[发明专利]一种基于柔弧等离子的双对称热源焊接方法及系统

说明书

一种基于柔弧等离子的双对称热源焊接方法，首先获取需要进行焊接的蒙皮法兰结构的直径、板厚，进而得到控制系统的焊接工艺参数、运动控制参数，然后将待焊的蒙皮法兰结构通过工装安装在龙门式操作架中，控制系统根据运动控制参数控制双专用焊接机头中的两个焊枪进行轨迹的试运行，得到待焊的蒙皮法兰结构轨迹偏移后，进而修正龙门式操作架中蒙皮法兰结构的装配位置，最后控制系统根据运动控制双专用焊接机头中的两个焊枪运动，同时根据焊接工艺参数控制两个对称的焊枪起弧进行蒙皮法兰环焊缝的焊接，焊接过程中，观测蒙皮法兰环熔池和焊缝对中情况，并实时调整焊枪的焊接轨迹，当蒙皮法兰结构焊接结束时，拆除工装。

技术领域

本发明涉及航天器蒙皮法兰结构焊接技术领域，特别是一种基于柔弧等离子的双对称热源焊接方法。

背景技术

在大型航天器密封舱体结构中，需焊接大量的薄壁蒙皮与法兰的焊缝，该类结构除对焊缝的性能和密封要求较高外，对结构尺寸精度指标要求也较高，需满足焊后组合加工和其它部件的安装要求。为满足未来高可靠、长寿命、轻量化航天器发展需求，要求航天器热控产品在轨无故障运行达到20年。受目前的通用设备及技术制约，目前仍采用手工焊氩弧焊方法，手工焊焊缝宽度大，焊缝内外部质量不稳定，容易出现气孔、夹杂、裂纹等焊接缺陷，同时薄壁壳体焊接应力与焊接变形严重，无法满足蒙皮轮廓度与法兰夹角精度要求。我国航天器长期以研制生产为主，生产过程中诸多环节依赖于操作人员的手工操作和经验，各个车间均有“一把刀”、“一把枪”的优秀技能人才。技能型生产在造就了一批优秀的技能人员的同时也为后续的持续发展带来了隐患。以手工操作为主生产，产品质量因人员变动而呈现较大的浮动，而且由于个人情绪影响也容易发生低层次质量问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于柔弧等离子的双对称热源焊接方法，有效减少焊后变形，提高的焊缝的质量，尤其针对大型密封舱体结构中蒙皮与法兰焊缝的焊接具有独特的优势。

本发明的技术解决方案是：一种基于柔弧等离子的双对称热源焊接方法，包括如下步骤：

(1)获取需要进行焊接的蒙皮法兰结构的直径、板厚，进而得到控制系统的焊接工艺参数、运动控制参数；焊接工艺参数包括焊接电流、送丝速度、保护气流量；运动控制参数包括双专用焊接机头运动方向、双专用焊接机头运动速度；其中，控制系统根据焊接工艺参数、运动控制参数控制焊接机头中的两个对称的等离子焊枪对蒙皮法兰结构进行对称焊接，焊接过程中双专用焊接机头中的焊枪和送丝机构能够实时进行独立于控制系统的调整；

(2)将待焊的蒙皮法兰结构通过工装安装在龙门式操作架中，控制系统根据运动控制参数控制双专用焊接机头中的两个焊枪进行轨迹的试运行，得到待焊的蒙皮法兰结构轨迹偏移后，进而修正龙门式操作架中蒙皮法兰结构的装配位置；

(3)控制系统根据运动控制双专用焊接机头中的两个焊枪运动，同时根据焊接工艺参数控制两个对称的焊枪起弧进行蒙皮法兰环焊缝的焊接，焊接过程中，观测蒙皮法兰环熔池和焊缝对中情况，并实时调整焊枪的焊接轨迹；

(4)当蒙皮法兰结构焊接结束时，拆除工装。

所述的双专用焊接机头中的焊枪采用柔性等离子弧焊接，双专用焊接机头中的焊枪配有正反螺纹滚珠丝杠，保证两个对称的焊枪适应蒙皮法兰结构直径的同步调整。

所述的双专用焊接机头还包括具有径向调节、角度调节、锁紧与升降功能的铣切机头，铣切机头采用高速干切削，并采用大功率吸尘器吸收蒙皮法兰焊口铣切时产生的切屑。

所述的双专用焊接机头中的两个焊枪对称布置，同时施焊，每把焊枪各焊接180度。

所述的焊枪为焊接专用机头中心，具有弧长自动控制、径向调节、锁紧、升降、倾斜功能，能够适应球状壳体上直径法兰在水平位置焊接。

所述的双专用焊接机头包括送丝调整机构，其调整过程与焊枪调整相互独立，实现对的送丝角度和入丝点的调整。