[发明专利]一种薄壁钛合金球形构件的焊接方法

说明书

本申请公开了一种薄壁钛合金球形构件的焊接方法，应用于薄壁钛合金球形构件，所述球形构件包括钛合金材质的上下半球形壳体、连接盘、法兰以及接头，所述方法包括将所述上下半球形壳体、连接盘、法兰以及接头进行预处理，并将处理后的上下半球形壳体、连接盘、法兰以及接头进行装配得到球形构件；将所述球形构件固定于具体背部充气保护装置的焊接工装上，向所述背部充气保护装置中充入保护气体，使得所述背部充气保护装置腔体内氧含量低于预设阈值；按照应力集中的接头焊缝，依次由内圈向外圈的顺序进行点固，并根据点固的顺序采用脉冲调制的激光摆动焊方式进行焊接。本申请解决了现有技术中钛合金薄壁球形构件焊接的可靠性较差的技术问题。

技术领域

本申请涉及焊接技术领域，尤其涉及一种薄壁钛合金球形构件的焊接方法。

背景技术

随着空天技术的应用和发展，对大气层外部空间燃料存贮及有效供给提出越来越高的要求。钛合金薄壁球形构件作为实现上述功能的关键部件，具有承压力高、变形量小等特点。钛合金薄壁球形构件主体结构由上下壳体和法兰等组成，球体上的环焊缝最薄处为0.9mm，最厚处为2.4mm，既有锁底对接形式也有对接形式的接头。通过焊接的方式，将上下壳体与法兰等连接成球形构件，能够实现在太空中贮存燃料及燃料的高效供给。由于钛合金薄壁球形构件的结构特点，多道环焊缝密集排列，同时壁厚只有(0.9～2.4)mm，对焊接方法提出很高的要求。目前，对于钛合金薄壁球形构件的焊接还处于空白，因此，如何实现钛合金薄壁球形构件的可靠连接成为亟待解决的问题。

发明内容

本申请解决的技术问题是：针对现有技术中无法实现钛合金薄壁球形构件的可靠连接问题，本申请提供了一种薄壁钛合金球形构件的焊接方法，本申请实施例所提供的方案中，一方面向所述背部充气保护装置中充入保护气体使得腔体内氧含量低于预设阈值，即可以通过调整设置的含氧量对应的预设阈值，使得薄壁钛合金球形构件腔体内的含氧量满足实际的焊接需求，避免在焊接过程中避免薄壁钛合金球形焊缝氧化，影响焊缝质量；另一方面，采用脉冲调制的激光摆动焊方式进行焊接，不仅通过脉冲调制方式动态调整激光的参数，避免输出持续高功率激光产生热量积累，避免了薄壁钛合金球形构件形成飞溅物，进而使得焊缝表面保护优良，成形良好，无咬边、凹坑等缺陷，还可以通过摆动焊方式，避免焊缝出现较多的气孔，进而提高焊缝质量以及综合力学性能，使得球形构件产品整体变形小，承压能力良好。

第一方面，本申请实施例提供一种薄壁钛合金球形构件的焊接方法，应用于薄壁钛合金球形构件，所述球形构件包括钛合金材质的上下半球形壳体、连接盘、法兰以及接头，该方法包括：

将所述上下半球形壳体、连接盘、法兰以及接头进行预处理，并将处理后的上下半球形壳体、连接盘、法兰以及接头进行装配得到球形构件；

将所述球形构件固定于具体背部充气保护装置的焊接工装上，向所述背部充气保护装置中充入保护气体，使得所述背部充气保护装置腔体内氧含量低于预设阈值；

按照应力集中的接头焊缝，依次由内圈向外圈的顺序进行点固，并根据点固的顺序采用脉冲调制的激光摆动焊方式进行焊接。