CN107876987B - 一种激光焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光焊接方法，所述方法包括：将前端框和后端框采用对接接头装配，其中所述焊接坡口钝边贴合；在焊缝反面帖胶带形成一定体积的空腔，并预留充气口与出气口，其中，所述充气口通入Ar气进行焊缝反面保护；对前端框和后端框进行激光焊接；进行筋条焊接，其中，所述筋条焊接还包括：在纵向筋和环向筋的相交处进行焊接；在筋条组件与下底板、前端框、后端框上对接凸台的对接处进行焊接。解决现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用铸造与其他焊接工艺方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，实现了接头焊接质量稳定可靠，焊接速度快，钛合金舱段骨架制造精度高、结构强度高、制造成本较低的技术效果。

Description

一种激光焊接方法
技术领域
本发明涉及航天技术领域，特别涉及一种激光焊接方法。
背景技术
现代航天飞行器朝着高马赫、长航时、高机动、高突防能力等方向发展，要求飞行器结构具有良好的比强度、比刚度、高温承载能力与高温持久性能，因此钛合金蒙皮骨架轻量化结构大量被采用，并逐步有向飞行器主体结构发展的趋势。
但本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述现有技术至少存在如下技术问题：
由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种激光焊接方法，用以解决现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用铸造与其他焊接工艺方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，实现了接头焊接质量稳定可靠，焊接速度快，钛合金舱段骨架制造精度高、结构强度高、制造成本较低的技术效果。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种激光焊接方法，所述方法包括：将前端框和后端框采用对接接头装配，其中所述焊接坡口钝边贴合；在焊缝反面帖胶带形成一定体积的空腔，并预留充气口与出气口，其中，所述充气口通入Ar气进行焊缝反面保护；对前端框和后端框进行激光焊接；进行筋条焊接，其中，所述筋条焊接还包括：在纵向筋和环向筋的相交处进行焊接；在筋条组件与下底板、前端框、后端框上对接凸台的对接处进行焊接。
优选的，在所述筋条焊接之前，还包括：进行筋条装配，其中所述筋条装配包括：将纵向筋和环向筋上的插接槽口相互咬合，且，所述相交处两面平齐；将筋条组件和前端框、后端框装配，使筋条组件的端面与下底板、前端框、后端框的对接凸台对齐。
优选的，采用机械加工的方法将所述前端框、所述后端框焊前在外端面、外侧、内孔预留的余量去除；将工艺凸台加工去除。
优选的，对前端框和后端框进行激光焊接，还包括：当前端框和后端框的厚度不大于5mm时，采用纯激光进行焊接。
优选的，对前端框和后端框进行激光焊接，还包括：当前端框和后端框的厚度不大于5mm时，采用激光-MIG电弧复合焊接工艺进行焊接。
优选的，所述下底板采用钛合金厚板或锻件机械加工成形，其中，所述方法还包括：在下底板四角预留四个工艺凸台；在与筋条组件对接的位置加工四处对接凸台，并与筋条组件中环向筋的两端形成对接接头；在下底板两端分别加工与后端框、前端框的第一对接凸台，第二对接凸台，并与前端框和后端框形成对接接头。
优选的，所述前端框采用钛合金厚板或锻件机械加工成形，其中，所述方法还包括：前端框内端面加工四处对接凸台，并与筋条组件中纵向筋的前端形成对接接头；前端框下部预留一直边，与所述第一对接凸台形成对接接头。
优选的，所述焊接坡口为后端框的多道次焊接，且，后端框厚度t，坡口钝边a，开口b，圆角R，反变形角α，焊接层数h，其中，端框厚度5mm＜t≤7mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝5～6mm，圆角R＝2～4mm，反变形角α＝1°～2°，焊接层数h＝2；端框厚度7mm＜t≤10mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝6～9mm，圆角R＝3～5mm，反变形角α＝1.5°～2.5°，焊接层数h＝3；端框厚度10mm＜t≤15mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝8～12mm，圆角R＝4～5mm，反变形角α＝2°～2.5°，焊接层数h＝3～4；端框厚度15mm＜t≤20mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝11～14mm，圆角R＝4～5mm，反变形角α＝2°～3°，焊接层数h＝5～6；端框厚度15mm＜t≤20mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝12～15mm，圆角R＝4～5mm，反变形角α＝2.5°～3.5°，焊接层数h＝6～8。
优选的，所述对前端框和后端框进行激光焊接，还包括：打底焊，其中所述打底焊的焊接功率3.5～4.0KW，MIG电弧电流70～80A，焊接电压18～20V，焊接速度0.6～0.8m/min，离焦量-2mm～-3mm，填丝速度2.5～4m/min，速度保护气流量15～20L/min；和/或，层间焊，其中所述层间焊的焊接功率2～2.5KW，MIG电弧电流90～110A，焊接电压20～22V，焊接速度0.3～0.6m/min，离焦量-4mm～-6mm，填丝速度4～6m/min，保护气流量15～25L/min；和/或，盖面焊，其中所述盖面焊的焊接功率2～2.5KW，MIG电弧电流120～1500A，焊接电压20～22V，焊接速度0.3～0.6m/min，离焦量-4mm～-6mm，填丝速度5～7m/min，保护气流量20～30L/min。
优选的，所述在筋条组件与下底板、前端框、后端框上对接凸台的对接处进行焊接，还包括：所述焊接工艺参数为：激光入射角度75°～90°，激光功率3.5～4.5KW，焊接速度1.2～2.0m/min，离焦量-1mm～-2mm，保护气流量15～25L/min。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
1.本发明实施例提供了一种激光焊接方法，所述方法包括：将前端框和后端框采用对接接头装配，其中所述焊接坡口钝边贴合；在焊缝反面帖胶带形成一定体积的空腔，并预留充气口与出气口，其中，所述充气口通入Ar气进行焊缝反面保护；对前端框和后端框进行激光焊接；进行筋条焊接，其中，所述筋条焊接还包括：在纵向筋和环向筋的相交处进行焊接；在筋条组件与下底板、前端框、后端框上对接凸台的对接处进行焊接。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，实现了接头焊接质量稳定可靠，焊接速度快，钛合金舱段骨架制造精度高、结构强度高、工艺简单、制造成本较低的技术效果。
2.本发明通过对前端框和后端框进行激光焊接，当前端框和后端框的厚度不大于5mm时，采用激光-MIG电弧复合焊接工艺进行焊接。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，激光-MIG电弧复合焊接线能量低，焊接速度快，热影响区小，母材组织性能损伤小，热应力变形小，进一步保证了加大厚度端框与筋条组件的焊接成形，实现了接头焊接质量稳定可靠的技术问题。
3.本发明通过在下底板四角预留四个工艺凸台，在与筋条组件对接的位置加工四处对接凸台，并与筋条组件中环向筋的两端形成对接接头；在下底板两端分别加工与后端框、前端框的第一对接凸台，第二对接凸台，并与前端框和后端框形成对接接头。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，对接凸台具有基准和定位块的作用，对接接头便于焊接质量的保证与进行X射线检测，实现了钛合金舱段骨架结构稳定性及制造精度高的技术效果。
4.本发明通过焊接坡口，所述焊接坡口为后端框的多道次焊接。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，针对端框厚度，坡口钝边，开口，圆角，反变形角，从而焊接层数的不同，保证了焊缝质量，实现了后端框与筋条组件焊接的稳固性与精确性的技术效果。
5.本发明通过对前端框和后端框进行激光焊接，还包括：打底焊，和/或，层间焊，和/或，盖面焊。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，采用不同的MIG电弧电流，焊接速度，保护气体量等，进一步保证了对端框的焊接质量，实现了钛合金舱段骨架结构的稳固性与高精度的技术效果。
6.本发明通过对筋条组件，所述在筋条组件与下底板、前端框、后端框上对接凸台的对接处进行焊接，还包括：所述焊接工艺参数为：激光入射角度75°～90°，激光功率3.5～4.5KW，焊接速度1.2～2.0m/min，离焦量-1mm～-2mm，保护气流量15～25L/min。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，实现了接头焊接质量稳定可靠，强度可达I级焊缝，钛合金舱段骨架结构强度高的技术效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明实施例中一种激光焊接方法的钛合金舱段轻量化骨架模型示意图；
图2为本发明实施例中蒙皮骨架结构飞行器钛合金舱段壳体模型示意图；
图3为本发明实施例中一种激光焊接方法的下底板工艺状态示意图；
图4为本发明实施例中一种激光焊接方法的前端框工艺状态示意图；
图5为本发明实施例中一种激光焊接方法的后端框工艺状态示意图；
图6为本发明实施例中一种激光焊接方法的焊接坡口示意图；
图7为本发明实施例中一种激光焊接方法的端框与下底板装配状态示意图；
图8为本发明实施例中一种激光焊接方法的纵向筋加工状态示意图；
图9为本发明实施例中一种激光焊接方法的环向筋加工状态示意图；
图10为本发明实施例中钛合金舱段轻量化骨焊接完成后示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种激光焊接方法，用以解决现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，实现了接头焊接质量稳定可靠，焊接速度快，钛合金舱段骨架制造精度高、结构强度高、制造成本较低的技术效果。
本发明实施例中的技术方案，总体思路如下：将前端框和后端框采用对接接头装配，其中所述焊接坡口钝边贴合；在焊缝反面帖胶带形成一定体积的空腔，并预留充气口与出气口，其中，所述充气口通入Ar气进行焊缝反面保护；对前端框和后端框进行激光焊接；进行筋条焊接，其中，所述筋条焊接还包括：在纵向筋和环向筋的相交处进行焊接；在筋条组件与下底板、前端框、后端框上对接凸台的对接处进行焊接。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，实现了接头焊接质量稳定可靠，焊接速度快，钛合金舱段骨架制造精度高、结构强度高、制造成本较低的技术效果。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供了一种激光焊接方法，请参考图1至图10，所述方法包括：
将前端框2和后端框3采用对接接头装配，其中所述焊接坡口钝边贴合。
进一步的，所述前端框2采用钛合金厚板或锻件机械加工成形，其中，所述方法还包括：前端框2内端面加工四处对接凸台2-1，并与筋条组件4中纵向筋4-1的前端形成对接接头；前端框2下部预留一直边2-2，与所述第一对接凸台1-3形成对接接头。所述焊接坡口为后端框3的多道次焊接，且，后端框3厚度t，坡口钝边a，开口b，圆角R，反变形角α，焊接层数h，其中，
端框厚度5mm＜t≤7mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝5～6mm，圆角R＝2～4mm，反变形角α＝1°～2°，焊接层数h＝2；
端框厚度7mm＜t≤10mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝6～9mm，圆角R＝3～5mm，反变形角α＝1.5°～2.5°，焊接层数h＝3；
端框厚度10mm＜t≤15mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝8～12mm，圆角R＝4～5mm，反变形角α＝2°～2.5°，焊接层数h＝3～4；
端框厚度15mm＜t≤20mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝11～14mm，圆角R＝4～5mm，反变形角α＝2°～3°，焊接层数h＝5～6；
端框厚度15mm＜t≤20mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝12～15mm，圆角R＝4～5mm，反变形角α＝2.5°～3.5°，焊接层数h＝6～8。
具体而言，所述前端框2采用钛合金厚板或锻件机械加工成形，其中，所述方法还包括：前端框2内端面加工四处对接凸台2-1，所述对接凸台2-1的长度为10～15mm，并与筋条组件4中纵向筋4-1的前端形成对接接头；前端框2下部预留一直边2-2，所述直边2-2的长度为15～25mm，与所述第一对接凸台1-3形成对接接头。所述后端框3下部预留一直边3-2，长度也为15～25mm，同时，所述后端框3内端面加工四处对接凸台3-1，且所述后端框3与所述前端框加工状态一致。
将前端框2和后端框3采用对接接头装配，其中所述焊接坡口钝边贴合，且所述第一对接凸台1-3内侧错边量不大于0.2mm，左右两端错边不大于0.2mm，保证前端框2、后端框3与下底板1之间的反变形角为α。其中，端框厚度不大于5mm时，不采用反变形，要求前端框2、后端框3分别与所述第一对接凸台1-3及与所述第一对接凸台1-3对称设置的第二对接凸台1-4对齐，错边量不大于0.2mm，所述第二对接凸台1-4与所述第一对接凸台1-3具有相同的加工状态。
请参考图6，所述焊接坡口为后端框3的多道次焊接，且，后端框3厚度t，坡口钝边a，开口b，圆角R，反变形角α，焊接层数h，其中，反变形角α的设置可以控制焊后的角变形，坡口钝边a和开口b主要作用是为了焊接厚板材时候能够焊透，焊条能直接触及焊缝根部，从而保证焊缝的完全融合。对于端框的厚度t不同，选择的焊接坡口的开口b不同，因此，对后端框3的焊接层数h不同，保证了焊接接头、焊缝的质量，加强了后端框与筋条组件焊接的稳固性与精确性。
在焊缝反面帖胶带形成一定体积的空腔，并预留充气口与出气口，其中，所述充气口通入Ar气进行焊缝反面保护；对前端框2和后端框3进行激光焊接。
进一步的，对前端框2和后端框3进行激光焊接，还包括：当前端框2和后端框3的厚度不大于5mm时，采用纯激光进行焊接。当前端框2和后端框3的厚度不大于5mm时，采用激光-MIG电弧复合焊接工艺进行焊接。打底焊，其中所述打底焊的焊接功率3.5～4.0KW，MIG电弧电流70～80A，焊接电压18～20V，焊接速度0.6～0.8m/min，离焦量-2mm～-3mm，填丝速度2.5～4m/min，速度保护气流量15～20L/min；和/或，层间焊，其中所述层间焊的焊接功率2～2.5KW，MIG电弧电流90～110A，焊接电压20～22V，焊接速度0.3～0.6m/min，离焦量-4mm～-6mm，填丝速度4～6m/min，保护气流量15～25L/min；和/或，盖面焊，其中所述盖面焊的焊接功率2～2.5KW，MIG电弧电流120～1500A，焊接电压20～22V，焊接速度0.3～0.6m/min，离焦量-4mm～-6mm，填丝速度5～7m/min，保护气流量20～30L/min。
具体而言，在焊缝反面帖胶带形成一定体积的空腔，并预留充气口与出气口，其中，所述充气口通入Ar气进行焊缝反面保护。在焊缝反面帖胶带可以是铝箔胶带或医用胶带，Ar流量不宜过大，可以在3～10L/min的范围内选择，铝箔胶带或医用胶带与端框、下底板粘帖位置距离焊缝不小于80mm。
请参考图4、图5，对前端框2和后端框3进行激光焊接，还包括：当前端框2和后端框3的厚度不大于5mm时，采用纯激光进行焊接。可选择的焊接参数为：端框厚度3mm＜t≤4mm时，激光入射角度85°～90°，激光功率2.8～3.5KW，焊接速度1.2～2.0m/min，离焦量-1mm～-2mm，保护气流量15～25L/min；端框厚度4mm＜t≤5mm时，激光入射角度85°～88°，激光功率3.5～4.5KW，焊接速度0.8～2.0m/min，离焦量-2mm～-3mm，保护气流量20～30L/min。其中，离焦量对焊接质量的影响很大，激光焊接通常需要一定的离焦量，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。
当前端框2和后端框3的厚度不大于5mm时，采用激光-MIG电弧复合焊接工艺进行焊接。可选择的焊接参数为：激光入射角度85°～88°、MIG焊枪角度45°、MIG焊枪高度5mm、光丝间距2～4mm、焊丝直径
Figure BDA0001481189450000101
其它参数可选择为：打底焊，在厚板单面坡口对接焊时，为防止角变形或为防止自动焊时发生烧穿现象而先在接头背面坡口根部所进行的一条打底焊道的焊接。其中所述打底焊的焊接功率3.5～4.0KW，MIG电弧电流70～80A，焊接电压18～20V，焊接速度0.6～0.8m/min，离焦量-2mm～-3mm，填丝速度2.5～4m/min，速度保护气流量15～20L/min；和/或，层间焊，其中所述层间焊的焊接功率2～2.5KW，MIG电弧电流90～110A，焊接电压20～22V，焊接速度0.3～0.6m/min，离焦量-4mm～-6mm，填丝速度4～6m/min，保护气流量15～25L/min；和/或，盖面焊，其中所述盖面焊的焊接功率2～2.5KW，MIG电弧电流120～1500A，焊接电压20～22V，焊接速度0.3～0.6m/min，离焦量-4mm～-6mm，填丝速度5～7m/min，保护气流量20～30L/min。
进行筋条焊接，其中，所述筋条焊接还包括：在纵向筋4-1和环向筋4-2的相交处4-3进行焊接；
进一步的，在所述筋条焊接之前，还包括：进行筋条装配，其中所述筋条装配包括：将纵向筋4-1和环向筋4-2上的插接槽口相互咬合，且，所述相交处4-3两面平齐；将筋条组件4和前端框2、后端框3装配，使筋条组件4的端面与下底板1、前端框2、后端框3的对接凸台对齐。
具体而言，请参考图7至图9，所述筋条组件4由纵向筋4-1与环向筋4-2组成，采用钛合金板材线切割或机械加工制成，进行筋条焊接，其中，所述筋条焊接还包括：在纵向筋4-1和环向筋4-2的相交处进行焊接，所述纵向筋4-1与所述环向筋4-2相交位置加工插接槽口，其中，在所述纵向筋4-1上插接槽口4-1-1，在所述环向筋4-2上插接槽口4-2-1，槽口4-1-1宽度为筋条组件4宽度加上0.1mm，槽口4-2-1宽度为1/2筋条组件4厚度加上0.05mm，纵向筋4-1与环向筋4-2焊接后，保证对缝间隙不大于0.1mm。在纵向筋4-1与环向筋4-2相交处4-3的四处夹角进行焊接，可以选择焊接工艺参数为：激光入射角度75°～90°、激光功率2.5～3.2KW、焊接速度1.2～2.0m/min、离焦量-1mm～-2mm、保护气流量15～25L/min。
在所述筋条焊接之前，还包括：进行筋条装配，其中所述筋条装配包括：将纵向筋4-1和环向筋4-2上的插接槽口相互咬合，且，所述相交处4-3两面平齐；将筋条组件4和前端框2、后端框3装配，使筋条组件4的端面与下底板1、前端框2、后端框3的对接凸台对齐，其中，下底板1的对接凸台为1-2、前端框2的对接凸台为2-1、后端框3的对接凸台为3-1。
在筋条组件4与下底板1、前端框2、后端框3上对接凸台的对接处进行焊接。
进一步的，所述下底板1采用钛合金厚板或锻件机械加工成形，其中，所述方法还包括：在下底板1四角预留四个工艺凸台1-1；在与筋条组件4对接的位置加工四处对接凸台1-2，并与筋条组件4中环向筋4-2的两端形成对接接头；在下底板1两端分别加工与后端框3、前端框2的第一对接凸台1-3，第二对接凸台1-4，并与前端框2和后端框3形成对接接头。
所述在筋条组件4与下底板1、前端框2、后端框3上对接凸台的对接处5-1进行焊接，还包括：所述焊接工艺参数为：激光入射角度75°～90°，激光功率3.5～4.5KW，焊接速度1.2～2.0m/min，离焦量-1mm～-2mm，保护气流量15～25L/min。
所述方法还包括：采用机械加工的方法将所述前端框2、所述后端框3焊前在外端面、外侧、内孔预留的余量去除；将工艺凸台1-1加工去除。
具体而言，所述下底板1采用钛合金厚板或锻件机械加工成形，其中，所述方法还包括：在下底板1四角预留四个工艺凸台1-1，可作为机械加工、检测以及焊接过程中的基准与定位块使用。在与筋条组件4对接的位置加工四处对接凸台1-2，所述四处对接凸台1-2的高度为10～15mm，并与筋条组件4中环向筋4-2的两端形成对接接头；在下底板1两端分别加工与后端框3、前端框2的第一对接凸台1-3，第二对接凸台1-4，并与前端框2和后端框3形成对接接头，其中，对接接头是为了便于焊接质量的保证与进行X射线检测。
在筋条组件4与下底板1、前端框2、后端框3上对接凸台的对接处5-1进行焊接，还包括：所述焊接工艺参数为：激光入射角度75°～90°，激光功率3.5～4.5KW，焊接速度1.2～2.0m/min，离焦量-1mm～-2mm，保护气流量15～25L/min。通过上述方法可将钛合金舱段壳体骨架焊接完成，避免了采用铸造+热等静压工艺存在的组织粗大、强度与塑性偏低、制造周期长、费用高等不足；采用电弧焊接成形存在的变形不易控制、焊接质量不稳定；采用真空电子束焊接成形存在的效率低、工艺装备复杂、成本高等不足。钛合金舱段壳体骨架焊接完成后，所述方法还包括：采用机械加工的方法将所述前端框2、所述后端框3焊前在外端面、外侧、内孔预留的余量去除，其中，在所述前端框2、所述后端框3焊前在外端面、外侧、内孔预留的余量长度保留在1～2mm，属于加工协调量。并且将工艺凸台1-1加工去除。
本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1.本发明实施例提供了一种激光焊接方法，所述方法包括：将前端框和后端框采用对接接头装配，其中所述焊接坡口钝边贴合；在焊缝反面帖胶带形成一定体积的空腔，并预留充气口与出气口，其中，所述充气口通入Ar气进行焊缝反面保护；对前端框和后端框进行激光焊接；进行筋条焊接，其中，所述筋条焊接还包括：在纵向筋和环向筋的相交处进行焊接；在筋条组件与下底板、前端框、后端框上对接凸台的对接处进行焊接。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，实现了接头焊接质量稳定可靠，焊接速度快，钛合金舱段骨架制造精度高、结构强度高、工艺简单、制造成本较低的技术效果。
2.本发明通过对前端框和后端框进行激光焊接，当前端框和后端框的厚度不大于5mm时，采用激光-MIG电弧复合焊接工艺进行焊接。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，激光-MIG电弧复合焊接线能量低，焊接速度快，热影响区小，母材组织性能损伤小，热应力变形小，进一步保证了加大厚度端框与筋条组件的焊接成形，实现了接头焊接质量稳定可靠的技术问题。
3.本发明通过在下底板四角预留四个工艺凸台，在与筋条组件对接的位置加工四处对接凸台，并与筋条组件中环向筋的两端形成对接接头；在下底板两端分别加工与后端框、前端框的第一对接凸台，第二对接凸台，并与前端框和后端框形成对接接头。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，对接凸台具有基准和定位块的作用，对接接头便于焊接质量的保证与进行X射线检测，实现了钛合金舱段骨架结构稳定性及制造精度高的技术效果。
4.本发明通过焊接坡口，所述焊接坡口为后端框的多道次焊接。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，针对端框厚度，坡口钝边，开口，圆角，反变形角，从而焊接层数的不同，保证了焊缝质量，实现了后端框与筋条组件焊接的稳固性与精确性的技术效果。
5.本发明通过对前端框和后端框进行激光焊接，还包括：打底焊，和/或，层间焊，和/或，盖面焊。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，采用不同的MIG电弧电流，焊接速度，保护气体量等，进一步保证了对端框的焊接质量，实现了钛合金舱段骨架结构的稳固性与高精度的技术效果。
6.本发明通过对筋条组件，所述在筋条组件与下底板、前端框、后端框上对接凸台的对接处进行焊接，还包括：所述焊接工艺参数为：激光入射角度75°～90°，激光功率3.5～4.5KW，焊接速度1.2～2.0m/min，离焦量-1mm～-2mm，保护气流量15～25L/min。解决现有技术中的由于现有技术中钛合金舱段轻量化骨架采用整体铸造与热等静压的方法、电弧焊接及真空电子束焊接成形的方法，造成了制造周期长、焊接质量不稳定、工艺装备复杂的技术问题，实现了接头焊接质量稳定可靠，强度可达I级焊缝，钛合金舱段骨架结构强度高的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种激光焊接方法，其特征在于，所述方法包括：
将前端框和后端框采用对接接头装配，其中所述焊接坡口钝边贴合；
在焊缝反面帖胶带形成一定体积的空腔，并预留充气口与出气口，其中，所述充气口通入Ar气进行焊缝反面保护；
对前端框和后端框进行激光焊接；
进行筋条焊接，其中，所述筋条焊接还包括：
在纵向筋和环向筋的相交处进行焊接；
在筋条组件与下底板、前端框、后端框上对接凸台的对接处进行焊接；
对前端框和后端框进行激光焊接，还包括：
当前端框和后端框的厚度不大于5mm时，采用纯激光进行焊接；
对前端框和后端框进行激光焊接，还包括：
当前端框和后端框的厚度不大于5mm时，采用激光-MIG电弧复合焊接工艺进行焊接；
其中，所述焊接坡口为后端框的多道次焊接，且，后端框厚度t，坡口钝边a，开口b，圆角R，反变形角α，焊接层数h，其中，
端框厚度5mm＜t≤7mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝5～6mm，圆角R＝2～4mm，反变形角α＝1°～2°，焊接层数h＝2；
端框厚度7mm＜t≤10mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝6～9mm，圆角R＝3～5mm，反变形角α＝1.5°～2.5°，焊接层数h＝3；
端框厚度10mm＜t≤15mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝8～12mm，圆角R＝4～5mm，反变形角α＝2°～2.5°，焊接层数h＝3～4；
端框厚度15mm＜t≤20mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝11～14mm，圆角R＝4～5mm，反变形角α＝2°～3°，焊接层数h＝5～6；
端框厚度15mm＜t≤20mm，钝边a＝2～3mm，开口b＝12～15mm，圆角R＝4～5mm，反变形角α＝2.5°～3.5°，焊接层数h＝6～8；
所述在筋条组件与下底板、前端框、后端框上对接凸台的对接处进行焊接，还包括：
所述焊接工艺参数为：激光入射角度75°～90°，激光功率3.5～4.5KW，焊接速度1.2～2.0m/min，离焦量-1mm～-2mm，保护气流量15～25L/min。
2.如权利要求1所述的一种激光焊接方法，其特征在于，在所述筋条焊接之前，还包括：
进行筋条装配，其中所述筋条装配包括：
将纵向筋和环向筋上的插接槽口相互咬合，且，所述相交处两面平齐；
将筋条组件和前端框、后端框装配，使筋条组件的端面与下底板、前端框、后端框的对接凸台对齐。
3.如权利要求1所述的一种激光焊接方法，其特征在于，所述方法还包括：
采用机械加工的方法将所述前端框、所述后端框焊前在外端面、外侧、内孔预留的余量去除；
将工艺凸台加工去除。
4.如权利要求1所述的一种激光焊接方法，其特征在于，所述下底板采用钛合金厚板或锻件机械加工成形，其中，所述方法还包括：
在下底板四角预留四个工艺凸台；
在与筋条组件对接的位置加工四处对接凸台，并与筋条组件中环向筋的两端形成对接接头；
在下底板两端分别加工与后端框、前端框的第一对接凸台，第二对接凸台，并与前端框和后端框形成对接接头。
5.如权利要求4所述的一种激光焊接方法，其特征在于，所述前端框采用钛合金厚板或锻件机械加工成形，其中，所述方法还包括：
前端框内端面加工四处对接凸台，并与筋条组件中纵向筋的前端形成对接接头；
前端框下部预留一直边，与所述第一对接凸台形成对接接头。
6.如权利要求1所述的一种激光焊接方法，其特征在于，所述对前端框和后端框进行激光焊接，还包括：
打底焊，其中所述打底焊的焊接功率3.5～4.0KW，MIG电弧电流70～80A，焊接电压18～20V，焊接速度0.6～0.8m/min，离焦量-2mm～-3mm，填丝速度2.5～4m/min，速度保护气流量15～20L/min；
和/或，
层间焊，其中所述层间焊的焊接功率2～2.5KW，MIG电弧电流90～110A，焊接电压20～22V，焊接速度0.3～0.6m/min，离焦量-4mm～-6mm，填丝速度4～6m/min，保护气流量15～25L/min；
和/或，
盖面焊，其中所述盖面焊的焊接功率2～2.5KW，MIG电弧电流120～1500A，焊接电压20～22V，焊接速度0.3～0.6m/min，离焦量-4mm～-6mm，填丝速度5～7m/min，保护气流量20～30L/min。
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