[发明专利]一种薄壁筒体高能束精密焊接工装以及焊接方法

说明书

一种薄壁筒体高能束精密焊接工装以及焊接方法，包括固定支撑底座、正面弧形工装压紧装置、正面弧形固定工装和背面弧形固定工装，通过正面和背面弧形固定工装可以对放在其上的待焊薄壁筒体形成稳定的固定，正面弧形工装压紧装置压紧在正面弧形固定工装上，高能束通过焊接缝A和焊接缝B后对待焊焊缝焊接，焊接完成后，放松螺钉或气动压力装置，取出正面弧面固定工装，取出焊后筒体。其相比于现有的平面固定方式，提高了筒体固定的稳定性和弧度的精密性，避免了固定时筒体变形，保证了薄壁筒体良好的外形尺寸精度，而且由于操作方便，节省了操作时间和提高了焊接工作效率。

技术领域

本发明涉及金属材料焊接技术领域，尤其是一种薄壁筒体高能束精密焊接工装以及焊接方法。

背景技术

薄壁筒体是航空航天领域经常用到的零部件，如燃料箱筒体内腔装填燃料，燃料的移动则通过活塞沿筒体内壁的单向推动实现。为了确保燃料的利用率，要求活塞与筒体内壁尽可能无间隙，以减少燃料残留影响动力，因此，不仅要求筒体有很高的圆度，而且要求其内壁表面粗糙度极高。然而由于受加工工艺所限，无法实现筒体的整体机加工，通常采用焊接制造。而2mm以下薄壁筒体常规焊接方法,由于板材薄，导热快，焊接变形极大，尺寸精度非常难以控制。同时焊接易产生焊漏、焊穿、塌陷、熔切以及气孔等缺陷，工艺控制难度极大，焊后质量无法保证。

以激光焊接和真空电子束焊接技术为代表的高能束焊接方法以其功率密度高、焊接热输入量小、零件变形小、焊后残余应力小、焊缝深宽比大、焊缝质量好等特点，广泛应用于航空、航天、船舶及原子能等工业领域中。但是对于尺寸精密的薄壁筒体高能束焊接没有良好的工装固定很难实现薄壁筒体的精密焊接制造。若采用通常的电子束或激光穿透焊接，内腔中金属飞溅清理将是一大难题，由于装配精度不足，焊后几何尺寸也难以控制，焊后缩短量、筒体的同轴度都会发生变化，精度控制难度很大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种薄壁筒体高能束精密焊接工装以及焊接方法，提高装配精度和装配质量，操作方便省力、提高焊接工作效率、保证筒体焊后尺寸精度和焊接质量。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种薄壁筒体高能束精密焊接工装，包括固定支撑底座、正面弧形工装压紧装置、正面弧形固定工装和背面弧形固定工装，正面弧形工装压紧装置、正面弧形固定工装和背面弧形固定工装从上至下依次固定设置在固定支撑底座上，所述的正面弧形工装压紧装置由两条相互平行设置的横梁和两块横梁翼板组成，两条横梁垂直设置并固定设置在固定支撑底座上，在两条横梁内侧之间设有焊接缝A，在横梁的外侧均焊接有水平设置的横梁翼板，在横梁翼板上设有多个螺纹孔或气动压力装置紧固孔，所述的正面弧形固定工装由外部支撑梁和正面弧形面板组成，外部支撑梁固定设置在固定支撑底座上，在外部支撑梁的上方固定有正面弧形面板，正面弧形面板与横梁翼板相互平行设置，并被压紧在横梁翼板下方，在正面弧形面板上开设有一条贯通正面弧形面板上下面并与焊接缝A对应设置的焊接缝B，焊接缝B的宽度大于或等于焊接缝A的宽度，在正面弧形面板的底面上设有与待焊接薄壁筒体外表面相匹配的弧面A，弧面A对称设置在焊接缝B的两侧，在弧面A的正下方设置背面弧形固定工装，所述的背面弧形固定工装由上部弧形面板和底部固定横梁组成，底部固定横梁固定设置在固定支撑底座上，在底部固定横梁的上方固定设有上部弧形面板，上部弧形面板的上表面为与弧面A对应设置的弧面B，弧面B与待焊接薄壁筒体的内表面相匹配，弧面B与弧面A之间的间距与待焊接薄壁筒体厚度相等，待焊接薄壁筒体夹设在弧面B和弧面A之间，使待焊接薄壁筒体的待焊焊缝对应焊接缝B设置。

本发明所述的上部弧形面板的上表面开设有一条与焊接缝B对应设置的背部飞溅槽。

本发明所述的正面弧形面板由多块排成两排的上表面为平面、下表面为弧面的小面板组成。

本发明所述的横梁的厚度大于横梁翼板的厚度。