CN107825046B - 薄壁波纹管薄片的焊接工装及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开薄壁波纹管膜片的焊接工装及焊接方法。该焊接方法采用外圆定位设计的内圆焊接工装和外圆定位设计的外圆焊接工装的使用，能够实现(0.1～0.5)mm厚度范围内薄壁波纹管膜片的高精度焊前装配需求，满足焊接对间隙、阶差、同轴度等指标的要求。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术，尤其涉及一种薄壁波纹管膜片的焊接工装及使用方法。
背景技术
波纹管是运载火箭增压输送***的关键结构件，通常由数十片薄壁金属膜片(0.1～0.5)mm与上盖、底座焊接而成。焊接是薄壁波纹管制造的关键工艺，焊接质量的好坏直接决定了波纹管的使用性能，一旦其中一条焊缝发生破裂将导致核心功能丧失，直接影响火箭发射的成败。在薄壁波纹管的焊接中，目前多采用微束TIG、微束等离子弧和真空电子束等焊接方法。
由于波纹管膜片壁厚很薄，为了确保获得良好的焊接质量，对于焊前装配具有很高的要求，属于典型的精密焊接范畴。如果焊前膜片与膜片之间的间隙、阶差等控制不好，极易产生熔池塌陷，焊缝成形不良、焊菇不对称等问题，将直接导致产品外观、密封性、疲劳、强度以及振动等特性不满足设计要求，合格率低下。因此，针对薄壁波纹管膜片的特殊焊接要求，开发一种简单、易用的膜片内、外圆焊接工装，满足膜片焊接对间隙、阶差、同轴度等指标的要求，以实现薄壁波纹管膜片的高精度高质量焊接，对于提高产品焊接质量和合格率，具有重要的意义。
发明内容
本发明解决的问题是现有薄壁波纹管焊接中易产生熔池塌陷，焊缝成形不良、焊菇不对称偏、成品率低的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种薄壁波纹管膜片的焊接工装。该工装包括薄壁波纹管膜片内圆焊接工装和薄壁波纹管外圆焊接工装。所述内圆焊接工装包括内圆焊接工装底座、内圆焊接工装压紧块和肘夹，其中，所述内圆焊接工装底座包括型腔外圆和型腔内圆，型腔内圆和型腔外圆构成容纳膜片的容纳结构，在所述容纳结构容纳膜片的情况下，所述内圆焊接工装压紧块压紧膜片于该容纳结构，所述肘夹绕所述型腔外圆设置于所述内圆焊接工装底座的边缘，给予所述内圆焊接工装压紧块作用力以使得所述压紧块压紧所述膜片。所述外圆焊接工装包括外圆焊接工装底座、垫片、垫块、外圆焊接工装压紧块和螺栓，其中，所述外圆焊接工装底座具有中心轴，所述垫片、垫块和外圆焊接工装压紧块被所述螺栓装配于所述中心轴上。
本发明还提供一种焊接方法。该方法包括如下步骤：该方法包括如下步骤：首先进行薄壁波纹管膜片内圆的焊接，将两片膜片置于内圆焊接工装底座内，依靠外圆定位确保内圆对齐，内圆焊接工装压紧块和内圆焊接工装底座之间为紧密配合方式，采用肘夹压紧，实现内圆焊缝的焊接，形成膜片对；其次，在膜片对的两片膜片之间放入垫片，然后将膜片对依次放入外圆焊接工装的底座上，采用外圆焊接工装压紧块压紧，微微带紧螺栓；最后，以底座、垫块和压紧块外圆为基准调整膜片对的外圆对齐、滚圆，然后紧固螺栓，进行外圆焊接。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1、通过该工装的使用，采用外圆定位设计的内圆焊接工装和外圆定位设计的外圆焊接工装的使用，能够实现(0.1～0.5)mm厚度范围内薄壁波纹管膜片的高精度焊前装配需求，满足焊接对间隙、阶差、同轴度等指标的要求；
2、通过该工装的使用，采用焊接工装垫片端部的台阶、倒角或圆弧对焊缝的支撑与限位作用，可以有效防止焊缝塌陷、焊菇不对称以及焊缝成形不良等问题的发生；
3、操作简单、方便，装配可靠性、重复性好，可用于批量产品生产。。
附图说明
图1是本发明薄壁波纹管膜片的焊接工装的内圆焊接工装的结构示意图；
图2是本发明薄壁波纹管膜片的焊接工装的外圆焊接工装的结构示意图；。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1至图2，本发明薄壁波纹管膜片的焊接工装包括内圆焊接工装1和外圆焊接工装2。内圆焊接工装1包括内圆焊接工装底座11、内圆焊接工装压紧块 12和肘夹13。所述内圆焊接工装底座11包括型腔外圆111和型腔内圆112。型腔内圆112和型腔外圆构成台阶结构。所述膜片位于所述型腔外圆111和型腔内圆112构成的台阶上。当然，本领域技术人员可以理解，型腔内圆和型腔外圆还可以构成其他形状的容纳结构以容纳所述膜片。所述内圆焊接工装压紧块12压所述膜片于所述台阶(容纳结构)上。所述肘夹13绕所述型腔外圆111均匀设置于所述焊接工装底座11的边缘，给予所述内圆焊接工装压紧块12作用力压紧所述内圆焊接工装压紧块12。在本实施方式中，所述型腔外圆111的直径大于膜片的外径，范围在0～0.5mm。所述型腔内圆112的直径大于膜片的内径，范围在(3.5～6.5)δ，其中，δ为膜片厚度。所述内圆焊接工装压紧块12的外径与内圆焊接工装底座11为紧密配合。所述内圆焊接工装压紧块12的外径小于所述型腔外圆111的直径，范围在(0～0.5)mm。
请继续参阅图1至图2，所述外圆焊接工装2包括外圆焊接工装底座21、垫片22、垫块23、外圆焊接工装压紧块24和螺栓25。所述外圆焊接工装底座21 包括底座本体212和从底座本体212上伸出的中心轴211。中心轴211相对于所述底座本体212的端面213上设置有螺栓孔214。所述垫片22呈中空的圆柱状，且其外表面设置有端部结构221。所述中心轴211的端面213从垫片22的中空部分伸出(图2示意的是多个垫片22叠在一起的形状)。所述垫块23呈圆环状，位于套于所述中心轴211相对于所述底座本体212的端部。所述外圆焊接工装压紧块24设置有贯穿其自身的螺栓孔。所述螺栓25穿过所述压紧块24的螺栓孔而锁紧于所述中心轴211的断面213的螺栓孔上，由此，垫片22、所述垫块23 和所述压紧块24被装配于所述中心轴211上。所述膜片伸出所述垫片22的长度在(3.5～6.5)δ范围内，δ为膜片厚度。在一种具体方案中，垫片22采用倒角形端部结构，膜片伸出垫片22长度为5δ，技术人员可以理解，其长度也可以为 3.5δ、3.6δ、3.7δ、4δ、4.2δ、4.4δ、4.7δ、4.9δ、5δ、5.2δ、5.7δ、5.9δ、6.2δ、6.4δ、 6.5δ。在其他实施方式中，所述垫片22的外圆端部为台阶型、倒角形或圆弧形，也可以为其他形状只要满足膜片伸出垫片22长度在前述范围即可。所述垫块23 的内径大于外圆焊接工装底座21的中心轴211外径，范围在(0～0.6)mm。所述外圆焊接工装压紧块24的内径大于内圆焊接工装底座21的中心轴211外径，范围在(0～0.6)mm。所述膜片、垫片、垫块全部装配于内圆焊接工装底座21 的中心轴211上时，其长度之和大于底座中心轴211长度(3～5)mm。
请参阅图1至图2，采用本发明的前述工装进行焊接的方法包括如下步骤：
首先进行薄壁波纹管膜片内圆的焊接，将两片膜片置于内圆焊接工装底座 11的型腔内圆112和型腔外圆111构成的容纳结构(台阶)内，依靠外圆定位确保内圆对齐，内圆焊接工装压紧块12和所述底座11之间为紧密配合方式，采用肘夹13压紧，实现内圆焊缝的焊接，形成膜片对；
其次，在膜片对的两片膜片之间放入垫片22，然后将膜片对依次放入外圆焊接工装2的底座21上(也就是，所有膜片对及垫片22套在中心轴211上)，采用所述垫块23和所述压紧块24压紧，微微带紧螺栓25；
最后，以所述底座21、垫块23和压紧块24的外圆为基准调整膜片对的外圆对齐、滚圆，然后紧固螺栓，进行外圆焊接。
Claims (10)
1.薄壁波纹管膜片的焊接工装，其特征是，包括薄壁波纹管膜片内圆焊接工装和薄壁波纹管外圆焊接工装，其中，
所述内圆焊接工装包括内圆焊接工装底座、内圆焊接工装压紧块和肘夹，其中，所述内圆焊接工装底座包括型腔外圆和型腔内圆，型腔内圆和型腔外圆构成容纳膜片的容纳结构，在所述容纳结构容纳膜片的情况下，所述内圆焊接工装压紧块压紧膜片于该容纳结构，所述肘夹绕所述型腔外圆设置于所述内圆焊接工装底座的边缘，给予所述内圆焊接工装压紧块作用力以使得所述压紧块压紧所述膜片；
所述外圆焊接工装包括外圆焊接工装底座、垫片、垫块、外圆焊接工装压紧块和螺栓，其中，所述外圆焊接工装底座具有中心轴，所述垫片、垫块和外圆焊接工装压紧块被所述螺栓装配于所述中心轴上。
2.如权利要求1所述的薄壁波纹管膜片的焊接工装，其特征是：所述内圆焊接工装的型腔外圆直径大于膜片外径，范围在0～0.5mm；
所述内圆焊接工装的型腔内圆直径大于膜片内径，范围在(3.5～6.5)δ，其中，δ为膜片厚度。
3.如权利要求1所述的薄壁波纹管膜片的焊接工装，其特征是：所述内圆焊接工装压紧块的外径小于所述内圆焊接工装底座的型腔外圆直径，范围在(0～0.5)mm。
4.如权利要求1所述的薄壁波纹管膜片的焊接工装，其特征是：所述外圆焊接工装底座的中心轴外径小于膜片内径，范围在(2～5)mm范围内。
5.如权利要求1所述的薄壁波纹管膜片的焊接工装，其特征是：所述垫片呈中空的圆柱状，且其外表面设置有端部结构，该外圆端部为台阶型、倒角形或圆弧形。
6.如权利要求1所述的薄壁波纹管膜片的焊接工装，其特征是：所述垫块内径大于外圆焊接工装底座的中心轴的外径，范围在(0～0.6)mm。
7.如权利要求1所述的薄壁波纹管膜片的焊接工装，其特征是：所述外圆焊接工装压紧块内径大于内圆焊接工装底座的中心轴外径，范围在(0～0.6)mm。
8.如权利要求1所述的薄壁波纹管膜片的焊接工装，其特征是：所述膜片、垫片、垫块全部装配于内圆焊接工装底座的中心轴上时，其长度之和大于底座中心轴长度(3～5)mm。
9.如权利要求1所述的薄壁波纹管膜片的焊接工装，其特征是：所述容纳结构是台阶结构。
10.一种采用权利要求1至9中任何一项所述的焊接工装的焊接方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
首先进行薄壁波纹管膜片内圆的焊接，将两片膜片置于内圆焊接工装底座内，依靠外圆定位确保内圆对齐，内圆焊接工装压紧块和内圆焊接工装底座之间为紧密配合方式，采用肘夹压紧，实现内圆焊缝的焊接，形成膜片对；
其次，在膜片对的两片膜片之间放入垫片，然后将膜片对依次放入外圆焊接工装的底座上，采用外圆焊接工装压紧块压紧，微微带紧螺栓；
最后，以底座、垫块和压紧块外圆为基准调整膜片对的外圆对齐、滚圆，然后紧固螺栓，进行外圆焊接。
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