[发明专利]带筋壁板结构的焊接工装及其焊接方法

说明书

本发明属于激光焊接制造技术领域，涉及一种带筋壁板结构的焊接工装及其焊接方法。该焊接工装包括底胎、立筋夹紧装置和控制系统，其中，底胎包括用于放置壁板的承载平面，在所述底胎上设有真空吸附结构，用于将所述壁板吸附在所述底胎上；立筋夹紧装置包括气缸、L型压梁和压块，所述气缸安装在所述L型压梁的横梁上，所述气缸的活塞杆与所述压块连接，所述压块与所述L型压梁的竖梁之间留有立筋的装夹间隙，所述压块上设有安装立筋顶端的限位槽，立筋的底端可从其装夹间隙伸出；控制系统与所述气缸连接并控制所述气缸的伸缩运动，使所述压块能在伸缩时双向对立筋施压。

技术领域

本发明属于激光焊接制造技术领域，特别是涉及一种带筋壁板结构的焊接工装及其焊接方法。

背景技术

如图1所示为一种常用的带筋壁板结构，钛合金带筋壁板结构由于其优良的结构稳定性与轻量化优势在飞机、火箭等飞行器的蒙皮类结构中得到广泛应用。目前，先进的钛合金带筋壁板结构的制造方法是，采用热成形的方法成形出所需型面，采用双光束激光焊接的方法将加强筋条与蒙皮焊接在一起。

在钛合金带筋壁板结构的焊接中，双光束激光焊接技术能够实现加强筋结构与蒙皮高质量的“净连接”，且不会对蒙皮造成穿透性的破坏，使壁板结构完整性好。激光双光束焊接由于其工艺特点的原因，要求在焊接时立筋与蒙皮之间的间隙一般不大于0.1mm，因此双光束焊前装配时一般会采用压梁、压块方式使得立筋与蒙皮贴合，工程实践中，由于立筋上顶压力较大而经常导致蒙皮背面产生较为明显的棱线，严重时棱线凸起 0.1～0.3mm。另一方面，对于薄壁构件尤其是蒙皮厚度小于3mm时，立筋角焊缝凝固过程中，会在近场形成较大的拉应力，使得蒙皮近焊缝区出现向内的角变形，如图2所示。

现有技术中，焊接角变形的控制方法一般是焊前采用工装模具对壁板进行强行约束，焊接时调整工艺参数减少热输入。但是，薄壁钣金件本身刚性较差，焊前装配时必须采用一定的顶压力使得立筋与壁板贴合，激光双光束焊接时在熔池附近材料状态为热塑性区域，因此会在蒙皮壁板的背面产生明显棱线。需要在焊后热处理校形，一般采用上、下型面压合方式，对于大型面的校形效果良好，但是T型接头背面棱线为微区变形，而且T型接头区域刚性极大，采用热处理方式对T型接头背面棱线进行校形效果不佳。

因此，发明人提供了一种带筋壁板结构的焊接工装及其焊接方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种带筋壁板结构的焊接工装及其焊接方法，能够解决因焊前装配压应力导致立筋与蒙皮面板在双光束焊中出现的角变形和棱线问题。

第一方面，本发明的实施例提出了一种带筋壁板结构的焊接工装，该焊接工装包括：

底胎，包括用于放置壁板的承载平面，在所述底胎上设有真空吸附结构，用于将所述壁板吸附在所述底胎上；

立筋夹紧装置，包括气缸、L型压梁和压块，所述气缸安装在所述L 型压梁的横梁上，所述气缸的活塞杆与所述压块连接，所述压块与所述L 型压梁的竖梁之间留有立筋的装夹间隙，所述压块上设有安装立筋顶端的限位槽，立筋的底端可从其装夹间隙伸出；

控制系统，与所述气缸连接并控制所述气缸的伸缩运动，使所述压块能在伸缩时双向对立筋施压。

优选地，所述真空吸附结构为在所述底胎上开有多个通向承载平面的气槽。

优选地，所述压块上的限位槽距离所述压块底端的高度小于立筋的高度。

优选地，所述立筋为L型结构，所述压块与所述L型压梁的竖梁之间留有竖向的一字型装夹间隙，所述压块上的限位槽为横向的一字型限位槽，横向的一字型限位槽与竖向的一字型装夹间隙连通且形成L型装夹槽，用于装夹L型结构的立筋。

优选地，所述横向的一字型限位槽的槽宽大于装夹的立筋相应部位的板厚。

优选地，所述L型压梁的竖梁与所述压块的底端平齐。