本发明专利技术公开了一种大径厚比铝合金圆筒体对接纵缝的焊接工装，焊枪安装于上固定梁上；2根转动压紧梁在水平面内并排布置，分别连接2个压紧结构；待焊壁板组件置于焊接平台上，焊缝位于下固定梁上方，2根转动压紧梁第二端的抬起或放下带动2个压紧结构离开或接触待焊壁板组件的焊缝两侧；气囊的充气或放气用于驱动压紧结构对待焊壁板组件的焊缝两侧的压紧或松开。本发明专利技术还公开了一种焊接方法，包括将转动压紧梁抬起；将待焊壁板吊装到焊接平台上；将转动压紧梁第二端与下固定梁固定连接；气囊驱动压紧结构对待焊壁板组件的焊缝两侧压紧；利用焊枪对所述焊缝进行焊接。本发明专利技术简化了焊接过程，提高了焊接质量。提高了焊接质量。提高了焊接质量。
【技术实现步骤摘要】
一种大径厚比铝合金圆筒体对接纵缝的焊接工装及方法
[0001]本专利技术涉及一种大径厚比铝合金圆筒体对接纵缝的焊接工装及方法，属于铝合金筒体焊接
技术介绍
[0002]随着我国航空航天事业的发展，航天型号的研制任务越来越紧迫，对运载火箭贮箱的焊接质量和效率提出了更高的要求。目前运载火箭的贮箱采用了由多块壳体拼焊而成的轻型铝合金薄壁箱体结构，其中Φ3m直径壳体径厚比达到了750:1，每段壳体由四块壳体拼焊而成，共有四条纵向焊缝。四块壳体焊接后控制周长的一致性对于总装环缝焊接工序高质量高效率的对接拼焊至关重要。其主要焊接工艺为自动TIG焊、手动TIG(非熔化极惰性气体保护焊)焊，焊接中均需人工调节。目前在焊接过程中仍然存在一些问题：
[0003](1)壳体纵缝焊接装配采用1+1、1+1、2+2的焊接顺序。焊接时壳体凹面朝上，壳体保持悬挂在龙门吊上，地面两侧置有支撑物保证壳体不向两侧倾斜，焊机焊接壳体内壁。整个过程装卸繁琐、占用吊车资源，效率低。
[0004](2)焊接先采用定位焊，再进行氦弧正常电流打底，最后进行氩弧盖面。整体进行三遍焊接，小电流定位容易错缝，多次焊接焊后变形大、焊接应力大，前后端起弧收弧处产生较大的翘曲变形。
[0005](3)焊后壳体周长不稳定。由于壳体焊接装配精度、受热不均匀、焊后变形大等原因导致壳体成型后周长出现较大波动。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种大径厚比铝合金圆筒体对接纵缝的焊接工装及方法，解决了现有大径厚比铝合金圆筒体焊接过程繁琐的技术问题，本专利技术进一步解决了现有大径厚比铝合金圆筒体焊接易发生翘曲及焊后壳体周长不稳定的技术问题，本专利技术简化了焊接过程，提高了焊接质量。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种大径厚比铝合金圆筒体对接纵缝的焊接工装，包括上固定梁、下固定梁、支撑结构、焊接平台、转动压紧梁和压紧结构；
[0009]支撑结构固定于底面，支撑结构用于支撑上固定梁和下固定梁；
[0010]焊枪安装于上固定梁上，用于对待焊壁板组件进行焊接；
[0011]转动压紧梁为2根，2根转动压紧梁在水平面内并排布置，2根转动压紧梁分别连接2个压紧结构；转动压紧梁第一端利用转动轴安装于支撑结构上；
[0012]焊接平台位于下固定梁下方，待焊壁板组件置于焊接平台上，待焊壁板组件的焊缝位于下固定梁上方，2根转动压紧梁第二端的抬起或放下带动2个压紧结构离开或接触待焊壁板组件的焊缝两侧；转动压紧梁包括刚性外壳和设于外壳内部的气囊，刚性外壳一侧开放，2根转动压紧梁的刚性外壳的开放侧相对，气囊通过所述开放侧连接压紧结构，气囊
的充气或放气用于驱动压紧结构对待焊壁板组件的焊缝两侧的压紧或松开。
[0013]进一步的，压紧结构为由若干压板沿下固定梁方向排布形成的琴键结构；
[0014]气囊通过曲柄连接压紧结构；
[0015]曲柄一端与气囊贴合，另一端与压紧结构转动连接，用于将气囊的充放气运动转换为压紧结构的上下运动。
[0016]进一步的，下固定梁上表面与待焊壁板组件下表面之间设有焊接垫板，所述焊接垫板与待焊壁板组件下表面形状匹配，焊接垫板与下固定梁上表面固定连接；所述焊接垫板采用不锈钢材料制成；
[0017]转动压紧梁第一端设有配重，转动轴位于配重与转动压紧梁第二端之间且靠近配重。
[0018]进一步的，上固定梁、下固定梁、处于放下状态时的转动压紧梁平行，且均与待焊壁板组件的焊缝平行。
[0019]进一步的，上述焊接工装还包括工件托架；
[0020]焊接平台包括可拆卸的盖板，待焊壁板组件置于焊接平台上时，待焊壁板组件与盖板接触，盖板拆卸后，待焊壁板组件与位于焊接平台下方的工件托架接触，利用工件托架将待焊壁板组件推出。
[0021]进一步的，焊枪通过焊枪支架安装于上固定梁上；
[0022]上固定梁设有沿上固定梁方向的第一导轨，焊枪支架通过齿轮齿条沿第一导轨运动；
[0023]焊枪支架上设有上下方向的第二导轨和同时与第一导轨以及第二导轨垂直的第三导轨，焊枪通过第一丝杠螺母沿第二导轨运动，通过第二丝杠螺母沿第三导轨运动。
[0024]一种大径厚比铝合金圆筒体对接纵缝的焊接方法，采用上述焊接工装实现，包括：
[0025]将转动压紧梁第二端抬起；
[0026]将待焊壁板吊装到焊接平台上，将两块待焊壁板对齐；
[0027]打磨待焊壁板组件的待焊区域，并采用刮削的方式去除待焊壁板对接端面表面的氧化物；所述待焊区域为以焊缝为中心，向焊缝两侧分别延伸20～25mm范围内的区域；
[0028]使两块待焊壁板对齐后形成的待焊壁板组件的焊缝位于下固定梁上方，将转动压紧梁第二端放下，并将转动压紧梁第二端与下固定梁固定连接；
[0029]向气囊充入压缩空气，气囊驱动压紧结构对待焊壁板组件的焊缝两侧压紧；
[0030]利用焊枪对所述焊缝进行焊接。
[0031]进一步的，利用焊枪对所述焊缝进行焊接的方法为：
[0032]将实际焊接区域定为焊缝理论区域、前端余量区和后端余量区；
[0033]在前端余量区进行长度为10～25mm的定位焊；
[0034]对实际焊接区域进行氦弧打底焊；
[0035]清洁待焊区域，后对实际焊接区域进行氩弧盖面焊；
[0036]在焊缝理论区域内距离焊缝理论区域前后端150～250mm的范围内进行熔焊，熔焊过程不加焊丝，熔焊的焊接电流比盖面焊的焊接电流小160～200A。
[0037]进一步的，上述焊接方法还包括：
[0038]利用焊枪对所述焊缝进行焊接后，保持15min以上再将转动压紧梁抬起；
[0039]使焊接后的壁板自然冷却30min以上后，测量焊接后的壁板的周长，当焊接后的壁板的周长不符合要求时，采用如下途径调整相邻壳段的周长匹配：
[0040]途径一：当一端周长过大时可以对焊接后的壁板进行挫修，或者通过不加焊丝熔焊使壁板周长发生收缩；
[0041]途径二：调整起弧端。
[0042]进一步的，向气囊充入压缩空气时的气源压力为0.5
‑
0.6MPa，气囊产生的撑紧力为5～6kg/cm2；
[0043]氦弧定位焊的焊接参数为：电流160
±
20A，焊接速度为12～18m/h；
[0044]所述大径厚比铝合金圆筒体的直径为Φ2.25m～Φ5m。
[0045]本专利技术与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：
[0046](1)本专利技术创造性的提出一种焊接工装，利用各部件的装配，有效简化了焊接过程，提高了焊接质量；
[0047](2)本专利技术特别设计了压紧结构的驱动方式和结构，实现了对壁板的稳定夹持；
[0048](3)本专利技术利用在焊缝前端余量区进行定位焊的方式，取消了纵缝定位焊本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大径厚比铝合金圆筒体对接纵缝的焊接工装，其特征在于，包括上固定梁(1)、下固定梁(2)、支撑结构、焊接平台(3)、转动压紧梁(4)和压紧结构(5)；支撑结构固定于底面，支撑结构用于支撑上固定梁(1)和下固定梁(2)；焊枪安装于上固定梁(1)上，用于对待焊壁板组件进行焊接；转动压紧梁(4)为2根，2根转动压紧梁(4)在水平面内并排布置，2根转动压紧梁(4)分别连接2个压紧结构(5)；转动压紧梁(4)第一端利用转动轴(6)安装于支撑结构上；焊接平台(3)位于下固定梁(2)下方，待焊壁板组件置于焊接平台(3)上，待焊壁板组件的焊缝位于下固定梁(2)上方，2根转动压紧梁(4)第二端的抬起或放下带动2个压紧结构(5)离开或接触待焊壁板组件的焊缝两侧；转动压紧梁(4)包括刚性外壳和设于外壳内部的气囊(7)，刚性外壳一侧开放，2根转动压紧梁(4)的刚性外壳的开放侧相对，气囊(7)通过所述开放侧连接压紧结构(5)，气囊(7)的充气或放气用于驱动压紧结构(5)对待焊壁板组件的焊缝两侧的压紧或松开。2.根据权利要求1所述的一种大径厚比铝合金圆筒体对接纵缝的焊接工装，其特征在于，压紧结构(5)为由若干压板沿下固定梁(2)方向排布形成的琴键结构；气囊(7)通过曲柄连接压紧结构(5)；曲柄一端与气囊(7)贴合，另一端与压紧结构(5)转动连接，用于将气囊(7)的充放气运动转换为压紧结构(5)的上下运动。3.根据权利要求1所述的一种大径厚比铝合金圆筒体对接纵缝的焊接工装，其特征在于，下固定梁(2)上表面与待焊壁板组件下表面之间设有焊接垫板，所述焊接垫板与待焊壁板组件下表面形状匹配，焊接垫板与下固定梁(2)上表面固定连接；所述焊接垫板采用不锈钢材料制成；转动压紧梁(4)第一端设有配重，转动轴(6)位于配重与转动压紧梁(4)第二端之间且靠近配重。4.根据权利要求1所述的一种大径厚比铝合金圆筒体对接纵缝的焊接工装，其特征在于，上固定梁(1)、下固定梁(2)、处于放下状态时的转动压紧梁(4)平行，且均与待焊壁板组件的焊缝平行。5.根据权利要求1所述的一种大径厚比铝合金圆筒体对接纵缝的焊接工装，其特征在于，还包括工件托架(8)；焊接平台(3)包括可拆卸的盖板(9)，待焊壁板组件置于焊接平台(3)上时，待焊壁板组件与盖板(9)接触，盖板(9)拆卸后，待焊壁板组件与位于焊接平台(3)下方的工件托架(8)接触，利用工件托架(8)将待焊壁板组件推出。6.根据权利要求1所述的一种大径厚比铝合金圆筒体对接纵缝的焊接工装，其特征在于，焊枪通过焊枪支架(10...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝云飞，庞小宇，田志杰，高彦军，马轶，段海明，颜旭，王凯，郭纲，王铁，杨君，张玉芝，关震磊，王富强，刘旭升，鲁敏，张文韬，
申请(专利权)人：首都航天机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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