CN104084771A - 去应力弹头曲线形状铝合金薄壁圆筒及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种去应力弹头曲线形状铝合金薄壁圆筒及其加工工艺，解决了现有的薄壁圆筒去应力不彻底和机加工容易降低焊缝焊接强度的问题。包括弹头曲线形状薄壁筒体（2）、前法兰盘（1）和后法兰盘（7），在前法兰盘（1）的后端侧面上设置的环形筒体（9）的环形坡口（10）与弹头曲线形状薄壁筒体（2）的前端之间设置有垂直方向前环形焊接缝（3），在弹头曲线形状薄壁筒体（2）的筒壁上设置有孔座孔（4），在孔座（5）的外侧壁上设置有定位环形台阶（11），并公开了去除薄壁圆筒焊接应力的有效方法。本发明有效地消除了薄壁圆筒的表面残余拉应力，提高了材料结构强度和疲劳寿命。

Description

去应力弹头曲线形状铝合金薄壁圆筒及其加工工艺
技术领域
本发明涉及一种薄壁圆筒，特别涉及一种弹头曲线形状铝合金薄壁圆筒及其加工工艺。 
背景技术
弹头曲线形状的薄壁圆筒一般是由铝板板材卷制成型并焊接而成，在薄壁圆筒的两端一般都焊接有法兰盘，以起到加强筒体强度的要求。在加工该产品的过程中，为了达到表面精度的要求，在焊接完成后，一般均要对表面进行精加工，特别是对焊缝位置，在车削的过程中，由于法兰盘与薄壁圆筒焊接方式为不等厚搭接结构，由于法兰盘的干涉，经常发生焊缝被部分加工掉，影响到焊接强度。另外，当弹头曲线形状的薄壁圆筒上带有孔座时，当孔座与薄壁筒体装焊时，由于一般孔座无限位结构，在焊接过程中，孔座与薄壁圆筒的相对高度无法得到准确控制，导致孔座安装精度低。此外，由于薄壁圆筒加工过程中，焊接部位和机加次数多，在焊接过程中，容易产生应力，而现有的去应力技术无法使其应力去除到10%以下，直接影响到了产品的质量。 
发明内容
本发明提供了一种去应力弹头曲线形状铝合金薄壁圆筒，解决了现有的薄壁圆筒去应力不彻底和机加容易降低焊缝焊接强度的技术问题。 
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的： 
一种去应力弹头曲线形状铝合金薄壁圆筒，包括弹头曲线形状薄壁筒体、前法兰盘和后法兰盘，在前法兰盘的后端侧面上设置有与弹头曲线形状薄壁筒体的前端对接的环形筒体，在环形筒体的后端圆环上设置有环形坡口，在前法兰盘的后端侧面上设置的环形筒体的环形坡口与弹头曲线形状薄壁筒体的前端之间设置有垂直方向前环形焊接缝，在弹头曲线形状薄壁筒体的筒壁上设置有孔座孔，在孔座的外侧壁上设置有定位环形台阶，孔座设置在孔座孔中，在孔座的外侧壁上设置的定位环形台阶与孔座孔的孔边内侧壁之间设置有水平方向环形焊接缝，弹头曲线形状薄壁筒体的后端是通过垂直方向后环形焊接缝与后法兰盘固定连接在一起的。
在前法兰盘的后端侧面上设置的与弹头曲线形状薄壁筒体的前端对接的环形筒体的壁厚是与弹头曲线形状薄壁圆筒的壁厚相同的。 
一种去应力弹头曲线形状铝合金薄壁圆筒的加工工艺，包括以下步骤： 
第一步、将铝合金板材卷成弹头曲线形状并焊接成弹头曲线形状薄壁筒体，在弹头曲线形状薄壁筒体的筒壁上机加出孔座孔；
第二步、机械加工出前法兰盘，使其后侧端形成一个环形筒体，使该环形筒体的筒壁厚度与第一步得到的弹头曲线形状薄壁筒体的壁厚相同；
第三步、在前法兰盘的环形筒体的后端机加工出环形坡口；
第四步、机加工出孔座，使其外侧壁上形成定位环形台阶；
第五步、将前法兰盘的环形筒体的后端与弹头曲线形状薄壁筒体的前端对接在一起，并在环形坡口处实施环形焊接，形成垂直方向前环形焊接缝；
第六步、将孔座套接在孔座孔中，并使孔座的外侧壁上设置的定位环形台阶与孔座孔的孔边内侧壁贴紧，并将孔座与孔座孔焊接在一起；
第七步、将后法兰盘焊接在弹头曲线形状薄壁筒体的后端；
第八步、将焊接后的弹头曲线形状薄壁圆筒放入退火设备中，加热到220℃，保温2小时，然后冷却到室温；
第九步、将冷却后的弹头曲线形状薄壁圆筒放在可旋转的工装上，用超声波应力消除冲击枪对垂直方向前环形焊接缝、垂直方向后环形焊接缝和水平方向环形焊接缝进行去应力2-3次；
第十步、对弹头曲线形状薄壁圆筒进行精车；
第十一步、对精车好的弹头曲线形状薄壁圆筒进行喷砂去应力，所用喷砂的粒度100-120目，喷砂的形状为三角形，喷射角为35-75度，喷砂的压强保持在35-60帕；
第十一步、用超声波检测仪检测弹头曲线形状薄壁圆筒的应力，若残余应力未达到小于10%，重复第十步，直到残余应力小于10%为止。
本发明解决了薄壁铝合金圆筒焊后加工，焊缝强度不满足使用要求的工艺难题。使得焊缝探伤合格率高达100%，并且提高了焊缝的焊接强度；不仅有效去除了铝合金壳体表面的残余拉应力，而且摸索出一整套对薄壁圆筒壁厚及精度不受影响的干喷砂工艺。有效的消除了壳体表面的残余拉应力，提高了材料结构强度和疲劳寿命。 
附图说明
图1是本发明的结构示意图； 
图2是图1中A处局部放大图；
图3是图1中B处局部放大图；
图4是本发明的前法兰盘1的结构示意图；
图5是本发明的孔座5的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明： 
一种去应力弹头曲线形状铝合金薄壁圆筒，包括弹头曲线形状薄壁筒体2、前法兰盘1和后法兰盘7，在前法兰盘1的后端侧面上设置有与弹头曲线形状薄壁筒体2的前端对接的环形筒体9，在环形筒体9的后端圆环上设置有环形坡口10，在前法兰盘1的后端侧面上设置的环形筒体9的环形坡口10与弹头曲线形状薄壁筒体2的前端之间设置有垂直方向前环形焊接缝3，在弹头曲线形状薄壁筒体2的筒壁上设置有孔座孔4，在孔座5的外侧壁上设置有定位环形台阶11，孔座5设置在孔座孔4中，在孔座5的外侧壁上设置的定位环形台阶11与孔座孔4的孔边内侧壁之间设置有水平方向环形焊接缝6，弹头曲线形状薄壁筒体2的后端是通过垂直方向后环形焊接缝8与后法兰盘7固定连接在一起的。
在前法兰盘1的后端侧面上设置的与弹头曲线形状薄壁筒体2的前端对接的环形筒体9的壁厚是与弹头曲线形状薄壁圆筒2的壁厚相同的。 
一种去应力弹头曲线形状铝合金薄壁圆筒的加工工艺，包括以下步骤： 
第一步、将铝合金板材卷成弹头曲线形状并焊接成弹头曲线形状薄壁筒体2，在弹头曲线形状薄壁筒体2的筒壁上机加工出孔座孔4；
第二步、机械加工出前法兰盘1，使其后侧端形成一个环形筒体9，使该环形筒体9的筒壁厚度与第一步得到的弹头曲线形状薄壁筒体2的壁厚相同；
第三步、在前法兰盘1的环形筒体9的后端机加工出环形坡口10；
第四步、机加工出孔座5，使其外侧壁上形成定位环形台阶11；
第五步、将前法兰盘1的环形筒体9的后端与弹头曲线形状薄壁筒体2的前端对接在一起，并在环形坡口10处实施环形焊接，形成垂直方向前环形焊接缝3；
第六步、将孔座5套接在孔座孔4中，并使孔座5的外侧壁上设置的定位环形台阶11与孔座孔4的孔边内侧壁贴紧，并将孔座5与孔座孔4焊接在一起；
第七步、将后法兰盘7焊接在弹头曲线形状薄壁筒体2的后端；
第八步、将焊接后的弹头曲线形状薄壁圆筒放入退火设备中，加热到220℃，保温2小时，然后冷却到室温；
第九步、将冷却后的弹头曲线形状薄壁圆筒放在可旋转的工装上，用超声波应力消除冲击枪对垂直方向前环形焊接缝3、垂直方向后环形焊接缝8和水平方向环形焊接缝6进行去应力2-3次；
第十步、对弹头曲线形状薄壁圆筒进行精车；
第十一步、对精车好的弹头曲线形状薄壁圆筒进行喷砂去应力，所用喷砂的粒度100-120目，喷砂的形状为三角形，喷射角为35-75度，喷砂的压强保持在35-60帕；
第十一步、用超声波检测仪检测弹头曲线形状薄壁圆筒的应力，若残余应力未达到小于10%，重复第十步，直到残余应力小于10%为止；
对喷砂前、喷砂后的弹头曲线形状薄壁圆筒的壁厚及形位公差进行测量，测量结果显示通过使用该喷砂工艺，其壁厚及其形位公差未受到影响。

Claims (3)

1.一种去应力弹头曲线形状铝合金薄壁圆筒，包括弹头曲线形状薄壁筒体（2）、前法兰盘（1）和后法兰盘（7），其特征在于，在前法兰盘（1）的后端侧面上设置有与弹头曲线形状薄壁筒体（2）的前端对接的环形筒体（9），在环形筒体（9）的后端圆环上设置有环形坡口（10），在前法兰盘（1）的后端侧面上设置的环形筒体（9）的环形坡口（10）与弹头曲线形状薄壁筒体（2）的前端之间设置有垂直方向前环形焊接缝（3），在弹头曲线形状薄壁筒体（2）的筒壁上设置有孔座孔（4），在孔座（5）的外侧壁上设置有定位环形台阶（11），孔座（5）设置在孔座孔（4）中，在孔座（5）的外侧壁上设置的定位环形台阶（11）与孔座孔（4）的孔边内侧壁之间设置有水平方向环形焊接缝（6），弹头曲线形状薄壁筒体（2）的后端是通过垂直方向后环形焊接缝（8）与后法兰盘（7）固定连接在一起的。
2.根据权利要求1所述的一种去应力弹头曲线形状铝合金薄壁圆筒，其特征在于，在前法兰盘（1）的后端侧面上设置的与弹头曲线形状薄壁筒体（2）的前端对接的环形筒体（9）的壁厚是与弹头曲线形状薄壁圆筒（2）的壁厚相同的。
3.一种去应力弹头曲线形状铝合金薄壁圆筒的加工工艺，包括以下步骤：
第一步、将铝合金板材卷成弹头曲线形状并焊接成弹头曲线形状薄壁筒体（2），在弹头曲线形状薄壁筒体（2）的筒壁上机加出孔座孔（4）；
第二步、机械加工出前法兰盘（1），使其后侧端形成一个环形筒体（9），使该环形筒体（9）的筒壁厚度与第一步得到的弹头曲线形状薄壁筒体（2）的壁厚相同；
第三步、在前法兰盘（1）的环形筒体（9）的后端机加工出环形坡口（10）；
第四步、机加工出孔座（5），使其外侧壁上形成定位环形台阶（11）；
第五步、将前法兰盘（1）的环形筒体（9）的后端与弹头曲线形状薄壁筒体（2）的前端对接在一起，并在环形坡口（10）处实施环形焊接，形成垂直方向前环形焊接缝（3）；
第六步、将孔座（5）套接在孔座孔（4）中，并使孔座（5）的外侧壁上设置的定位环形台阶（11）与孔座孔（4）的孔边内侧壁贴紧，并将孔座（5）与孔座孔（4）焊接在一起；
第七步、将后法兰盘（7）焊接在弹头曲线形状薄壁筒体（2）的后端；
第八步、将焊接后的弹头曲线形状薄壁圆筒放入退火设备中，加热到220℃，保温2小时，然后冷却到室温；
第九步、将冷却后的弹头曲线形状薄壁圆筒放在可旋转的工装上，用超声波应力消除冲击枪对垂直方向前环形焊接缝（3）、垂直方向后环形焊接缝（8）和水平方向环形焊接缝（6）进行去应力2-3次；
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