弧加热校形方法，解决长圆筒薄壁焊接结构现有校形工艺过程复杂、难度大且效果不明显的问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种长圆筒薄壁结构局部电弧加热校形方法，燃烧室壳体主要由前封头、圆筒前段、圆筒后段和后封头四部分组成，焊接时先焊接前封头与圆筒前段，以及后封头与圆筒后段，然后再焊接圆筒前段与圆筒后段；所述圆筒前段和圆筒后段为长圆筒薄壁结构，该连接处焊接后形成环焊缝，校形方法如下：

第一步，将前封头和后封头分别用三爪卡盘卡住，保证前、后封头轴线同心；

第二步，用百分表测量圆筒前段与圆筒后段之间环焊缝侧的圆跳动，并在焊缝侧相应位置标注环焊缝的相对高点和低点，然后根据测量结果分析燃烧室壳体圆筒前段与圆筒后段环焊缝的形状，并确定电弧校形的起弧点和收弧点，以及校形顺序；

第三步，根据第二步确定的起弧点、收弧点和校形顺序进行局部电弧加热校形；

第四步，校形完成后，移开焊枪，待校形位置冷却至常温后再用百分表测量环焊缝侧的圆跳动及燃烧室壳体的直线度，若圆跳动和直线度均满足≤1mm，则合格，取下燃烧室壳体；若不合格则重复第二、三步，在满足补焊次数要求的情况下直至合格为止。

作为一种优选方式，在第二步中，测量位置在环焊缝侧即是指测量位置应尽量接近焊缝，但不能在焊缝及其边缘上。

作为一种优选方式，在第二步中，确定电弧加热轨迹和顺序的方法步骤如下：

1）用百分表测量圆筒前段与圆筒后段之间环焊缝侧的圆跳动，记录测量结果，并在圆筒焊缝侧相应位置标注相对高点和相对低点；

2）根据圆跳动测量结果分析环焊缝形状，由燃烧室壳体结构及生产制造工艺可知测量结果通常有两种情况：

a、百分表所测相对高点有两个并呈对称分布，相对低点也有两个，也成对称分布，相对高点连线与相对低点连线互相垂直；此种情况燃烧室壳体圆筒前段与圆筒后段之间环焊缝呈椭圆形；

b、百分表所测相对高点和相对低点各一个，且它们近似对称分布；此种情况燃烧室壳体呈弯形；