一种5M级贮箱球形箱底法兰盘形位尺寸的控制方法技术

本发明专利技术提供一种5M贮箱球形箱底法兰盘形位尺寸的控制方法，实现在焊接过程中对大直径贮箱箱底法兰盘形位尺寸的控制。所述方法包括：将处于零件状态下的法兰盘和瓜瓣上与其对应的法兰盘安装孔过盈装配；采取快速焊接工艺焊接装配在一起的瓜瓣和法兰盘，形成瓜瓣法兰盘组合件；对法兰盘瓜瓣组合件进行校形，恢复法兰盘瓜瓣焊接变形量。

【技术实现步骤摘要】
一种5M级贮箱球形箱底法兰盘形位尺寸的控制方法
本专利技术涉及火箭贮箱焊拼领域，尤其涉及一种5M级贮箱球形箱底法兰盘形位尺寸的控制方法。
技术介绍
运载火箭的贮箱箱底为铝合金结构件，箱底呈圆形结构，由法兰盘、8个瓜瓣、过渡环拼焊而成，其中，箱底上设置有多个法兰盘，分布在箱底的不同位置上，法兰盘装配在瓜瓣上，并且靠近瓜瓣的小端。现有的贮箱法兰盘焊接方法通常是：首先将瓜瓣拼接成半球形箱底，之后利用专用工装设备对各个瓜瓣开设法兰盘安装孔，然后利用专用工装设备使半球形箱底悬空，将法兰盘装配至法兰盘安装孔处并固定，再进行手工焊接。但是，上述这种焊接方法法兰盘需进行手工焊接，焊接质量受人为因素影响较大，且焊接过程需多次起收弧，焊接变形大。特别是当贮箱直径为5m级别时，控制起来难度更大。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种5M级贮箱球形箱底法兰盘形位尺寸的控制方法，实现对5M级大直径贮箱箱底法兰盘形位尺寸的控制。本专利技术实施例提供一种5M级贮箱球形箱底法兰盘形位尺寸的控制方法，包括：将处于零件状态下的法兰盘和瓜瓣上与其对应的法兰盘安装孔过盈装配；采取快速焊接工艺焊接装配在一起的瓜瓣和法兰盘，形成瓜瓣法兰盘组合件；对法兰盘瓜瓣组合件进行校形，恢复法兰盘瓜瓣焊接变形量。本专利技术实施例提供的一种5M贮箱球形箱底形位尺寸的控制方法，通过在焊接的各个过程控制瓜瓣与法兰盘的位置、收缩量、变形量等，对大直径贮箱球形箱底法兰盘形位尺寸进行控制。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种贮箱球形箱底形位尺寸的控制方法流程图。图2(a)～(d)为本专利技术实施例提供的一种瓜瓣和法兰盘组合示意图。图3为本专利技术实施例提供的瓜瓣校形工装的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了适应5M级大直径贮箱球形箱底的特性，申请人专利技术了一种新的法兰盘焊接方法，即首先将法兰盘与单个瓜瓣进行焊接，再将多个瓜瓣焊接成球形箱底，这种方法避免了将5m级大直径贮箱球形箱底倒挂焊接，极大地降低了对工装要求以及工艺要求。然而，既使在申请人专利技术的法兰盘焊接方法中，要将法兰盘焊接在大直径薄壁结构的瓜瓣上，要想精确控制法兰盘的形位尺寸，依然是比较困难的。原因在于：第一、法兰盘的直径小，瓜瓣臂厚较薄，在瓜瓣与法兰盘的焊接过程中，瓜瓣极易由于焊接收缩而发生形变；第二、球形箱底的直径很大，在该直径下实现法兰盘形位尺寸的精准定位本身难度就很大。为此，为了控制球形箱底法兰盘的形位尺寸，需要对整个贮箱球形箱底的焊接过程进行控制。图1是本专利技术实施例提供的一种贮箱球形箱底法兰盘形位尺寸的控制方法流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤。步骤110：将处于零件状态下的法兰盘和其对应的瓜瓣过盈装配。具体而言，在法兰盘与瓜瓣上的法兰盘安装孔之间预留装配过盈量。图2(a)所示为法兰盘，图2(b)所示为开设有法兰盘安装孔的瓜瓣；将法兰盘过盈固定在法兰盘安装孔后形成的结构如图2(c)所示。采用过盈装配可以预留焊接收缩余量，减少由于焊接收缩而导致的瓜瓣变形。在本专利技术一实施例中，所述装配过盈量范围是0.10-0.50mm。步骤120：使用外加约束，压紧瓜瓣和法兰盘，保证瓜瓣和法兰盘贴胎良好。具体可以是，使用瓜瓣法兰压紧工装压紧瓜瓣和法兰盘，对瓜瓣添加外力约束，可有效减弱后续焊接热输入对瓜瓣造成的变形。步骤130：采取快速焊接工艺焊接装配在一起的瓜瓣和法兰盘，形成瓜瓣法兰盘组合件。在本专利技术实施例中，法兰盘与法兰盘安装孔之间采取TIG悬空焊的方式。TIG悬空焊是本申请人自有的一项技术，该技术在申请人同日递交的另一个申请文件中有详细的阐述。在选取TIG悬空焊时，需要根据法兰盘的特殊性精确选取工艺参数，工艺参数略有不对，则会导致法兰盘焊缝处铝合金性能的变化，造成工艺事故。经过专利技术人无数次实验室实验(选取不同的TIG参数焊接法兰盘，通过环缝上取切片，进行形位和力学性能测试)，得知典型厚度下形位和力学性能较好的TIG焊接参数，如表1所示。表1法兰盘TIG焊接工艺参数表步骤140：对法兰盘瓜瓣组合件焊接变形量进行校形，恢复法兰盘瓜瓣焊接变形量。在本专利技术一实施例中，具体的校形过程为：先对瓜瓣变形处进行微热加热，控制瓜瓣表面的温度不超过80摄氏度，以免温度过高对铝合金金属结构产生影响；然后采用机械敲击的方式对瓜瓣变形出进行校形。机械敲击可以对法兰盘焊缝进行应力释放并也可以延展焊缝，恢复法兰盘、瓜瓣的焊接变形量。在本专利技术一实施例中，可以采取恒温的热风风机或者电烘烤器对瓜瓣变性处进行加热。在本专利技术一实施例中，可以将法兰盘瓜瓣组合件放置在如图3的校形工装中进行敲击校形。如图3所示，该校形工装为一个半圆弧形。将瓜瓣垂直放置如该半圆弧形，让该瓜瓣的背面与该半圆弧形贴合。步骤150：在瓜瓣拼焊装配时，在焊接模胎上采用插定位销的方式对待瓜瓣法兰盘组合件进行定位。具体为在焊接模胎上插定位销将瓜瓣法兰盘组合件定位在理论位置上，对瓜瓣法兰盘组合件进行定位可以提高装配精度，保证法兰盘的形位尺寸。步骤160：根据箱底结构及法兰盘分布位置，对构成箱底的多个瓜瓣法兰盘组合件进行拼焊，形成球形箱底。最后形成的球形箱底如图2(d)所示。在焊接时，需要合理规划各个瓜瓣法兰盘组合件之间的拼焊顺序，同时，还需要对瓜瓣法兰盘组合件之间的焊接边进行预留焊接收缩量，以保证瓜瓣拼焊完成后法兰盘的分布半径准确。本专利技术实施例的技术方案，从零件阶段即开始控制零件尺寸，从而抑制焊接变形，然后分别通过对法兰盘、瓜瓣进行压紧，使用较小热输入的焊接方法完成瓜瓣法兰盘组合件的焊接，然后对瓜瓣、法兰盘组合件进行校形，最后对瓜瓣装配进行定位，确定瓜瓣拼焊顺序，预置焊接收缩量等多个方面对大直径贮箱球形箱底法兰盘形位尺寸进行控制。采用上述的拼焊方式，能够减少瓜瓣法兰盘组合件的焊接变形，控制法兰盘的形位尺寸，实现对大直径贮箱箱底法兰盘形位尺寸的控制,尤其适用5M直径贮箱箱底法兰盘形位尺寸的控制。利用本专利技术实施例提供的方式，实验证明，可以将直径为5M的贮箱箱底的法兰盘形位尺寸偏差控制在小于等于±5mm以内。上述实施例只为说明本专利技术的技术构思及特点，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种5M级贮箱球形箱底法兰盘形位尺寸的控制方法，其特征在于，包括：将处于零件状态下的法兰盘和瓜瓣上与其对应的法兰盘安装孔过盈装配；采取快速焊接工艺焊接装配在一起的瓜瓣和法兰盘，形成瓜瓣法兰盘组合件；对法兰盘瓜瓣组合件进行焊接变形量校形，恢复法兰盘瓜瓣原有型面。

【技术特征摘要】
1.一种5M级贮箱球形箱底法兰盘形位尺寸的控制方法，其特征在于，包括：将处于零件状态下的法兰盘和瓜瓣上与其对应的法兰盘安装孔过盈装配；采取快速焊接工艺焊接装配在一起的瓜瓣和法兰盘，形成瓜瓣法兰盘组合件；对瓜瓣法兰盘组合件进行焊接变形量校形，恢复瓜瓣法兰盘原有型面；根据箱底结构及法兰盘分布位置，对构成箱底的多个瓜瓣法兰盘组合件进行拼焊，形成球形箱底。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过盈装配的装配过盈量范围是0.10-0.50mm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述快速焊接工艺为TIG悬空焊的焊接工艺。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述TIG悬空焊的打底焊参数为焊接电流100-180A，焊接速度250-300mm/min，He流量10-15L/Min；盖面焊参数为焊接电流200-300A，焊接速度100-160mm/min，送丝速度为500-1500mm/min，Ar流量10-15L/Min。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡新，李义鹏，刘宪力，张中平，韩国良，张蓬，苏再为，周亚男，杨凯，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，首都航天机械公司，天津航天长征火箭制造有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11