[发明专利]一种薄壁构件的激光焊接工装及焊接成型方法

说明书

本发明公开了一种薄壁构件的激光焊接工装及焊接成型方法，解决了现有技术中制备薄壁构件成本高，工艺复杂，焊后变形较大等问题。本发明中的薄壁构件的激光焊接工装包括仿型板、拉紧或压紧条组件和限位块，仿型板作为主支撑架体与薄壁结构件的外形相一致，仿形板上带有沟槽的限位凸块，压紧条组件包括压板、内撑板、顶紧螺钉和固定拉紧或压紧条螺钉，限位块为薄壁构件装配定位及焊接防变形的作用。利用上述工装的薄壁构件成型方法包括酸洗处理、安装薄壁构件、示教编程、激光定位焊、拆除压紧条组件、激光连续焊接步骤。本发明所述方法制备的薄壁构件整体变形小、结构强度高、工艺质量好，能够满足外弧形、螺旋状、薄壁结构件的制造需求。

技术领域

本发明涉及一种金属材料的焊接工装及焊接方法，特别涉及一种薄壁构件的激光焊接工装及焊接成型方法。

背景技术

激光焊接具有能量密度高、焊接变形小、效率高、焊缝深宽比大、自动化程度高等特点，与电子束焊相比，激光焊接无需真空室，不受电磁干扰，工艺可达性好，结合机器人和激光视觉传感系统可实现三维空间焊接及柔性焊接。激光焊接可实现高度跟踪，能够以相对表面不变的聚焦位置进行焊接，熔深的一致性和焊接质量易于控制，更适用于空间异形焊缝的焊接。

蜂窝式薄壁构件是由众多薄的翼板镶嵌在边框内形成的空间多升力面系统。作为空中飞行器和水上航行装置的升力面和控制面，相比于传统平板翼可显著提高其升力特性、稳定性和可控性。薄壁构件外形为弧形，内部翼板为螺旋状，呈网格结构，薄壁构件翼板之间正交稠密，操作空间小，采用整体铸造后机加去除的方式不仅制造工艺难度大，且制造周期长、成本高，焊接作为金属加工的重要手段，有着提高材料利用率、减轻结构重量、降低成本等方面的优势，成为一种必不可少的连接方法。

由于薄壁构件焊接区域结构复杂，被焊零件厚度薄，接头强度和焊接应力限制而不满足实际要求，采用钎焊方法真空成本高，焊接过程中整体变形不易控制且性能较差，钎料中的钎剂等物质挥发会污染环境，这对薄壁构件制造工艺提出了高的挑战。

发明内容

本发明提供一种薄壁构件的激光焊接工装，同时提供薄壁构件的激光焊接成型方法，解决现有技术中制备薄壁构件成本高，工艺复杂，焊后变形较大等问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种薄壁构件的激光焊接工装及焊接成型方法，具体包括以下内容。

一种薄壁构件的激光焊接工装，其包括仿型板、压紧条组件和限位块；

所述仿型板作为工件装配焊接时的主支撑体；

所述多个压紧条组件设置在仿型板上，用于防止装配后工件松动或滑落；

所述限位块设置在仿型板上，用于对工件焊接时进行限位，防止工件焊接时变形。

所述仿型板外框为矩形，外框内为网格结构，网格之间呈正交状，所述仿型板表面呈弧形，中间区域凸起。

所述仿型板的外框架上设置定位通孔，所述压紧条组件利用定位通孔固定在仿型板上。

所述压紧条组件包括压板、内撑板、压紧条螺钉；

所述压板内部设置内撑板，压板两侧设置压紧条螺钉，压紧条螺钉与定位通孔相匹配。

进一步的，还包括限位凸块，所述限位凸块设置在仿型板上每个网格的四周边缘处，限位凸块与每个网格的边缘互相垂直设置；

相邻网格之间的限位凸块平行设置。

进一步的，所述限位块设置在仿型板的外框架上，用于对工件的外框进行限位。

进一步的，还包括起吊螺栓，所述起吊螺栓固定在仿型板上，

进一步的，所述限位凸块带有沟槽。

一种基于上述工装的薄壁构件的激光焊接成型方法，包括以下步骤：