[发明专利]一种钛合金鱼唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于钛合金的激光焊接领域，具体是一种用于钛合金鱼唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法和装置。

背景技术

钛合金鱼唇形薄壁蒙皮零件是用于强化局部位置刚度的一种飞机辅助结构，这种复杂零件很难整体一次成型，需要先分段制造再焊接为整体。采用传统TIG焊接方法制造该零件最大的问题就是焊后变形大导致后续装配困难。因此本发明希望能够将激光焊接技术焊后变形小的优点应用于此类零件的制造中。但实现该零件的激光焊接并不容易，存在一些难题。

首先，由于薄壁件刚性差，加之形状复杂，焊接定位较难实现，特别是在间隙的调整和控制方面。而激光焊这种精密焊接方法对焊板间隙、光斑与焊缝位置的偏离很敏感。所以需要使用合适的焊接夹具定位以保证各焊件的相对位置。

其次，鱼唇形零件由多段构件通过多条焊缝连接而成一个整体。采用激光焊接来完成该加工制造过程尚属首次，其焊接方案流程的规划尚属空白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金鱼唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法以及装配夹具，实现控制零件变形的目的。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种钛合金鱼唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法，含有一个装配夹具和多段待焊接的鱼唇形薄壁构件，其特征在于：1)所述的装配夹具包括下部支撑板、支撑杆和仿形背靠模，仿形背靠模的外表面与鱼唇形薄壁蒙皮组件的内表面对应贴合，仿形背靠模上在每条焊缝的对应位置开有通气槽，在仿形背靠模外表面的两侧下方设有多个用螺钉固定的压条，所述仿形背靠模固定于支撑杆上，所述支撑杆固定于下部支撑板上；2)将所述鱼唇形薄壁蒙皮构件对应扣接在仿形背靠模上并用压条固定；3)清理所有焊缝，将焊缝间隙调整为0.1mm范围内；4)对相邻的焊缝采用间隔焊接的顺序依次焊接，直至焊接完成。

本发明的优点在于：1、设计了一套专用的装配夹具(工装)，作为整个激光焊接流程得以开展的基础，焊件通过若干压条固定于将夹具仿形背靠模的对应位置，仿形背靠模上在每条焊缝的对应位置开有通气槽，以防止激光束对背靠模造成热破坏。2、在上述专用夹具的基础上，设计了具体的流程，以顺利实现钛合金鱼唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接，有效的控制了零件的变形。

以下结合具体实施例对本申请做进一步详细描述：

附图说明

图1是鱼唇形薄壁蒙皮零件各段待焊构件的编号

图2是鱼唇形薄壁蒙皮零件焊缝的编号说明

图3是鱼唇形薄壁蒙皮零件焊接流程示意

图4是焊接用的装配夹具结构示意

图5是焊接用的装配夹具局部放大示意

图6是鱼唇形薄壁蒙皮零件在装配夹具装夹示意

具体实例

图1中的待焊件由八段厚度为0.8mm的TC1分立构件组成，分别编号为A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4。焊接的目标是是通过七条焊缝(a1-a2、a2-a3、a3-a4、b1-b2、b2-b3、b3-b4、a1-b1)将八段待焊件连接为一整体零件6，即钛合金鱼唇形薄壁蒙皮零件，焊缝编号见图2。

焊接顺序流程如图3所示。对相邻的焊缝采用间隔焊接的顺序依次焊接，直至完成。首先分别通过焊缝a1-a2、a3-a4、b1-b2、b3-b4将8段构件分别两两焊接为一体，得到A1-A2、A3-A4、B1-B2、B3-B4四段构件；再通过焊缝a2-a3、b2-b3将已得到的四段构件分别两两焊接为一整体，得到A1-A2-A3-A4和B1-B2-B3-B4两个构件；最后通过焊缝a1-b1将上述两构件焊接为一整体，得到完整的零件。

图4所示为装配夹具的结构示意图，装配夹具主体由下部支撑板1、支撑杆2和仿形背靠模3组成。下部支撑板1是一个平板基座，有多个支撑杆2固定于下部支撑板1上的合适位置，支撑杆2的上部与仿形背靠模3固联。仿形背靠模3的外表面与鱼唇形薄壁蒙皮组件的内表面对应贴合，仿形背靠模3上在每条焊缝的对应位置开有通气槽4，在仿形背靠模外表面的两侧下方设有多个用螺钉固定的压条5，装夹时，通过压条5实现对焊件的夹紧定位。实施例中，仿形背靠模3上开有七个通气槽4，对应着七个焊缝需要焊接，安装焊件时需将焊缝正对相应的通气槽4。通气槽内可安装通气管10，用于对焊缝背面气体保护。仿形背靠模3下部安装有保护罩固定板11用于固定保护装置8，通过保护装置8实现焊接过程中的气体保护。需要说明的是，保护装置8仅在此处作为一个整体功能构件提及，不是本专利的要点，故不做具体介绍。