CN108857068A - 一种用于飞机进气口前缘薄壁构件的激光焊接方法 - Google Patents
一种用于飞机进气口前缘薄壁构件的激光焊接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108857068A CN108857068A CN201810678263.6A CN201810678263A CN108857068A CN 108857068 A CN108857068 A CN 108857068A CN 201810678263 A CN201810678263 A CN 201810678263A CN 108857068 A CN108857068 A CN 108857068A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- air inlet
- welding
- aerodynamic configuration
- protection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
- B23K26/30—Seam welding of three-dimensional seams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
- B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
- B23K37/0426—Fixtures for other work
- B23K37/0435—Clamps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明提供了一种用于飞机进气口前缘薄壁构件的激光焊接方法,包括焊接夹具和气体保护装置,焊接夹具包括仿气动外形膜胎上,气体保护装置为三层管结构。焊接时,待焊构件贴合在仿气动外形膜胎上;氩气通过中间层管,经过锥形管提高气体的流速后作用于熔池,实现熔池保护;氩气通过进气管通入外层管,并经过喇叭管增加焊缝保护范围,实现正面焊缝保护。氩气通过仿气动外形膜胎上的背面气体保护槽,在槽内形成一定的压力和浓度后,实现构件背面焊缝保护。
Description
技术领域:
本发明涉及飞机零部件焊接技术领域,特别是一种用于飞机进气口前缘薄壁构件的激光焊接方法。
背景技术
飞机的进气道是用于喷气式发动机所需空气的进口和通道,其中进口前缘由于气动原因较为钝圆,类似唇口,以避免低速起飞时进口处气流分离。进气口前缘构件一般选用不锈钢材料,其结构特点是璧薄、气动外形型面等。某型机进气口前缘构件采用0Cr18Ni9不锈钢,由8块蒙皮成型的零件通过焊接和铆接的型式连接在一起,其中焊接采用手工钨极氩弧焊。外场多次反映,前缘构件焊缝部位出现多处裂纹,给飞行安全很大程度上造成危险。经研究分析,焊接变形是进气口前缘构件焊缝开裂的关键因素,由于焊后装配时带应力铆接,且应力较大,随着飞行次数的增加焊缝在内应力的作用下开裂。
激光焊接技术与手工钨极氩弧焊(TIG焊)焊接方法相比,具有能量密度高,加热集中,对材料热损伤小,焊缝深宽比大,焊接变形小,焊缝质量好,接头强度高,尤其在薄壁结构件焊接上激光焊独具优势。激光焊接作为一种先进的焊接技术,具有传统焊接方法无可比拟的显著优点,已成为现代航空结构不可缺少的连接技术。
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构件的制造中。但实现该构件的激光焊接并不容易,存在一些难题。一是由于薄壁刚性较差,形状复杂,焊接定位较难实现,零件外形难以准确保证,特别是在间隙和阶差的调整和控制方面。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。二是接部位为空间曲面上的曲线,焊接过程中焊缝在高温状态下的保护显得尤为重要,由于传统的气体保护托罩不适用于空间焊缝的焊接,设计并制作气体保护装置以使保护焊缝不受有害气体的污染成为保证焊缝质量的关键。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种飞机进气口前缘薄壁构件的激光焊接方法以实现控制变形和保证焊缝质量的目的。
一种用于飞机进气口前缘薄壁构件的激光焊接方法,包括如下步骤:
1包括一种焊接夹具,由仿气动外形膜胎、压条、支撑块、定位销组成,仿气动外形膜胎为夹具基座,其外形与飞机进气口前缘薄壁构件的外形一致,其端头上设有与待焊接构件上工艺孔一致的定位孔,仿气动外形膜胎上待焊接零件焊缝的对应位置处开有背面气体保护槽;
2包括一种气体保护装置,装置顶部为与焊接设备连接的对接板,对接板中心设有激光束通孔,下部为套管型结构,分为三层,内层管为激光束通道;中间层管下部设有气体透镜,管口处为锥形管结构;外层管下部设有气体透镜,管口处为喇叭管结构;中间层管和外层管分别与进气管相通;
3将待焊构件通过型面两端的工艺孔与仿气动外形膜胎实现准确定位;并将其压紧贴合在仿气动外形膜胎上;
4氩气通过进气管通入中间层管,在管道内形成一定的压力和浓度后,经气体透镜过滤与雾化,并经过锥形管提高气体的流速后作用于熔池,实现熔池保护;
5氩气通过进气管通入外层管,在管道内形成一定的压力和浓度后,经气体透镜过滤与雾化,并经过喇叭管增加焊缝保护范围,实现正面焊缝保护。
6氩气通过焊接夹具仿气动外形膜胎上的背面气体保护槽,在槽内形成一定的压力和浓度后,实现构件背面焊缝保护。
本发明使用仿气动外形膜胎保证了进气口前缘薄壁构件表面完全贴合,并且在空间曲面实现了曲线焊缝的气体保护。套管型式气体保护装置实现了熔池金属和焊缝正面金属的保护。同时,避免了数控五轴设备在合成焊缝轨迹过程中由于各轴联动造成气体保护托罩与工件或工装形成干涉的难题。本发明有效地解决了进气口前缘薄壁构件激光焊接的难题,可实现该类构件的小变形焊接。
附图说明
图1构件焊接整体示意图
图2定位焊接一体化夹具示意图
图3气体保护装置结构示意图
图4进气口前缘薄壁构件示意图
图中编号说明:1-仿气动外形膜胎;2-压条;3-支撑块;4-压紧件;5-背面气体保护槽;6-定位销;7-对接板;8-进气管;9-激光束;10-内层管;11-中间层管;12-外层管;13-锥形管;14-喇叭管;15-气体透镜;16-工艺孔;17-焊缝
具体实施方式
进气口前缘薄壁构件如图4所示,构件两侧边缘留10mm余量,构件两侧设有的工艺孔16,材料均为0Cr18Ni9不锈钢,空间曲面上的曲线焊缝17如图4所示。
图1为整个焊接装置的示意图。进气口前缘薄壁构件置于焊接夹具对应的位置上,***定位销,用塞尺检查构件之间的对合间隙,直至修合至0.1mm间隙(局部为0.15mm)范围内,然后利用压紧件4将构件与膜胎进行贴合压紧,实现进气口前缘薄壁构件快速、准确的定位与夹持。
图2为焊接夹具示意图,由仿气动外形膜胎1、压条2、支撑块3、定位销6组成,仿气动外形膜胎1为夹具基座,其外形与飞机进气口前缘薄壁构件的外形一致,其端头上设有与待焊接构件上工艺孔16一致的定位孔,仿气动外形膜胎1上待焊接零件焊缝的对应位置处开有背面气体保护槽5;
图3为气体保护装置示意图,装置顶部为与焊接设备连接的对接板7,对接板7中心设有激光束9通孔,下部为套管型结构,分为三层,内层管10为激光束9通道;中间层管11下部设有气体透镜15,管口处为锥形管13结构;外层管12下部设有气体透镜15,管口处为喇叭管14结构;中间层管11和外层管12分别与进气管8相通。
焊接时首先将待焊构件通过型面两端的工艺孔16与仿气动外形膜胎1实现准确定位;并将其压紧贴合在仿气动外形膜胎1上.
然后,氩气通过进气管8通入中间层管11,在管道内形成一定的压力和浓度后,经气体透镜15过滤与雾化,并经过锥形管13提高气体的流速后作用于熔池,实现熔池保护;
其次,氩气通过进气管8通入外层管12,在管道内形成一定的压力和浓度后,经气体透镜15过滤与雾化,并经过喇叭管14增加焊缝保护范围,实现正面焊缝17保护。
最后,氩气通过焊接夹具仿气动外形膜胎1上的背面气体保护槽5,在槽内形成一定的压力和浓度后,实现构件背面焊缝保护。
由于进气口前缘薄壁构件形状复杂,焊缝均为空间曲线,考虑到激光焊接方法对位置精度的要求,焊缝轨迹利用CAD-CAM软件离线编程在线修正的方法,修正过程中采用多段插补的示教编程来最终实现整个焊缝轨迹的行走。
整个焊接过程采用定位、封缝和正式焊接的方式进行,设备为光纤激光器4kW,焊接工艺参数见表1。
表1激光焊接工艺参数
Claims (1)
1.一种用于飞机进气口前缘薄壁构件的激光焊接方法,其特征在于包括如下步骤:
1-1包括一种焊接夹具,由仿气动外形膜胎、压条、支撑块、定位销组成,仿气动外形膜胎为夹具基座,其外形与飞机进气口前缘薄壁构件的外形一致,其端头上设有与待焊接构件上工艺孔一致的定位孔,仿气动外形膜胎上待焊接零件焊缝的对应位置处开有背面气体保护槽;
1-2包括一种气体保护装置,装置顶部为与焊接设备连接的对接板,对接板中心设有激光束通孔,下部为套管型结构,分为三层,内层管为激光束通道;中间层管下部设有气体透镜,管口处为锥形管结构;外层管下部设有气体透镜,管口处为喇叭管结构;中间层管和外层管分别与进气管相通;
1-3将待焊构件通过型面两端的工艺孔与仿气动外形膜胎实现准确定位;并将其压紧贴合在仿气动外形膜胎上;
1-4氩气通过进气管通入中间层管,在管道内形成一定的压力和浓度后,经气体透镜过滤与雾化,并经过锥形管提高气体的流速后作用于熔池,实现熔池保护;
1-5氩气通过进气管通入外层管,在管道内形成一定的压力和浓度后,经气体透镜过滤与雾化,并经过喇叭管增加焊缝保护范围,实现正面焊缝保护。
1-6氩气通过焊接夹具仿气动外形膜胎上的背面气体保护槽,在槽内形成一定的压力和浓度后,实现构件背面焊缝保护。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810678263.6A CN108857068A (zh) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 一种用于飞机进气口前缘薄壁构件的激光焊接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810678263.6A CN108857068A (zh) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 一种用于飞机进气口前缘薄壁构件的激光焊接方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108857068A true CN108857068A (zh) | 2018-11-23 |
Family
ID=64296014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810678263.6A Pending CN108857068A (zh) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 一种用于飞机进气口前缘薄壁构件的激光焊接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108857068A (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109865935A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-06-11 | 西安飞机工业(集团)有限责任公司 | 一种钛合金激光焊接的焊缝正面保护装置和保护方法 |
CN110480136A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-11-22 | 上海航天精密机械研究所 | 铝锂合金曲面纵缝变极性等离子弧焊接装置 |
CN110587113A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-20 | 中国航空制造技术研究院 | 一种复杂薄壁构件的焊接制造方法 |
CN111906164A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-11-10 | 江阴市天柠管道有限公司 | 一种弯管的成型方法 |
CN113894512A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-01-07 | 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 | 一种发动机弓形架组件的加工方法 |
CN116329799A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-06-27 | 武汉海德龙仪表科技有限公司 | 一种液位计制造加工用的焊接装置及其方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61229491A (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-13 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ溶接用加工ヘツド |
EP0231999A2 (en) * | 1986-01-07 | 1987-08-12 | Quantum Laser Corporation | Gas shroud and method |
CN102935568A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-02-20 | 西安交通大学 | 复杂空间形状钛合金薄壁件的激光焊接夹具与保护装置 |
CN202763282U (zh) * | 2012-08-15 | 2013-03-06 | 广州有色金属研究院 | 一种 co2激光器专用熔池气体保护装置 |
CN104002050A (zh) * | 2014-05-08 | 2014-08-27 | 中航飞机股份有限公司西安飞机分公司 | 一种钛合金鱼唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法和装置 |
CN106425090A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-02-22 | 中航飞机股份有限公司西安飞机分公司 | 一种用于钛合金零件激光焊接气体保护装置 |
CN207414640U (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-29 | 湖北金德源电气设备股份有限公司 | 一种仿形焊机 |
-
2018
- 2018-06-27 CN CN201810678263.6A patent/CN108857068A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61229491A (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-13 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ溶接用加工ヘツド |
EP0231999A2 (en) * | 1986-01-07 | 1987-08-12 | Quantum Laser Corporation | Gas shroud and method |
CN202763282U (zh) * | 2012-08-15 | 2013-03-06 | 广州有色金属研究院 | 一种 co2激光器专用熔池气体保护装置 |
CN102935568A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-02-20 | 西安交通大学 | 复杂空间形状钛合金薄壁件的激光焊接夹具与保护装置 |
CN104002050A (zh) * | 2014-05-08 | 2014-08-27 | 中航飞机股份有限公司西安飞机分公司 | 一种钛合金鱼唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法和装置 |
CN106425090A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-02-22 | 中航飞机股份有限公司西安飞机分公司 | 一种用于钛合金零件激光焊接气体保护装置 |
CN207414640U (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-29 | 湖北金德源电气设备股份有限公司 | 一种仿形焊机 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109865935A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-06-11 | 西安飞机工业(集团)有限责任公司 | 一种钛合金激光焊接的焊缝正面保护装置和保护方法 |
CN110480136A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-11-22 | 上海航天精密机械研究所 | 铝锂合金曲面纵缝变极性等离子弧焊接装置 |
CN110587113A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-20 | 中国航空制造技术研究院 | 一种复杂薄壁构件的焊接制造方法 |
CN110587113B (zh) * | 2019-09-26 | 2021-06-08 | 中国航空制造技术研究院 | 一种复杂薄壁构件的焊接制造方法 |
CN111906164A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-11-10 | 江阴市天柠管道有限公司 | 一种弯管的成型方法 |
CN113894512A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-01-07 | 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 | 一种发动机弓形架组件的加工方法 |
CN113894512B (zh) * | 2021-11-15 | 2024-03-01 | 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 | 一种发动机弓形架组件的加工方法 |
CN116329799A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-06-27 | 武汉海德龙仪表科技有限公司 | 一种液位计制造加工用的焊接装置及其方法 |
CN116329799B (zh) * | 2023-06-01 | 2023-08-08 | 武汉海德龙仪表科技有限公司 | 一种液位计制造加工用的焊接装置及其方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108857068A (zh) | 一种用于飞机进气口前缘薄壁构件的激光焊接方法 | |
CN103354771A (zh) | 修复声衰减板的方法 | |
US8474137B2 (en) | Method for repairing turbine blades | |
US9879545B2 (en) | Manufacture of hollow aerofoil | |
CN103008998A (zh) | 一种钛合金筒形三层结构的超塑成形/扩散连接成形方法 | |
CN106670640B (zh) | 一种适用于薄壁顶盖小直径法兰盘的电子束焊接方法 | |
CN103817448A (zh) | 钛合金激光-mig复合焊接的气体保护装置 | |
CN110280872A (zh) | 应用于大尺寸Invar钢模具的自动焊接装备以及焊接方法 | |
CN109967869A (zh) | 一种6061铝合金薄板脉冲激光叠焊工艺方法 | |
CN104475959A (zh) | 一种航空发动机静子组件真空电子束焊接工艺方法 | |
US9221121B2 (en) | Welding process for welding three elements using two angled energy beams | |
CN205571712U (zh) | 激光焊接气体保护装置 | |
EP3067153A1 (en) | Manufacture of a hollow aerofoil | |
CN107838572B (zh) | 一种针栓式喷注器的焊接方法 | |
CN104002050A (zh) | 一种钛合金鱼唇形薄壁蒙皮零件的激光焊接方法和装置 | |
CN105397223A (zh) | 一种吸附式空心静子叶片的制造方法 | |
US20160158875A1 (en) | Fabrication Method of Steam Turbine Blade Equipped with Erosion Shield | |
CN109128506B (zh) | 一种不加保护气的铝合金激光自熔焊接工艺 | |
US10654125B2 (en) | Integrated gas purge path for welded sandwich structure | |
CN113427097B (zh) | 一种含异型气管的风洞加热器制备方法 | |
CN113478078B (zh) | 一种用于三层结构激光焊夹紧和背面保护的装置及方法 | |
CN115740719A (zh) | 一种腔体结构件对开扩散焊接头及焊接方法 | |
CN109047998A (zh) | 一种提升***管路自动氩弧焊成形质量和生产效率的方法 | |
CN109664021A (zh) | 一种薄壁曲线窄型面的激光焊接方法 | |
CN209954056U (zh) | 一种小直径航天精密过滤器的焊接工装 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181123 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |