提高对接接头桥接能力的方法技术

本发明专利技术提供了一种提高对接接头桥接能力的方法，包括如下步骤：步骤S1：在对接接头两侧制备周期性结构边缘；步骤S2：清理、清洗对接接头；步骤S3：利用振荡激光束焊接对接接头。通过采用在对接接头两侧制备周期性结构边缘，在同样装配条件下，比直缝边缘的装配间隙更小；通过采用振荡激光束进行焊接，有效熔化覆盖对接接头两侧周期性边缘，确保焊接质量。综合有效的提高了对接接头桥接能力。的提高了对接接头桥接能力。的提高了对接接头桥接能力。

【技术实现步骤摘要】
提高对接接头桥接能力的方法


[0001]本专利技术涉及激光焊接领域，尤其涉及一种提高对接接头桥接能力的方法。

技术介绍

[0002]激光焊接作为一种精密、高效、快速的焊接方法，在制造业各个领域得到了越来越广泛的应用，尤其是在航天大型薄壁异形结构件的制造中，由于质量高变形小而拥有更好的适应性。
[0003]上面级作为一种“太空摆渡车”，具有自主轨道机动能力，可多次启动点火，将一个或多个载荷送入指定轨道，满足不同的发射任务需求，大大提高运载火箭任务的灵活性。环形贮箱用于上面级能够使原上面级的技术状态得以全部继承，大幅提高上面级运载能力；环形贮箱推进剂用完后抛离，显著减轻整器的质量，最大幅度提高载荷速度增量。目前，环形贮箱在国外上面级上已有成功应用，如Briz
‑
M，Fregat
‑
SB上面级。
[0004]环形贮箱是一种运载火箭上面级使用的异形结构件，其外形类似游泳圈，目前采用TC4钛合金材料，外径达φ3200mm，截面直径φ500mm，弯管壁厚2mm，属于大尺寸薄壁异形结构件。由连接环和弯管通过环形焊缝首尾顺次连接而成，国内尚未有正式产品。
[0005]弯管采用2个对称的半边管通过2条弧形纵缝焊接而成，半边管采用模具热压成形，再经过线切割和手工打磨实现配对。由于加工过程以及弯管状态装配，导致纵缝对接间隙较大，尤其是弯管纵缝中间段，最大间隙可达0.5mm，超过厚度的25％，严重影响焊接质量的一致性和均匀性；由于钛合金硬度高，后续再修配工作量大且困难，且间隙控制质量难以保证。

技术实现思路

[0006]针对钛合金弯管纵缝对接装配局部间隙较大的问题，本专利技术提供了一种提高对接接头桥接能力的方法，包括如下步骤：
[0007]步骤S1：在对接接头两侧制备周期性结构边缘；
[0008]步骤S2：清理、清洗对接接头；
[0009]步骤S3：利用振荡激光束焊接对接接头。
[0010]优选地，所述步骤S1中，周期性结构边缘形式采用锯齿波浪形或者半圆形。
[0011]优选地，所述步骤S2中，清理对接接头的对接端面及对接端面附近区域的表面污渍及氧化膜。
[0012]优选地，先通过整体酸洗对接接头的对接端面以及对接端面附近，再砂纸打磨和酒精擦拭。
[0013]优选地，所述步骤S2中，清理对接端面以及靠近端面附近10mm
‑
20mm范围内的表面污渍以及氧化膜。
[0014]优选地，所述振荡激光束为一维振荡激光束或者二维振荡激光束。
[0015]优选地，所述振荡激光束的振幅大于周期性结构的振幅。
[0016]优选地，所述振荡激光束的振幅为1.5mm，激光功率4000W，焊接速度2m/min，离焦量为0mm，气流量30L/min。
[0017]优选地，所述对接接头为两个半圆形环形贮箱的对接接头。
[0018]优选地，所述半圆形环形贮箱采用TC4钛合金材料。
[0019]本专利技术具有如下的有益效果：
[0020]1、本专利技术在对接接头两侧制备周期性结构边缘，在同样装配条件下，比直缝边缘的装配间隙更小。
[0021]2、本专利技术配合采用振荡激光束进行焊接，可以有效熔化覆盖对接接头两侧周期性边缘，确保焊接质量。
[0022]3、本专利技术通过在对接焊缝左右侧之间装配过程中，改变对接缝隙方向，使之与焊接轨迹之间形成夹角，来降低实际的等效对接间隙，从而提高焊接工艺对焊缝间隙的容忍能力，也就是提高了接头的桥接能力。
[0023]4、本专利技术的焊缝的宽度覆盖波动的“锯齿”的振幅，焊接后的焊缝外观是直线，起点和终点之间的焊缝长度不变。
附图说明
[0024]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0025]图1为本专利技术实施例中的锯齿波浪形周期性结构边缘示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例中增加锯齿波浪形周期性结构边缘后的间隙示意图。
[0027]图3为本专利技术实施例中焊接效果示意图。
[0028]图4为本专利技术实施例中环形贮箱结构示意图。
[0029]图中：
[0030]环形贮箱1
[0031]弯管11
[0032]连接环12
具体实施方式
[0033]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0034]如图1至图4所示，根据本专利技术提供的一种提高对接接头桥接能力的方法，包括步骤S1：在对接接头两侧制备周期性结构边缘；步骤S2：清理、清洗对接接头；步骤S3：利用振荡激光束焊接对接接头。
[0035]所述步骤S1中，周期性结构边缘形式采用锯齿波浪形或者半圆形。
[0036]所述步骤S2中，清理对接接头的对接端面及对接端面附近区域的表面污渍及氧化膜。先通过整体酸洗对接接头的对接端面以及对接端面附近，再砂纸打磨和酒精擦拭。清理对接端面以及靠近端面附近10mm
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20mm范围内的表面污渍以及氧化膜。
[0037]所述振荡激光束为一维振荡激光束或者二维振荡激光束，振荡激光束的振幅大于周期性结构的振幅。振荡激光束的振幅为1.5mm，激光功率4000W，焊接速度2m/min，离焦量为0mm，气流量30L/min。
[0038]对接接头为两个半圆形环形贮箱的对接接头，半圆形环形贮箱采用TC4钛合金材料。
[0039]进一步举例说明：某环形贮箱为游泳圈结构，最大外径Ф3000mm，最小内径Ф2000mm，截面环径Ф500mm。为了便于制造，环形贮箱分为两个对称的半圆形环形结构件，分别制造完成后，螺接在一起。半圆形环形结构件由5个连接环和4根弯管通过8条环形焊缝组合焊接而成，如图4所示，弯管厚度2mm，TC4钛合金材料。图1和图2中，A为无锯齿波浪形周期性结构边缘时的间隙量，B为增加锯齿波浪形周期性结构边缘后的间隙量，大小关系为A＝1.414B。
[0040]弯管采用2个对称的半边管通过2条弧形纵缝焊接而成，半边管采用模具热压成形，再经过线切割和手工打磨实现配对。为了提高提高弯管纵缝焊接的桥接能力，增加如下步骤：
[0041](1)在对接接头两侧制备周期性结构边缘；周期性结构边缘形式为锯齿波浪形，周期性结构的振幅A＝1mm，锯齿角度α＝45
°
；
[0042](2)清理、清洗对接接头；清理重点是对接端面以及靠近端面附近10mm范围内的表面污渍以及氧化膜，采用整体酸洗后，砂纸打磨再用酒精擦拭；
[0043](3)采用二维振荡激光束焊接对接接头；激光束的振幅(采用圆弧路径振荡时，振幅为圆弧直径)为1.5mm。激光功率4000W，焊接速度2m/mi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高对接接头桥接能力的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在对接接头两侧制备周期性结构边缘；步骤S2：清理、清洗对接接头；步骤S3：利用振荡激光束焊接对接接头。2.根据权利要求1所述的提高对接接头桥接能力的方法，其特征在于，所述步骤S1中，周期性结构边缘形式采用锯齿波浪形或者半圆形。3.根据权利要求1所述的提高对接接头桥接能力的方法，其特征在于，所述步骤S2中，清理对接接头的对接端面及对接端面附近区域的表面污渍及氧化膜。4.根据权利要求3所述的提高对接接头桥接能力的方法，其特征在于，先通过整体酸洗对接接头的对接端面以及对接端面附近，再砂纸打磨和酒精擦拭。5.根据权利要求3所述的提高对接接头桥接能力的方法，其特征在于，所述步骤S2中，清理对接端面以及靠近端面附近10mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡佩佩，张登明，曾敏，高建新，曾令彬，左善超，
申请(专利权)人：上海杭和智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：