環(huán)向側(cè)面自拘束的薄壁殼體角接焊接裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】環(huán)向側(cè)面自拘束的薄壁殼體角接焊接裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種環(huán)向側(cè)面自拘束的薄壁殼體角接焊接裝置。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]航天結(jié)構(gòu)產(chǎn)品無(wú)論在精度、可靠性和減重方面都具有非常嚴(yán)格的要求，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的高質(zhì)量、高精度連接對(duì)推動(dòng)航天制造技術(shù)的發(fā)展具有極其重要的意義。1991年英國(guó)焊接研究所(TWI)發(fā)明的新型固相連接方法——攪拌摩擦焊(FSW)，具有無(wú)需焊接填充材料，熱輸入、焊接變形小，焊接接頭缺陷少、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，該方法應(yīng)用范圍廣泛，包括鋁、鎂合金、以及傳統(tǒng)熔化焊難以焊接的材料、甚至是異種金屬的焊接。
[0005]通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用極大提高了構(gòu)件的可靠性和制造精度，使其在航天關(guān)鍵構(gòu)件的制造中具有相當(dāng)重要的地位。傳統(tǒng)的攪拌摩擦焊技術(shù)通常針對(duì)壁厚2_以上的材料進(jìn)行連接。而微攪拌摩擦焊技術(shù)在傳統(tǒng)攪拌摩擦焊技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，對(duì)于連接厚度在Imm以下材料進(jìn)行攪拌摩擦焊接，其材料產(chǎn)熱、流動(dòng)機(jī)制與傳統(tǒng)攪拌摩擦焊技術(shù)有顯著區(qū)另IJ。對(duì)該焊接方法來(lái)說(shuō)，兩側(cè)面壓緊和底面墊實(shí)等嚴(yán)格的裝卡要求是保證其焊接過(guò)程有效、可靠實(shí)施的關(guān)鍵，如果裝卡不牢將會(huì)嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，出現(xiàn)孔洞、隧道、凹槽等缺陷，甚至根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)連接。
[0006]微攪拌摩擦焊薄壁殼體封裝應(yīng)用條件下接頭形式為角接接頭，考慮到焊接中對(duì)殼體和蓋板裝卡的可行性，通?？上炔捎靡环NT型接頭形式以降低對(duì)接頭的裝卡難度，但焊接完成后必須將多余材料進(jìn)行切除，增加了制造工序。而且當(dāng)薄壁殼體蓋板厚度越薄，焊后切除多余蓋板的加工工藝難度越大。其次，當(dāng)給殼體進(jìn)行蓋板封裝時(shí)，為保證整體焊縫都為T(mén)型接頭，蓋板需要大于殼體面積，這就給焊接過(guò)程的軌跡定位問(wèn)題帶來(lái)了較大難度。此外，T型接頭的連接界面與底面連接面積較小，特別當(dāng)板厚較薄時(shí)，由于上蓋板局部不平，發(fā)生翹曲的位置易于導(dǎo)致實(shí)際有效連接面積過(guò)小，甚至出現(xiàn)未焊透，密封性無(wú)法保證。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)向側(cè)面自拘束的薄壁殼體角接焊接裝置，能夠解決現(xiàn)有薄壁殼體焊接封裝過(guò)程中，由于采用T型接頭而帶來(lái)的定位精度差、增加切除多余材料工序、以及連接材料較少密封性不好，使得制造效率降低、難度加大的問(wèn)題。
[0009]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種環(huán)向側(cè)面自拘束的薄壁殼體角接焊接裝置，包括:
工裝底座； 放置于所述工裝底座上的待焊接的薄壁殼體和薄壁蓋板，所述薄壁蓋板的形狀和尺寸與所述薄壁殼體的開(kāi)口面的形狀和尺寸相同，所述薄壁殼體的側(cè)壁和薄壁蓋板上設(shè)置有互相匹配的鎖底式焊接接頭，所述薄壁蓋板以所述鎖底式焊接接頭形式蓋在所述薄壁殼體上，所述薄壁殼體和薄壁蓋板采用同種材料；
放置于所述工裝底座上并卡在薄壁殼體周?chē)乃膲K分體式工裝和引出塊，以側(cè)向包圍和緊固所述薄壁殼體的側(cè)壁，所述四塊分體式工裝和引出塊的高度相同，所述引出塊采用的材料與所述薄壁殼體和薄壁蓋板的材料相同，所述引出塊用于微攪拌摩擦焊起始時(shí)供微攪拌摩擦焊工具調(diào)整下壓量及微攪拌摩擦焊終了時(shí)供微攪拌摩擦焊工具引出退出孔，所述薄壁殼體的裝配高度比四塊分體式工裝和引出塊高出Imm ；
放置于所述四塊分體式工裝和引出塊上的厚度為Imm的側(cè)面拘束用工藝環(huán)箍，所述薄壁殼體和薄壁蓋板的裝配高度比四塊分體式工裝和引出塊高出Imm的部分從所述工藝環(huán)箍的中間通孔伸出，所述側(cè)面拘束用工藝環(huán)箍的上表面與所述薄壁殼體和薄壁蓋板的上表面保持水平，所述側(cè)面拘束用工藝環(huán)箍采用的材料與所述薄壁殼體和薄壁蓋板的材料相同；
放置于所述側(cè)面拘束用工藝環(huán)箍、薄壁殼體和薄壁蓋板的上表面上的環(huán)向壓緊板，設(shè)置于所述工裝底座上的壓緊塊和側(cè)向緊固螺栓，所述壓緊塊用于對(duì)所述環(huán)向壓緊板施加垂直壓緊力，所述側(cè)向緊固螺栓用于將所述四塊分體式工裝和引出塊夾緊在所述工裝底座上，所述薄壁殼體、薄壁蓋板和側(cè)面拘束用工藝環(huán)箍的待焊接部分從所述環(huán)向壓緊板的中間通孔中露出。
[0010]進(jìn)一步的，在上述焊接裝置中，所述微攪拌摩擦焊工具采用無(wú)傾角方式實(shí)現(xiàn)微攪拌摩擦焊。
[0011]進(jìn)一步的，在上述焊接裝置中，所述微攪拌摩擦焊工具采用有傾角方式實(shí)現(xiàn)微攪拌摩擦焊。
[0012]進(jìn)一步的，在上述焊接裝置中，所述壓緊塊的數(shù)量為四塊。
[0013]進(jìn)一步的，在上述焊接裝置中，所述側(cè)向緊固螺栓的數(shù)量為5個(gè)。
[0014]本發(fā)明的焊接裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)四塊分體式工裝、引出塊、側(cè)面拘束用工藝環(huán)箍、環(huán)向壓緊板、壓緊塊和側(cè)向緊固螺栓對(duì)薄壁殼體和薄壁蓋板進(jìn)行了緊密的裝卡，對(duì)薄壁殼體、蓋板、工藝環(huán)的側(cè)面底面都能實(shí)現(xiàn)有效、緊密的裝卡，易于控制；另外，通過(guò)鎖底式焊接接頭的形式達(dá)到了 T型接頭的焊接效果，而且同時(shí)減少了焊后的薄板機(jī)加工工序，降低了制造難度，提高了制造效率，比原有T型接頭的連接形式大大增加了連接界面的有效連接面積，操作簡(jiǎn)單、成本低，有效提高了焊接質(zhì)量，更利于保證薄壁殼體蓋板封裝的密封性。
[0015]
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的待焊接的薄壁殼體及蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的薄壁殼體及蓋板組合后結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的將四塊分體式工裝及引出塊側(cè)向包圍和緊固所述薄壁殼體的不意圖；
圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的安裝側(cè)面拘束用工藝環(huán)箍后的效果圖； 圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的安裝壓緊板、壓緊塊和側(cè)向緊固螺栓后的效果圖；
圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的薄壁殼體及蓋板封裝時(shí)的鎖底式焊接接頭的剖面圖；
圖7為圖6中A部分的局部放大圖；
圖8為本發(fā)明一實(shí)施例的鎖底式焊接接頭的微攪拌摩擦焊示意圖；
圖9為本發(fā)明一實(shí)施例的焊接完成后焊縫位置示意圖。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0019]如圖1?9所示，本發(fā)明提供一種環(huán)向側(cè)面自拘束的薄壁殼體角接焊接裝置，包括:
工裝底座11;
放置于所述工裝底座11上的待焊接的薄壁殼體2和薄壁蓋板1，所述薄壁蓋板I的形狀和尺寸與所述薄壁殼體2的開(kāi)口面的形狀和尺寸相同，所述薄壁殼體2的側(cè)壁和薄壁蓋板I上設(shè)置有互相匹配的鎖底式焊接接頭100，所述薄壁蓋板I以所述鎖底式焊接接頭100形式蓋在所述薄壁殼體2上，所述薄壁殼體2和薄壁蓋板I采用同種材料；具體的，本發(fā)明中的薄壁殼體及薄壁蓋板封裝時(shí)的接頭形式采用了鎖底式焊接接頭形式，有效增大了超薄板焊接時(shí)的連接面積；
放置于所述工裝底座11上并卡在薄壁殼體2周?chē)乃膲K分體式工裝3、4、5、7和引出塊6，以側(cè)向包圍和緊固所述薄壁殼體2的側(cè)壁，所述四塊分體式工裝3、4、5、7和引出塊6的高度相同，所述引出塊6采用的材料與所述薄壁殼體2和薄壁蓋板I的材料相同，所述引出塊6用于微攪拌摩擦焊起始時(shí)供微攪拌摩擦焊工具20調(diào)整下壓量及微攪拌摩擦焊終了時(shí)供微攪拌摩擦焊工具20弓丨出退出孔，所述薄壁殼體2的裝配高度比四塊分體式工裝3、4、5、7和引出塊6高出Imm ;具體的，將四塊分體式工裝3、4、5、7，以及引出塊6卡在薄壁殼體周?chē)?，用于該焊接過(guò)程的側(cè)向緊固，引出塊6與薄壁殼體2采用同種材料，其作用為微攪拌摩擦焊起始和終了時(shí)用于調(diào)整下壓量和引出退出孔；
放置于所述四塊分體式工裝3、4、5、7和引出塊6上的厚度為Imm的側(cè)面拘束用工藝環(huán)箍8，所述薄壁殼體2和薄壁蓋板I的裝配高度比四塊分體