本發(fā)明涉及金屬零件加工，特別涉及一種三角形零件焊接工裝及焊接方法。

背景技術：

飛行器常采用三角形骨架帶蒙皮結構，其采用整體鍛件機械加工時，存在備料周期長、原材料成本昂貴、加工周期長、加工難度大等缺點。將三角形零件分別為若干部件，三角形零件由蒙皮、骨架組成，骨架內部加工與蒙皮高度及型面相同臺階，用于裝配及定位；各部件組合裝配成三角形零件，采取焊接方式成形，有利于提高材料的利用率，提高生產效率。三角形零件在焊接時難以有效固定，三角形零件的環(huán)縫接頭形式為搭接接頭，若裝配間隙以及攪拌頭的結構、工藝參數選擇不合適時，搭接接頭界面不易破碎，以致接頭的焊合程度較差，X射線及超聲檢測出現缺陷，從而導致零件的焊縫強度降低。

技術實現要素：

本發(fā)明通過提供一種三角形零件焊接工裝及焊接方法，解決了現有技術中三角形零件焊接時難以有效固定，以及焊接時容易出現缺陷的技術問題，實現了三角形零件的有效固定，提高了三角形零件的焊接質量。

本發(fā)明提供了一種三角形零件焊接工裝，包括：底座、轉盤、緊固件、限位件及定位件；

所述底座上設置有與所述轉盤相配合的凹槽，所述轉盤設置在所述凹槽內，所述轉盤通過固定件與所述底座固定連接；

所述限位件固定在所述轉盤上，所述限位件與所述三角形零件的第一邊部及第二邊部抵接；

所述緊固件設置在所述轉盤上，所述緊固件在頂緊及松開狀態(tài)下切換，當所述緊固件為頂緊狀態(tài)時，所述緊固件與所述三角形零件的第三邊部抵接；當所述緊固件為松開狀態(tài)時，所述緊固件與所述三角形零件的第三邊部分離；

所述定位件通過所述轉盤與所述底座固定連接。

進一步地，所述凹槽內開設有沿圓周分布的連接孔；

所述轉盤上開設有沿圓周分布的腰型孔；

所述固定件通過所述腰型孔及所述連接孔將所述底盤與所述底座固定連接。

進一步地，所述緊固件包括：推緊塊、主承力塊及頂緊螺栓；所述主承力塊與所述轉盤固定連接；

所述頂緊螺栓通過所述主承力塊與所述推緊塊連接，所述推緊塊用于緊固所述三角形零件的第三邊部。

進一步地，所述緊固件還包括：第一輔承力塊、第二輔承力塊、第一導向桿及第二導向桿；

所述第一輔承力塊及所述第二輔承力塊設置在所述主承力塊的兩側，所述第一輔承力塊及所述第二輔承力塊與所述轉盤固定連接；

所述第一導向桿的一端穿過所述第一輔承力塊，另一端與所述推緊塊固定連接；

所述第二導向桿的一端穿過所述第二輔承力塊，另一端與所述推緊塊固定連接。

進一步地，所述限位件為擋塊螺栓；

所述三角形零件的第一邊部及第二邊部抵接分別設置兩個以上所述擋塊螺栓。

本發(fā)明還提供了一種三角形零件的焊接方法，其特征在于，所述方法包括：

將所述骨架與所述蒙皮組合為三角形零件；

將所述三角形零件固定在三角形零件焊接工裝上；

采用攪拌摩擦焊分別對所述三角形零件的三個角部位置進行定位焊；

采用攪拌摩擦焊分別對所述三角形零件的邊部進行焊接；

將所述三角形零件進行真空去應力處理，處理溫度為730-770℃；

對所述三角形零件進行機械加工，去除焊縫加工余量。

進一步地，采用攪拌摩擦焊分別對所述三角形零件的三個角部位置進行定位焊時，攪拌頭的軸肩直徑為12-15mm，攪拌針的直徑為4-6mm，攪拌針的長度為1-1.5mm；

攪拌頭旋轉速度為150-250rpm，攪拌頭的停留時間為2-4s。

進一步地，采用攪拌摩擦焊分別對所述三角形零件的邊部進行焊接時，攪拌針的長度比蒙皮的壁厚值大0.2-0.4mm，攪拌頭的軸肩直徑為16-24mm，攪拌針直徑為8-12mm，攪拌針表面刻錐形螺紋并開三斜槽，攪拌針頂面為內凹球面；

攪拌針的旋轉速度為150-250rpm，焊接速度為30-60mm/min。

進一步地，將所述骨架與所述蒙皮組合為三角形零件前，對所述骨架及所述蒙皮進行酸洗，酸洗時間為30-90s。

進一步地，將所述骨架與所述蒙皮通過間隙配合組合為三角形零件，所述骨架與所述蒙皮之間的間隙為0-0.15mm。

本發(fā)明提供的一種或多種技術方案，至少具備以下有益效果或優(yōu)點：

本發(fā)明提供的三角形零件焊接工裝，在轉盤上設置有限位件及緊固件，通過限位件及緊固件可實現三角形零件的有效固定，便于對三角形零件進行焊接。緊固件在頂緊與松開兩種狀態(tài)下切換，便于三角形零件的固定及拆卸。本發(fā)明提供的三角形零件焊接工裝，通過轉盤調節(jié)三角形零件的位置，滿足焊接時的位置及角度要求，提高了焊接效率及焊接質量。

本發(fā)明提供的三角形零件焊接工裝，固定件通過腰型孔及連接孔將底盤與底座固定連接，腰型孔具有一定的調節(jié)范圍，可實現對轉盤位置的調節(jié)。

本發(fā)明提供的三角形零件的焊接方法，將三角形零件固定在三角形零件焊接工裝上，采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件的三個角部位置進行定位焊，定位焊可實現三角形零件的基本固定，再采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件的邊部進行焊接，焊接過程中三角形零件固定可靠，攪拌摩擦焊可提高三角形零件邊部之間的焊接質量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的三角形零件結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的三角形零件焊接工裝結構示意圖；

圖3為圖2所示三角形零件焊接工裝底座結構示意圖；

圖4為圖1所示三角形零件在圖2所示三角形零件焊接工裝中的裝配示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例通過提供一種三角形零件焊接工裝及焊接方法，解決了現有技術中三角形零件焊接時難以有效固定，以及焊接時容易出現缺陷的技術問題，實現了三角形零件的有效固定，提高了三角形零件的焊接質量。

參見圖1-4，本發(fā)明實施例提供了一種三角形零件焊接工裝，包括：底座13、轉盤、緊固件、限位件7及定位件8。底座13上設置有與轉盤相配合的凹槽，轉盤設置在凹槽內，轉盤可在凹槽內轉動。凹槽內開設有沿圓周分布的連接孔，轉盤上開設有沿圓周分布的腰型孔3，固定件通過腰型孔3及連接孔將底盤與底座13固定連接，腰型孔3具有一定的調節(jié)范圍，可實現對轉盤位置的調節(jié)。限位件7固定在轉盤上，限位件7與三角形零件1的第一邊部及第二邊部抵接。緊固件設置在轉盤上，緊固件在頂緊及松開狀態(tài)下切換，當緊固件為頂緊狀態(tài)時，緊固件與三角形零件1的第三邊部抵接；當緊固件為松開狀態(tài)時，緊固件與三角形零件1的第三邊部分離。定位件8通過轉盤與底座13固定連接，定位件8用于固定轉盤，防止轉盤轉動。

參見圖2及圖4，緊固件包括：推緊塊6、主承力塊11、頂緊螺栓12、第一輔承力塊5、第二輔承力塊9、第一導向桿4及第二導向桿10。主承力塊11與轉盤固定連接。頂緊螺栓12通過主承力塊11與推緊塊6連接，通過旋轉頂緊螺栓12可帶動推緊塊6前進或后退，推緊塊6用于緊固三角形零件1的第三邊部。第一輔承力塊5及第二輔承力塊9設置在主承力塊11的兩側，第一輔承力塊5及第二輔承力塊9與轉盤固定連接。第一導向桿4的一端穿過第一輔承力塊5，另一端與推緊塊6固定連接，第一導向桿4可在第一輔承力塊5內運動；第二導向桿10的一端穿過第二輔承力塊9，另一端與第二輔承力塊9固定連接，第二導向桿10可在第二輔承力塊9內運動。限位件7為擋塊螺栓，三角形零件1的第一邊部及第二邊部抵接分別設置兩個以上擋塊螺栓。

本發(fā)明實施例還提供了一種三角形零件的焊接方法，參見圖4，該方法包括：

步驟S1、對骨架及蒙皮進行酸洗。

其中，酸洗時間為30-90s，酸洗后用清水將殘留在骨架及蒙皮上的酸液沖刷干凈，用壓縮空氣將各零部件上的水跡吹干。

步驟S2、將骨架與蒙皮組合為三角形零件1。

骨架與蒙皮通過間隙配合組合為三角形零件1，其中骨架與蒙皮搭邊量為24mm，骨架與蒙皮之間的間隙為0-0.15mm。

步驟S3、將三角形零件1固定在三角形零件焊接工裝上。

固定時，先松開頂緊螺栓12，后退頂緊塊，將三角形零件1的第一邊部及第二邊部與擋塊螺栓抵接，擰緊頂緊螺栓12，前進頂緊塊，利用頂緊塊緊固三角形零件1的第三邊部，并利用定位件8固定轉盤。通過與三角形零件1連接的接氣管2對三角形零件1內部通入氬氣。

步驟S4、采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的三個角部位置進行定位焊。

采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的三個角部位置進行定位焊時，攪拌頭的軸肩直徑為12-15mm，攪拌針直徑4-6mm，定位焊接時，為保證一定的焊接強度，選用攪拌針長度為1-1.5mm。通過試板焊接試驗，采用該規(guī)格攪拌頭在攪拌頭旋轉速度為150-250rpm，攪拌頭的停留時間為2-4s。

步驟S5、采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的邊部進行焊接。

采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的邊部進行焊接時，攪拌針的長度比蒙皮的壁厚值大0.2-0.4mm，焊接時通過軸肩的旋轉產熱塑化蒙皮金屬，為防止軸肩的壓力導致蒙皮金屬下塌變形，將攪拌頭的軸肩直徑確定為

16-24mm(低于蒙皮與骨架搭邊量)，選用與之匹配的攪拌針直徑8-12mm，為增加焊接時金屬流動，攪拌針表面刻錐形螺紋并開三斜槽，攪拌針頂面為內凹球面。通過試板焊接試驗，將攪拌針的旋轉速度為150-250rpm，焊接速度為30-60mm/min。

步驟S6、將三角形零件1進行真空去應力處理，處理溫度為730-770℃。

步驟S7、對三角形零件1進行機械加工，去除焊縫加工余量。

下面結合具體的實施例對本發(fā)明提供的三角形零件焊接工裝進行說明：

實施例1

本實施例提供了一種三角形零件焊接工裝，包括底座13、轉盤、緊固件(包括推緊塊6、主承力塊11、頂緊螺栓12、第一輔承力塊5、第二輔承力塊9、第一導向桿4及第二導向桿10)、限位件7及定位件8。底座13上設置有與轉盤相配合的凹槽，轉盤設置在凹槽內，凹槽內開設有沿圓周分布的連接孔，轉盤上開設有沿圓周分布的腰型孔3，固定件通過腰型孔3及連接孔將底盤與底座13固定連接。限位件7固定在轉盤上，限位件7與三角形零件1的第一邊部及第二邊部抵接。主承力塊11與轉盤固定連接。頂緊螺栓12通過主承力塊11與推緊塊6連接。第一輔承力塊5及第二輔承力塊9設置在主承力塊11的兩側，第一輔承力塊5及第二輔承力塊9與轉盤固定連接。第一輔承力塊5通過第一導向桿4與推緊塊6固定連接，第二輔承力塊9通過第二導向桿10與推緊塊6固定連接。限位件7為擋塊螺栓，三角形零件1的第一邊部及第二邊部抵接分別設置兩個以上擋塊螺栓。

本實施例還提供了一種三角形零件的焊接方法，參見圖4，包括：

步驟S11、對骨架及蒙皮進行酸洗。

其中，酸洗時間為30s，酸洗后用清水將殘留在骨架及蒙皮上的酸液沖刷干凈，用壓縮空氣將各零部件上的水跡吹干。

步驟S21、將骨架與蒙皮組合為三角形零件1。

骨架與蒙皮通過間隙配合組合為三角形零件1，骨架與蒙皮之間的間隙為0.05mm。

步驟S31、將三角形零件1固定在三角形零件焊接工裝上。

固定時，先松開頂緊螺栓12，后退頂緊塊，將三角形零件1的第一邊部及第二邊部與擋塊螺栓抵接，擰緊頂緊螺栓12，前進頂緊塊，利用頂緊塊緊固三角形零件1的第三邊部，并利用定位件8固定轉盤。通過與三角形零件1連接的接氣管2對三角形零件1內部通入氬氣。

步驟S41、采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的三個角部位置進行定位焊。

采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的三個角部位置進行定位焊時，攪拌頭的軸肩直徑為12mm，攪拌針的直徑為4mm，攪拌針的長度為1mm。攪拌頭旋轉速度為150rpm，攪拌頭的停留時間為2s。

步驟S51、采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的邊部進行焊接。

采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的邊部進行焊接時，攪拌針的長度比蒙皮的壁厚值大0.2mm，攪拌頭的軸肩直徑為16mm，攪拌針直徑為8mm，攪拌針表面刻錐形螺紋并開三斜槽，攪拌針頂面為內凹球面。攪拌針的旋轉速度為150rpm，焊接速度為30mm/min。

步驟S61、將三角形零件1進行真空去應力處理，處理溫度為730℃。

步驟S71、對三角形零件1進行機械加工，去除焊縫加工余量。去除焊縫加工余量后對直角邊及斜邊焊縫進行X射線檢測，再進行超聲檢測。

實施例2

本實施例提供的三角形零件焊接工裝的結構與實施例1記載的三角形零件焊接工裝的結構相同，區(qū)別在于，本實施例提供的三角形零件的焊接方法，參見圖4，包括：

步驟S12、對骨架及蒙皮進行酸洗。

其中，酸洗時間為60s，酸洗后用清水將殘留在骨架及蒙皮上的酸液沖刷干凈，用壓縮空氣將各零部件上的水跡吹干。

步驟S22、將骨架與蒙皮組合為三角形零件1。

骨架與蒙皮通過間隙配合組合為三角形零件1，骨架與蒙皮之間的間隙為0.10mm。

步驟S32、將三角形零件1固定在三角形零件焊接工裝上。

固定時，先松開頂緊螺栓12，后退頂緊塊，將三角形零件1的第一邊部及第二邊部與擋塊螺栓抵接，擰緊頂緊螺栓12，前進頂緊塊，利用頂緊塊緊固三角形零件1的第三邊部，并利用定位件8固定轉盤。通過與三角形零件1連接的接氣管2對三角形零件1內部通入氬氣。

步驟S42、采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的三個角部位置進行定位焊。

采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的三個角部位置進行定位焊時，攪拌頭的軸肩直徑為13.5mm，攪拌針的直徑為5mm，攪拌針的長度為1.0mm。攪拌頭旋轉速度為200rpm，攪拌頭的停留時間為3s。

步驟S52、采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的邊部進行焊接。

采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的邊部進行焊接時，攪拌針的長度比蒙皮的壁厚值大0.3mm，攪拌頭的軸肩直徑為20mm，攪拌針直徑為10mm，攪拌針表面刻錐形螺紋并開三斜槽，攪拌針頂面為內凹球面。攪拌針的旋轉速度為200rpm，焊接速度為45mm/min。

步驟S62、將三角形零件1進行真空去應力處理，處理溫度為750℃。

步驟S72、對三角形零件1進行機械加工，去除焊縫加工余量。去除焊縫加工余量后對直角邊及斜邊焊縫進行X射線檢測，再進行超聲檢測。

實施例3

本實施例提供的三角形零件焊接工裝的結構與實施例1記載的三角形零件焊接工裝的結構相同，區(qū)別在于，本實施例提供的三角形零件的焊接方法，參見圖4，包括：

步驟S13、對骨架及蒙皮進行酸洗。

其中，酸洗時間為90s，酸洗后用清水將殘留在骨架及蒙皮上的酸液沖刷干凈，用壓縮空氣將各零部件上的水跡吹干。

步驟S23、將骨架與蒙皮組合為三角形零件1。

骨架與蒙皮通過間隙配合組合為三角形零件1，骨架與蒙皮之間的間隙為0.15mm。

步驟S33、將三角形零件1固定在三角形零件焊接工裝上。

固定時，先松開頂緊螺栓12，后退頂緊塊，將三角形零件1的第一邊部及第二邊部與擋塊螺栓抵接，擰緊頂緊螺栓12，前進頂緊塊，利用頂緊塊緊固三角形零件1的第三邊部，并利用定位件8固定轉盤。通過與三角形零件1連接的接氣管2對三角形零件1內部通入氬氣。

步驟S43、采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的三個角部位置進行定位焊。

采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的三個角部位置進行定位焊時，攪拌頭的軸肩直徑為15mm，攪拌針的直徑為6mm，攪拌針的長度為1.5mm。攪拌頭旋轉速度為250rpm，攪拌頭的停留時間為4s。

步驟S53、采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的邊部進行焊接。

采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件1的邊部進行焊接時，攪拌針的長度比蒙皮的壁厚值大0.4mm，攪拌頭的軸肩直徑為24mm，攪拌針直徑為12mm，攪拌針表面刻錐形螺紋并開三斜槽，攪拌針頂面為內凹球面。攪拌針的旋轉速度為250rpm，焊接速度為60mm/min。

步驟S63、將三角形零件1進行真空去應力處理，處理溫度為770℃。

步驟S73、對三角形零件1進行機械加工，去除焊縫加工余量。去除焊縫加工余量后對直角邊及斜邊焊縫進行X射線檢測，再進行超聲檢測。

本發(fā)明實施例提供的一種或多種技術方案，至少具備以下有益效果或優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供的三角形零件焊接工裝，在轉盤上設置有限位件及緊固件，通過限位件及緊固件可實現三角形零件的有效固定，便于對三角形零件進行焊接。緊固件在頂緊與松開兩種狀態(tài)下切換，便于三角形零件的固定及拆卸。本發(fā)明提供的三角形零件焊接工裝，通過轉盤調節(jié)三角形零件的位置，滿足焊接時的位置及角度要求，提高了焊接效率及焊接質量。

本發(fā)明實施例提供的三角形零件焊接工裝，固定件通過腰型孔及連接孔將底盤與底座固定連接，腰型孔具有一定的調節(jié)范圍，可實現對轉盤位置的調節(jié)。

本發(fā)明實施例提供的三角形零件的焊接方法，將三角形零件固定在三角形零件焊接工裝上，采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件的三個角部位置進行定位焊，定位焊可實現三角形零件的基本固定，再采用攪拌摩擦焊分別對三角形零件的邊部進行焊接，焊接過程中三角形零件固定可靠，攪拌摩擦焊可提高三角形零件邊部之間的焊接質量。

最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。