舵面蒙皮骨架结构及其制造焊接方法与流程

本发明涉及激光焊接领域，具体地，涉及一种舵面蒙皮骨架结构及其制造焊接方法。

背景技术：

蒙皮骨架结构，尤其是钛合金蒙皮骨架结构凭借高性能、轻量化以及重心前移等一系列优势，在航天型号的空气舵以及稳定翼产品上，获得了广泛应用。如专利文献cn103522022a、cn104858542a、cn106425309a等都对钛合金蒙皮骨架结构的制造进行了有益研究，不仅工艺方法上研究了激光焊接和电子束焊接等，还提出了内嵌等更优秀的装配关系。

然而，空气舵以及稳定翼应用于战术武器上时，往往面临着启动加热问题，在高速长航时服役环境时，表面温度上升较快，且会快速加热蒙皮骨架结构件整体，而其内部的网格空心腔体的气体会受热膨胀，可能引起蒙皮的鼓胀现象，改变舵和翼的气动外形，进而可能影响到舵和翼的气动飞行性能，如果舵和翼表面覆盖了防热涂层，则蒙皮的鼓胀可能会引起防热涂层的剥落，造成严重后果。

综上，现有的舵面结构和制造方法无法有效解决启动加热的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种舵面蒙皮骨架结构及其制造焊接方法。

根据本发明提供的一种舵面蒙皮骨架结构，包括舵面蒙皮和舵面骨架；所述舵面蒙皮镶嵌在舵面骨架上，形成带有多个内部腔体的舵面。

优选地，所述舵面骨架上设置有通孔，使得舵面内部带有的多个内部腔体互相连通。

优选地，所述内部腔体还能通过设置在舵面骨架上的通孔与外界相通。

优选地，所述通孔的轴线平行于舵面蒙皮表面。

优选地，所述通孔设置在舵面骨架的骨架结构内部中间位置。

根据本发明提供的一种舵面蒙皮骨架结构制造焊接方法，包括如下步骤：

舵面骨架制造步骤：加工制造带有内部通孔、搭接焊缝以及锁底焊缝的舵面骨架；

舵面蒙皮制造步骤：加工制造带有搭接焊缝和锁底焊缝舵面蒙皮；

正式焊接步骤：通过激光将舵面蒙皮和舵面骨架正式焊接成为舵面。

优选地，本发明提供的舵面蒙皮骨架结构制造焊接方法还包括如下步骤：

装配步骤：将舵面蒙皮和舵面骨架组合，并使用真空泵连接舵面骨架的通孔与外界连通的一端，将互相连通的内部腔体抽至低真空，实现舵面蒙皮和舵面骨架的紧密组合装配；

激光点焊步骤：沿搭接焊缝和锁底焊缝路径，通过激光点焊固定舵面蒙皮和舵面骨架。

优选地，本发明提供的舵面蒙皮骨架结构制造焊接方法还包括如下步骤：

焊接准备步骤：对舵面蒙皮和舵面骨架进行预处理；

其中，所述预处理包括清洗、酸洗以及烘干中的任一种或任多种组合。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的舵面蒙皮骨架结构，具有结构简单、可靠性好、制造成本较低的优点；

2、本发明提供的舵面蒙皮骨架结构，通过在骨架上增加孔洞设计，使蒙皮骨架内的封闭腔体互联互通并与外界联通，在蒙皮骨架空气舵或者翼面受到气动加热时，如果内部气体温度升高膨胀，气体可以通过孔洞流出空气舵或者翼面，蒙皮不会鼓胀也不会影响表面涂层，进一步增加了可靠性；

3、本发明提供的舵面蒙皮骨架结构，通过利用蒙皮骨架内部互相联通的孔洞，可以利用真空泵，将互相联通的内腔抽成低真空，实现蒙皮与骨架的组合装配，大幅度的简化装配装置以及装配过程，并减少了机械装夹方式中的诸多压脚的存在，减少了对激光焊接头焊接运动的可能干涉。

附图说明

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，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的舵面蒙皮骨架结构的优选例结构示意图；

图2为本发明提供的舵面蒙皮骨架结构制造焊接方法的优选例流程示意图

图中示出：

舵面蒙皮1

舵面骨架2

通孔3

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种舵面蒙皮骨架结构，包括舵面蒙皮1和舵面骨架2；所述舵面蒙皮1镶嵌在舵面骨架2上，形成带有多个内部腔体的舵面。

优选地，所述舵面骨架2上设置有通孔3，使得舵面内部带有的多个内部腔体互相连通。所述内部腔体还能通过设置在舵面骨架2上的通孔3与外界相通。所述通孔3的轴线平行于舵面蒙皮1表面。所述通孔3设置在舵面骨架2的骨架结构内部中间位置。

根据本发明提供的一种舵面蒙皮骨架结构制造焊接方法，包括如下步骤：

舵面骨架制造步骤：加工制造带有内部通孔3、搭接焊缝以及锁底焊缝的舵面骨架2；

舵面蒙皮制造步骤：加工制造带有搭接焊缝和锁底焊缝舵面蒙皮1；

正式焊接步骤：通过激光将舵面蒙皮1和舵面骨架2正式焊接成为舵面。

具体地，本发明提供的舵面蒙皮骨架结构制造焊接方法还包括如下步骤：

装配步骤：将舵面蒙皮1和舵面骨架2组合，并使用真空泵连接舵面骨架2的通孔3与外界连通的一端，将互相连通的内部腔体抽至低真空，实现舵面蒙皮1和舵面骨架2的紧密组合装配；

激光点焊步骤：沿搭接焊缝和锁底焊缝路径，通过激光点焊固定舵面蒙皮1和舵面骨架2。

焊接准备步骤：对舵面蒙皮1和舵面骨架2进行预处理；

其中，所述预处理包括清洗、酸洗以及烘干中的任一种或任多种组合。

更具体地，当前广泛采用的蒙皮骨架结构，均采用内部腔体封闭的结构设计。本发明在常规的骨架结构上增加一定数量的小直径孔洞，孔洞可以互相联通蒙皮骨架内部的封闭腔体，并与外界联通。在蒙皮骨架空气舵或者翼面受到气动加热时，如果内部气体温度升高膨胀，气体可以通过孔洞流出空气舵或者翼面，蒙皮不会鼓胀也不会影响表面涂层。同时，通过利用蒙皮骨架内部互相联通的孔洞，可以利用真空泵将互相联通的内腔抽成低真空，实现蒙皮与骨架的组合装配，大幅度的简化装配装置以及装配过程，并减少了机械装夹方式中的诸多压脚的存在，减少了对激光焊接头焊接运动的可能干涉。本发明提供的舵面蒙皮骨架结构，可以沿用原来的激光焊接工艺过程及其参数，但蒙皮骨架的装配固定采用真空泵。

进一步地，本发明的优选例步骤如下：

(1)钛合金骨架采用机铣加工制造，孔洞直径φ2mm；蒙皮采用激光切割制造，蒙皮厚度1mm；

(2)钛合金蒙皮及骨架进行酸洗和烘干；

(3)两面蒙皮内嵌进骨架，进行组合装配，并采用真空吸附装置将骨架蒙皮内腔抽低真空，实现蒙皮和骨架的紧密装配；

(4)采用激光点焊工艺实现蒙皮和骨架的焊缝固定，点焊的主要工艺参数为：激光功率为800w，焊接速度为0.5m/min，离焦量为-1mm；

(5)采用双光束激光镜像焊接工艺实现蒙皮骨架舵面的连接；两束激光的工艺参数完全一致：激光功率2000w，焊接速度为1.5m/min，离焦量为-1mm。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。