确保椭球面环缝圆滑过渡成型的焊接工艺及辅助焊接夹具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种确保燃烧室壳体椭球面环缝圆滑过渡成型的焊接工艺，包括如下步骤：1)预设焊接坡口结构；2)将接头及椭球体装配至辅助焊接夹具上，方法如下：使椭球体和接头的的待焊端面对接，且通过椭球体压板使椭球体与固定在芯棒上的定位块下部贴合，通过接头压板使接头与定位块上部贴合，并确保椭球体和接头的环缝待焊处与设置在定位块中部的环形铜垫上的弧形凹槽相对应；3)分别进行定位焊、不加丝打底焊、加丝盖面焊、不加丝重熔焊；4)缓冷和退火热处理。本发明还公开了一种为实现上述方法而设计的辅助焊接夹具。本发明通过预设焊接坡口结构和辅助焊接夹具，能够反向抵消椭球面因焊接收缩引起的错位，保证焊缝内表面较好成型。
【专利说明】确保椭球面环缝圆滑过渡成型的焊接工艺及辅助焊接夹具
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接【技术领域】，具体涉及一种确保环缝焊接圆滑过渡成型的焊接工艺及辅助焊接夹具，尤其涉及一种确保燃烧室壳体椭球面环缝焊接圆滑过渡成型的焊接工艺及辅助焊接夹具。
【背景技术】
[0002]燃烧室壳体是火箭发动机的重要部件，用于储存药柱并使药柱点火燃烧，在火箭工作过程中承受高温高压作用，一般由接头、椭球体、圆筒焊接而成，其椭球体与接头的环焊缝采用通常方式焊接后，由于焊接收缩和变形，焊缝位置会呈现较大的向壳体内部的收缩凹陷，影响壳体装药量和使用性能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种确保燃烧室壳体椭球面环缝焊接圆滑过渡成型的焊接工艺，该工艺方法通过预设错位对接的坡口形式，进行不加丝打底焊、加丝焊、重熔焊三层焊接，保证了燃烧室壳体椭球面环缝焊接圆滑过渡成型。
[0004]本发明的另一目的在于提供一种为实现上述焊接工艺而设计的辅助焊接夹具。
[0005]为实现上述第一个目的，本发明的焊接工艺包括如下步骤:
[0006]I)预设焊接坡口结构:根据燃烧室壳体的尺寸要求准备环形接头和椭球体，在接头和椭球体的待焊端面上分别开设有相互配合焊接的斜面坡口；
[0007]2)将接头和椭球体装配至辅助焊接夹具上:先将椭球体穿套在夹具底座中间的芯棒上，且通过椭球体压板使椭球体与固定在芯棒上的定位块下部贴合；然后将接头穿过芯棒，使其待焊端面与椭球体的待焊端面对接，且通过接头压板使接头与定位块上部贴合，并确保椭球体和接头的环缝待焊处与设置在定位块中部的环形铜垫上的弧形凹槽相对应;
[0008]3)定位焊，对接头坡口斜面和椭球体坡口斜面进行定位焊，定位焊缝长5?20mm，间隔30?100mm，对称均勾定位；
[0009]4)松开接头压板的压紧螺母；
[0010]5)焊接，采用自动钨极氩弧焊方法焊接，共焊接三遍，第一遍为不加丝打底焊，第二遍为加丝盖面焊，第三遍为不加丝重熔焊；
[0011]6)缓冷，焊后零件在室温下自然冷却后拆除焊接辅助夹具；
[0012]7)焊后进行退火热处理，消除焊接应力，即得到燃烧室壳体椭球面。
[0013]进一步地，所述步骤I)中，接头和椭球体的待焊端面均开宽度为Imm?2mm的钝边和30?40°的单边坡口，且环缝待焊处接头外表面高于椭球体外表面，保证在环缝对接处的接头待焊处截面直径大于椭球体待焊处截面直径，使对接装配时接头的坡口钝边搭接于椭球体的坡口斜面上。
[0014]为实现上述第二个目的，本发明设计的辅助焊接夹具，它包括夹具底座，所述夹具底座中间设置有芯棒，所述芯棒下端螺纹与夹具底座上的螺孔相配合，所述芯棒上端螺纹与压紧螺母相配合，所述芯棒上安装有定位块，所述定位块的中部嵌置有环形铜垫，所述环形铜垫上设置有弧形凹槽；
[0015]它还包括椭球体压板和接头压板；所述椭球体压板在待焊接的椭球体穿套在芯棒上时与其压接配合，并通过压板螺栓组件与夹具底座连为一体，从而使椭球体与定位块下部贴合；所述接头压板在待焊接的接头穿过芯棒对接椭球体时与其压接配合，并通过芯棒上的压紧螺母锁紧，从而使接头与定位块上部贴合，并确保椭球体和接头的环缝待焊处与环形铜垫上的弧形凹槽相对应。
[0016]进一步地，所述定位块上部与接头贴合处还设置有可拆卸的调节垫片。
[0017]进一步地，所述调节垫片呈倒碟盘形。
[0018]本发明的技术效果体现在:
[0019]I)预设错位对接的焊接坡口，反向抵消椭球面因焊接收缩引起的错位。
[0020]2)采用专用的辅助焊接夹具，保证焊缝内表面成型，控制焊接变形方向。
[0021]3)定位焊后松开接头压板的压紧螺母再进行环缝焊接，避免接头压紧力使焊缝内弯变形；
[0022]5)焊接第一遍为不加丝打底焊，销熔接头搭接于椭球体坡口上的尖角。
[0023]6)本发明提供的方法简单易行，可以适应大批量生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明利用焊接辅助夹具进行焊接时的装配简图。
[0025]图2我图1中I部分的放大图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0027]图1为本发明的辅助焊接夹具及装配简图。图2为壳体接头和椭球体环焊缝部位局部放大图。
[0028]从图1、2可以看出，燃烧室壳体接头I和椭球体2进行焊接前，首先要预设错位对接的焊接坡口，结构如图1、2所示，椭球体2和壳体接头I的待焊端面均开Imm钝边，36°角的单边坡口，保证在环缝对接处(即待焊处)，壳体接头I的截面直径大于椭球体2的截面直径，即对接处椭球体2的内壁向下投影位于壳体接头I的内壁向下投影的内面(靠近芯棒)，壳体接头I的外壁向下投影位于椭球体2的外壁向下投影的外面(远离芯棒)，使对接装配时接头的坡口钝边搭接于椭球体的坡口斜面上。
[0029]焊接时，首先将壳体接头I及椭球体2装配至焊接辅助夹具，所述辅助焊接夹具由夹座夹具底座3，所述夹具底座3中间设置有起支撑和定位夹具中心作用的芯棒4，所述芯棒4下端螺纹与夹具底座3上的螺孔相配合，所述芯棒4上端螺纹与压紧螺母11相配合，所述芯棒4上安装有起定位壳体接头I和椭球体2的位置作用的定位块6，所述定位块6的中部嵌置有环形铜垫5，所述环形铜垫5上设置有弧形凹槽5.1o
[0030]它还包括椭球体压板8和接头压板7 ;所述椭球体压板8在待焊接的椭球体2穿套在芯棒4上时与其压接配合，并通过压板螺栓组件10与夹具底座3连为一体，从而使椭球体2与定位块6下部贴合；所述接头压板7在待焊接的接头I穿过芯棒4对接椭球体2时与其压接配合，并通过芯棒4上的压紧螺母11锁紧，从而使接头I与定位块6上部贴合，并确保椭球体2和接头I的环缝待焊处与环形铜垫5上的弧形凹槽5.1相对应。
[0031]为了方便调整壳体接头I与椭球体2之间的错位高度，所述定位块6上部与接头I贴合处还设置有可拆卸的调节垫片9，这样，可根据两零件的来料状态选择不同厚度的调节垫片9或不加调节垫片9。
[0032]装配方法如下:先将椭球体2穿套在夹具底座3中间的芯棒4上，且通过椭球体压板8使椭球体2与固定在芯棒4上的定位块6的下部贴合；然后将接头I穿过芯棒4，使其待焊端面与椭球体2的待焊端面对接，且通过接头压板7使接头I与定位块6上部贴合，并确保椭球体2和接头I的环缝待焊处与设置在定位块6中部的环形铜垫5上的弧形凹槽5.1相对应；这样可以使焊接时熔化的材料在冷却后形成的焊缝反面(即内表面)呈圆弧状的凸形，起到使焊缝内表面快速冷却成型的作用。
[0033]然后依次进行以下步骤:
[0034]I)定位焊，对接头I的坡口斜面和椭球体2的坡口斜面进行定位焊，定位焊缝长5?20_，间隔30?100mm，对称均勾定位；
[0035]2)松开接头压板7的压紧螺母11 ;
[0036]3)焊接，采用自动钨极氩弧焊方法焊接，共焊接三遍，第一遍为不加丝打底焊，第二遍为加丝盖面焊，第三遍为不加丝重熔焊；
[0037]4)缓冷，焊后零件在室温下自然冷却后拆除焊接辅助夹具；
[0038]5)焊后进行退火热处理，消除焊接应力，即得到燃烧室壳体椭球面。
[0039]在上述辅助焊接夹具的配合下，本发明方法能够有效保证燃烧室壳体椭球面环缝焊接圆滑过渡成型。
【权利要求】
1.一种确保燃烧室壳体椭球面环缝圆滑过渡成型的焊接工艺，其特征在于:包括如下步骤: 1)预设焊接坡口结构:根据燃烧室壳体的尺寸要求准备环形接头和椭球体，在接头和椭球体的待焊端面上分别开设有相互配合焊接的斜面坡口； 2)将接头和椭球体装配至辅助焊接夹具上:先将椭球体穿套在夹具底座中间的芯棒上，且通过椭球体压板使椭球体与固定在芯棒上的定位块下部贴合；然后将接头穿过芯棒，使其待焊端面与椭球体的待焊端面对接，且通过接头压板使接头与定位块上部贴合，并确保椭球体和接头的环缝待焊处与设置在定位块中部的环形铜垫上的弧形凹槽相对应； 3)定位焊，对接头坡口斜面和椭球体坡口斜面进行定位焊，定位焊缝长5?20mm，间隔30?100mm，对称均勾定位； 4)松开接头压板的压紧螺母； 5)焊接，采用自动钨极氩弧焊方法焊接，共焊接三遍，第一遍为不加丝打底焊，第二遍为加丝盖面焊，第三遍为不加丝重熔焊； 6)缓冷，焊后零件在室温下自然冷却后拆除焊接辅助夹具； 7)焊后进行退火热处理，消除焊接应力，即得到燃烧室壳体椭球面。
2.根据权利要求1所述确保燃烧室壳体椭球面环缝圆滑过渡成型的焊接工艺，其特征在于:所述接头和椭球体的待焊端面均开宽度为1mm?2mm的钝边和30?40°的单边坡口，且环缝待焊处接头外表面高于椭球体外表面，保证在环缝对接处的接头待焊处截面直径大于椭球体待焊处截面直径，使对接装配时接头的坡口钝边搭接于椭球体的坡口斜面上。
3.一种为实现权利要求1所述焊接工艺而设计的辅助焊接夹具，它包括夹具底座(3)，其特征在于:所述夹具底座(3)中间设置有芯棒(4)，所述芯棒(4)下端螺纹与夹具底座(3)上的螺孔相配合，所述芯棒(4)上端螺纹与压紧螺母(11)相配合，所述芯棒(4)上安装有定位块出)，所述定位块出)的中部嵌置有环形铜垫(5)，所述环形铜垫(5)上设置有弧形凹槽(5.1); 它还包括椭球体压板(8)和接头压板(7);所述椭球体压板(8)在待焊接的椭球体(2)穿套在芯棒(4)上时与其压接配合，并通过压板螺栓组件(10)与夹具底座(3)连为一体，从而使椭球体(2)与定位块(6)下部贴合；所述接头压板(7)在待焊接的接头(1)穿过芯棒⑷对接椭球体⑵时与其压接配合，并通过芯棒⑷上的压紧螺母(11)锁紧，从而使接头(1)与定位块(6)上部贴合，并确保椭球体(2)和接头(1)的环缝待焊处与环形铜垫(5)上的弧形凹槽(5.1)相对应。
4.根据权利要求3所述的辅助焊接夹具，其特征在于:所述定位块(6)上部与接头(1)贴合处还设置有可拆卸的调节垫片(9)。
5.根据权利要求4所述的辅助焊接夹具，其特征在于:所述调节垫片(9)呈倒碟盘形。
【文档编号】B23K37/04GK104475934SQ201410668122
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】赵冬旭, 李伟, 王明坤, 李青艳 申请人:湖北三江航天江北机械工程有限公司