[发明专利]一种铝合金贮箱薄壁环形结构无飞溅电子束焊接方法

说明书

本发明涉及一种铝合金贮箱薄壁环形结构无飞溅电子束焊接方法，包括步骤如下：保持贮箱前底焊口为“Ⅰ”形焊口；在贮箱筒段焊口设置一圈截面为V形的内锁底结构；将贮箱前底焊口与贮箱筒段焊口对接，对贮箱前底和贮箱筒段进行装配；采用高能电子束进行焊接，高能电子束的束流位于焊缝的中心，完成贮箱封箱焊接。本发明采用特定的锁底焊接结构形式：该锁底为扁“V”形的不等厚锁底结构，底部厚度较厚，两侧厚度较薄，有别于常规等厚锁底结构，优点是既保持了较高的防止电子束焊穿的工艺裕度，又最大程度减少了因锁底造成的结构增重。本发明用于全焊接结构大直径铝合金薄壁贮箱环形封箱焊缝焊接，该贮箱应用于对重量要求极为严格的火箭上面级中。

技术领域

本发明涉及一种铝合金贮箱薄壁环形结构无飞溅电子束焊接方法，属于金属材料及工艺技术领域。

背景技术

一种全焊接结构的铝合金薄壁贮箱结构，由前底4、后底6和筒段5等零件焊接而成，贮箱封箱装配见图1。该贮箱位于火箭顶端的上面级，一发火箭需要用到四个这样的贮箱。该贮箱采用高能电子束焊接，由于电子束能量密度非常集中，传统“Ⅰ”型电子束穿透焊会在焊缝背面(贮箱内部)产生很多飞溅物，部分飞溅物会附着在焊缝背面形成多余物，需要焊后进行清除。由于贮箱上的管嘴和法兰结构开口直径很小，现有工具不能进入箱体内部空间，不能有效清除焊接飞溅。因此，需要无飞溅电子束焊接，常规等厚度锁底结构焊接虽然能防止焊接飞溅，但锁底部分会增加贮箱的总质量(重量)，火箭上面级和以上的卫星为有效载荷，其零件质量以“克”为单位的，对零件重量控制要求极为严格，常规等厚度锁底结构不能满足设计提出的贮箱重量控制要求，需要在锁底重量控制和防止电子束焊穿两个要求之间寻找一个最佳平衡。因此需要开发一种新的无飞溅电子束焊接方法同时满足防飞溅和锁底重量控制两项要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：本发明提供一种铝合金贮箱薄壁环形结构无飞溅电子束焊接方法，采用异型截面锁底结构形式，既有足够的防止电子束焊穿的裕度，又能使锁底自身截面积最小，可以将锁底结构带来的增重减到最小。同时，设置合理的电子束焊接工艺规范和流程，使封箱焊缝内部质量符合GJB1718A《电子束焊》Ⅰ级要求。本发明的方法防止全焊接结构的薄壁铝合金贮箱电子束焊接时锁底焊穿、内部产生多余物；使封箱焊缝锁底结构对贮箱产生的额外增重最小。

本发明所采用的技术方案如下：一种铝合金贮箱薄壁环形结构无飞溅电子束焊接方法，包括步骤如下：

保持贮箱前底焊口为“Ⅰ”形焊口；在贮箱筒段焊口设置一圈截面为V形的内锁底结构；

将贮箱前底焊口与贮箱筒段焊口对接，对贮箱前底和贮箱筒段进行装配；采用高能电子束进行焊接，高能电子束的束流位于焊缝的中心，完成贮箱封箱焊接。

贮箱前底的内径D1＝950～1350mm，D1的公差为0～0.22mm，壁厚δ1＝2.5～3.5mm。

贮箱筒段的内锁底结构的外径D2＝D1，D2的公差为-0.12～0mm，贮箱筒段焊口的外壁的对接厚度δ2＝δ1。

内锁底结构的尺寸如下：

锁底结构宽度a＝10～18mm，锁底锁定结构厚度b＝3.0～5.0mm，锁底结构伸出焊口的距离c＝4.0～8.0mm，锁底结构导向距离d＝2.0～4.0mm，锁底结构末端圆角半径r1＝1～3mm，锁底向基材过渡圆角r2＝0.5～1.0mm，锁底结构导向角度θ＝10～20°，锁底夹角β＝15～20°。

采用高能电子束焊的方法进行焊接时，参数如下：加速电压为60～80KV，焊接束流为20～30mA，离焦量为0～-2mm，焊接速度为15～25mm/s。

本发明与现有技术相比的优点在于：