本发明专利技术涉及铝合金筒体制造技术领域，具体涉及一种火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置及焊接方法，其中焊接装置包括搅拌焊组件、支撑梁、接合部支承体、X方向约束件、Y方向约束件和Z方向约束件，假设与壁板的直线侧端部平行的方向为X方向，壁板的结合部位分开的方向为Y方向，使壁板凸起的方向为Z方向；支撑梁的延伸方向与壁板的直线侧端部平行，搅拌焊组件滑动设置于支撑梁并能够沿与壁板的直线侧端部平行的方向运动，接合部支承体设置于壁板之间焊接部位的下方，X方向约束件能对壁板进行X方向的限位，Y方向约束件能对壁板进行Y方向的限位，Z方向约束件能对壁板进行Z方向的限位。将焊接时的反作用力分三部分来约束，可显著减小约束力。约束力。约束力。
【技术实现步骤摘要】
一种火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置及焊接方法
[0001]本专利技术涉及铝合金筒体制造
，具体涉及一种火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置及焊接方法。
技术介绍
[0002]液体火箭低温推进剂铝合金贮箱是液体火箭的“油箱”，也是液体火箭结构系统中最大的部件，占液体火箭体积的80％、重量的70％。火箭贮箱是由多个横截面为圆弧状的壁板焊接而成的，以前主要是通过传统的熔焊来进行焊接，但是近年来国内外先进火箭制造企业已逐步采用搅拌摩擦焊(FSW，Friction Stir Welding)来代替熔焊。在搅拌摩擦焊中，被焊接材料如壁板中产生塑性流动，使被焊接的材料接合而不熔化，因此在焊接时会产生很大的反作用力F。如果不克服该反作用力F而约束被焊接材料，则不会产生摩擦发热或塑性流动，不能将被焊接材料彼此接合。
[0003]然而，在目前的火箭贮箱制造方法中，由于搅拌摩擦焊的焊接过程中搅拌焊工具会对焊件施加相当大的顶锻力和向前的驱动力，因此需要有足够刚性的焊接设备和焊接夹紧装置。而常用的夹紧装置需要使用多个液压缸将搅拌摩擦焊的焊接部位在一个方向压入并加以约束，这就导致支撑多个液压缸的部分的刚性极高。因此，这也导致制造设备的尺寸越来越大，并且，由于需要更多的液压缸，设备的结构也变得复杂，不仅增加了制造设备的成本，而且零件之间很容易产生问题，且不易拆装、不易修理。
技术实现思路
[0004]本专利技术针对目前搅拌摩擦焊常用的夹紧装置需要使用多个液压缸将搅拌摩擦焊的焊接部位在一个方向压入并加以约束而导致的设备尺寸过大、设备结构复杂的问题，提出了一种火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置及焊接方法。
[0005]第一方面，本专利技术首先提出了一种火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置，包括搅拌焊组件，还包括支撑梁、接合部支承体、X方向约束件、Y方向约束件以及Z方向约束件，假设与壁板的直线侧端部平行的方向为X方向，壁板的结合部位分开的方向为Y方向，使壁板凸起的方向为Z方向，壁板具有曲线侧和直线侧；支撑梁的延伸方向与壁板的直线侧端部平行，搅拌焊组件滑动设置于支撑梁并能够沿与壁板的直线侧端部平行的方向运动，接合部支承体设置于壁板之间焊接部位的下方，X方向约束件设置于接合部支承体并能够对壁板进行X方向的限位，Y方向约束件设置于支撑梁的下端并能够对壁板进行Y方向的限位，Z方向约束件设置于搅拌焊组件的前进方向并能够对壁板进行Z方向的限位。本申请将搅拌摩擦焊时产生的反作用力分成X、Y、Z三个方向并分别采用X方向约束件、Y方向约束件以及Z方向约束件来约束，可以显著减小约束力。
[0006]优选的，X方向约束件设置于壁板的曲线侧的端部；X方向约束件包括约束块，约束块的一端固定于接合部支承体，另一端伸至壁板的端面并与壁板的曲线侧的端部固定连接。
[0007]优选的，约束块的两端均开设有至少两个通孔，壁板的曲线侧的端部开设有约束孔，固定螺栓穿过约束块一端的通孔以将约束块固定于接合部支承体，约束螺栓穿过约束块另一端的通孔并插入约束孔内以对壁板进行X方向的限位。
[0008]优选的，约束块呈L型结构，约束块的中部具有卡合面，卡合面能够与壁板的曲线侧的端部抵接并卡合。
[0009]优选的，壁板的侧面凸设有与壁板的直线侧端部平行的肋板；Y方向约束件包括支撑件以及约束杆，约束杆的一端通过支撑件铰接于支撑梁的下侧，约束杆的另一端能够转动至肋板的侧面并与肋板抵接以对壁板进行Y方向的限位。
[0010]优选的，支撑梁的下侧面与约束杆之间设置有驱动件，驱动件能够驱动约束杆向靠近壁板的方向移动以使约束杆的端部与肋板抵接。
[0011]优选的，支撑件还设置有压脚螺栓，压脚螺栓能够将从约束杆传来的力通过支撑件传递给支撑梁。
[0012]优选的，Z方向约束件包括支撑棒和按压辊，支撑棒的上端固定于搅拌焊组件，支撑棒的下端设置有可转动的按压辊，且支撑棒与按压辊位于搅拌焊组件的前进方向的前侧。
[0013]优选的，支撑梁平行间隔设置有两条，且两条支撑梁的上端均设置有导轨；搅拌焊组件包括可动支撑体、焊接本体以及焊接头，焊接头设置有焊接本体的下端，焊接本体固定于可动支撑体，可动支撑体通过导轨滑动设置于支撑梁，且焊接本体位于两条支撑梁之间。
[0014]第二方面，本专利技术还提出了一种采用上述火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置的焊接方法，具体包括以下步骤：
[0015]S1：将两个壁板待焊接的直线侧的端部对接并放置于壁板支承体上，并使壁板的对接部位于接合部支承体上；
[0016]S2：通过X方向约束件、Y方向约束件以及Z方向约束件分别对两个壁板进行X、Y、Z方向的约束，进行搅拌摩擦焊；
[0017]S3：焊接完成后，判断所有作为被焊接材料的壁板是否全部焊接完成；若存在未焊接的壁板，则准备并焊接新的壁板；若已将所有作为被焊接材料的壁板焊接，则完成圆筒状的部件，并将圆筒状的部件在进行X方向的约束时产生的约束孔以及端部的未焊合区域加工除去。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]1、本专利技术提出的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置在进行搅拌摩擦焊时产生的反作用力被分成三部分来约束，可以显著减小约束力。
[0020]2、本专利技术提出的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置能够使用简单的约束装置来约束被焊接材料。
[0021]3、本专利技术提出的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置可以在不提高约束机构的支承刚性的前提下也能够充分地约束被焊接材料，能够简化制造装置。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术
人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术所述的壁板的简要结构示意图。
[0024]图2为本专利技术所述的火箭贮箱筒体的简要结构示意图。
[0025]图3为本专利技术所述的壁板的直线侧端部与曲线侧端部的简要结构示意图。
[0026]图4为本专利技术所述的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置的截面图。
[0027]图5为本专利技术所述的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置的侧视图。
[0028]图6为本专利技术所述的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置中X方向约束件的立体结构示意图。
[0029]图7为本专利技术所述的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置中X方向约束件的侧面剖视图。
[0030]图8为本专利技术所述的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置中X方向约束件的俯视图。
[0031]图9为本专利技术所述的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置中X方向约束件在焊接完成后被去除的简要结构示意图。
[0032]图10为本专利技术所述的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置中Y方向约束件的简要结构示意图。
[0033]图11为本专利技术所述的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置中Y方向约束件的侧视图。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置，包括搅拌焊组件，其特征在于，还包括支撑梁、接合部支承体、X方向约束件、Y方向约束件以及Z方向约束件，假设与壁板的直线侧端部平行的方向为X方向，壁板的结合部位分开的方向为Y方向，使壁板凸起的方向为Z方向，壁板具有曲线侧和直线侧；支撑梁的延伸方向与壁板的直线侧端部平行，搅拌焊组件滑动设置于支撑梁并能够沿与壁板的直线侧端部平行的方向运动，接合部支承体设置于壁板之间焊接部位的下方，X方向约束件设置于接合部支承体并能够对壁板进行X方向的限位，Y方向约束件设置于支撑梁的下端并能够对壁板进行Y方向的限位，Z方向约束件设置于搅拌焊组件的前进方向并能够对壁板进行Z方向的限位。2.根据权利要求1所述的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置，其特征在于，X方向约束件设置于壁板的曲线侧的端部；X方向约束件包括约束块，约束块的一端固定于接合部支承体，另一端伸至壁板的端面并与壁板的曲线侧的端部固定连接。3.根据权利要求2所述的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置，其特征在于，约束块的两端均开设有至少两个通孔，壁板的曲线侧的端部开设有约束孔，固定螺栓穿过约束块一端的通孔以将约束块固定于接合部支承体，约束螺栓穿过约束块另一端的通孔并插入约束孔内以对壁板进行X方向的限位。4.根据权利要求2所述的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置，其特征在于，约束块呈L型结构，约束块的中部具有卡合面，卡合面能够与壁板的曲线侧的端部抵接并卡合。5.根据权利要求1所述的火箭贮箱壁板搅拌摩擦焊的焊接装置，其特征在于，壁板的侧面凸设有与壁板的直线侧端部平行的肋板；Y方向约束件包括支撑件以及约束杆，约束杆的一端通过支撑件铰接于支撑梁的下侧，约束杆的另一端能够转动至肋板的侧面并与肋板抵...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚君山，原瑜，于航，管清杰，谢彬，王佳文，
申请(专利权)人：青岛寰宇乾堃航天特种设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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