提高对接接头桥接能力的方法与流程

本发明涉及激光焊接领域，尤其涉及一种提高对接接头桥接能力的方法。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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

1、针对钛合金弯管纵缝对接装配局部间隙较大的问题，本发明提供了一种提高对接接头桥接能力的方法，包括如下步骤：

2、步骤s1：在对接接头两侧制备周期性结构边缘；

3、步骤s2：清理、清洗对接接头；

4、步骤s3：利用振荡激光束焊接对接接头。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、优选地，所述振荡激光束的振幅大于周期性结构的振幅。

11、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。

12、优选地，所述对接接头为两个半圆形环形贮箱的对接接头。

13、优选地，所述半圆形环形贮箱采用tc4钛合金材料。

14、本发明具有如下的有益效果：

15、1、本发明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。

16、2、本发明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。

17、3、本发明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。

18、4、本发明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。

技术特征：

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：

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-20mm范围内的表面污渍以及氧化膜。

6.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，所述振荡激光束为一维振荡激光束或者二维振荡激光束。

7.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，所述振荡激光束的振幅大于周期性结构的振幅。

8.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。

9.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，所述对接接头为两个半圆形环形贮箱的对接接头。

10.根据权利要求9所述的提高对接接头桥接能力的方法，其特征在于，所述半圆形环形贮箱采用tc4钛合金材料。

技术总结
本发明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。

技术研发人员：胡佩佩,张登明,曾敏,高建新,曾令彬,左善超
受保护的技术使用者：上海杭和智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16