CN110449740B - 一种精密舱段的焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密舱段的焊接装置及方法，涉及精密舱段焊接技术领域，通过第一转接盘，所述第一转接盘可拆卸地设置在所述第一舱段远离所述汇流环的一端，且所述第一转接盘包括：撑盘，所述撑盘的中心处开设有第一通孔，且所述撑盘的一端与所述第一舱段连接；第一定位盘，所述第一定位盘的一端面与所述撑盘远离所述第一舱段的一端面相平齐，且所述第一定位盘的中心处开设有第二通孔；第一轴套，所述第一轴套依次穿过所述第一通孔、第二通孔后与所述撑盘和所述第一定位盘连接；第二转接盘；对接压盘，所述对接压盘可拆卸地设置在所述第一舱段、第二舱段的连接处，达到了结构简单，适用性广，焊接的产品精度高、变形小、密封性可靠的技术效果。

Description

一种精密舱段的焊接装置及方法

技术领域

本发明属于精密舱段焊接技术领域，尤其涉及一种精密舱段的焊接装置及方法。

背景技术

燃烧室是燃料或推进剂在其中燃烧生成高温燃气的装置，是一种用耐高温合金材料制作的燃烧设备。活塞到达上止点后其顶部与汽缸盖之间的空间，燃料即在此室燃烧。它是燃气涡轮发动机、冲压发动机、火箭发动机的重要部件。而高温合金主动冷却式高超声速燃烧室是一种高超声速飞行器发动机的燃料燃烧舱段，将化学能转化为动能，燃烧室由一段、二段及汇流环组合而成，总长1590mm。

因产品焊接厚度较大，焊缝相对集中，同时结构复杂无法设置焊后精加工余量，若采用常规的焊接方法，因焊接热输入大，同时热量积累会使零件发生较大变形，对焊缝质量和结构精度产生不利影响。同时现有的中空弱刚性异形精密舱段存在焊接精度差、焊接变形大、焊缝密封性差的问题。

发明内容

本申请实施例通过提供一种精密舱段的焊接装置及方法，解决了现有技术中的中空弱刚性异形精密舱段存在焊接精度差、焊接变形大、焊缝密封性差的技术问题，达到了结构简单，制造和使用方便，适用性广，焊接的产品精度高、变形小、密封性可靠的技术效果。

一方面，本发明实施例提供了一种精密舱段的焊接装置，用于焊接一燃烧室，其中，所述燃烧室包括第一舱段、第二舱段和汇流环，所述汇流环安装在所述第一舱段和所述第二舱段的对接处，所述焊接装置包括：第一转接盘，所述第一转接盘可拆卸地设置在所述第一舱段远离所述汇流环的一端，且所述第一转接盘包括：撑盘，所述撑盘的中心处开设有第一通孔，且所述撑盘的一端与所述第一舱段连接；第一定位盘，所述第一定位盘的一端面与所述撑盘远离所述第一舱段的一端面相平齐，且所述第一定位盘的中心处开设有第二通孔；所述第一轴套依次穿过所述第一通孔、第二通孔后与所述撑盘和所述第一定位盘连接；第二转接盘，所述第二转接盘可拆卸地设置在所述第二舱段远离所述汇流环的一端；对接压盘，所述对接压盘可拆卸地设置在所述第一舱段和所述第二舱段的连接处。

优选的，所述第二转接盘包括：第二定位盘，所述第二定位盘的一端面与所述第二舱段连接；支架，所述支架设置在所述第二定位盘远离所述第二舱段的一端面上；第二轴套，所述第二轴套与所述支架远离所述第二定位盘的一端连接。

优选的，所述对接压盘包括：第一环状结构和第二环状结构，所述第一环状结构的两个端部、第二环状结构的两个端部均朝外延伸出直线段，且在每一个所述直线段处均开设有一凹槽；其中，通过连接件贯穿所述第一环状结构和所述第二环状结构上对应开设的所述凹槽，将所述第一环状结构和所述第二环状结构连接形成一中空圆环件。

优选的，所述第一通孔的外侧均布有多个腰型孔；所述第一定位盘的周向均布有多个第三通孔，且，部分所述第三通孔通过定位销将所述第一定位盘与所述第一舱段连接；所述第一轴套的外壁端部均设置有倒角。

优选的，所述第二定位盘的中部开设有第四通孔，且在所述第四通孔与所述第二定位盘的边缘处均布有多个第五通孔，部分所述第五通孔通过连接件与所述第二舱段连接；所述第二轴套的中心处开设有第六通孔，且在所述第二轴套的外侧加工有倒角。

另一方面，本发明实施例还提供了一种精密舱段的焊接方法，用于焊接一燃烧室，包括：步骤1:采用机械加工方式制备所述燃烧室的第一舱段、第二舱段和汇流环，并使所述第一舱段、第二舱段和汇流环的尺寸及形位公差满足要求；步骤2:将所述第一舱段的法兰端部内孔与第一转接盘的撑盘外缘装配，使所述第一舱段与所述第一转接盘贴合紧密并同轴，将所述第一转接盘中的第一轴套装夹在焊接立式转台上；步骤3:将所述第二舱段放置在所述第一舱段的一端部，将对接压盘装配在所述第一舱段和第二舱段的对接处，连接所述对接压盘的第一环状结构和第二环状结构，使所述第一舱段和所述第二舱段的对接面平齐；步骤4:将激光头垂直对准所述第一舱段和所述第二舱段的对接缝隙中心，设置第一定位焊接参数后，旋转所述焊接立式转台，通过激光对缝隙进行周圈均匀定位连接；步骤5:将所述第一舱段和所述第二舱段从所述焊接立式转台上拆卸，将所述第一轴套装夹在焊接卧式转台的主动轮上，将所述第二舱段的法兰端部凸台与第二转接盘的第二定位盘装配，使所述第二舱段与所述第二转接盘贴合紧密并同轴，将所述第二转接盘的第二轴套装夹在所述焊接卧式转台的从动轮上；步骤6:将激光头垂直对准所述第一舱段和所述第二舱段的对接缝隙中心，设置好第一连续焊接参数之后，使所述焊接卧式转台带动所述第一舱段和所述第二舱段匀速旋转，激光对缝隙进行周圈连续焊接；步骤7：将所述汇流环装配在所述第一舱段和所述第二舱段的对接凹槽内，并将所述对接压盘装配在所述汇流环外侧，并调整周向位置使所述汇流环的纵向对接缝隙满足要求之后，按照预设条件依次对所述汇流环进行定位焊接和连续焊接。

优选的，在所述步骤7中，还包括：将激光头垂直对准所述汇流环与所述第一舱段的对接缝隙中心，设置好第二定位焊接参数之后，使所述焊接卧式转台带动所述汇流环与所述第一舱段件匀速旋转，激光对缝隙进行周圈均匀定位连接；将激光头垂直对准所述汇流环与所述第二舱段的对接缝隙中心，设置好第二定位焊接参数之后，使所述焊接卧式转台旋转，激光对缝隙进行周圈均匀定位连接；拆卸所述对接压盘，并打磨去除定位焊点的氧化层。

优选的，所述拆卸所述对接压盘，并打磨去除定位焊点的氧化层之后，还包括：将激光头垂直对准所述汇流环一侧的纵向对缝中心，设置好第二连续焊接参数之后，使机械臂纵向移动，激光对缝隙进行连续焊接；调整所述焊接卧式转台位置，使激光头垂直对准所述汇流环另一侧的纵向对缝中心，使机械臂纵向移动，激光对缝隙进行连续焊接；将激光头垂直对准所述汇流环与所述第一舱段的对缝中心，设置好第二连续焊接参数之后，使所述焊接卧式转台带动所述汇流环与所述第一舱段匀速旋转，激光对缝隙进行周圈连续焊接；调整机械臂位置，使激光头垂直对准所述汇流环与所述第二舱段的对缝中心，设置好第二连续焊接参数之后，使所述焊接卧式转台带动所述汇流环与所述第二舱段匀速旋转，激光对缝隙进行周圈连续焊接；打磨去除连续焊的氧化层和轻微飞溅物。

优选的，在所述步骤4，所述第一定位焊参数具体包括：焊接模式为脉冲激光，脉冲频率为50Hz、激光功率为2.0kW、离焦量为-2mm、转台角速度为10°/s、保护气流量为20L/min。在所述步骤6中，所述第一连续焊参数具体包括：焊接模式为连续激光，激光功率为4.8kW、离焦量为-2mm、转台角速度为6°/s、保护气流量为20L/min。

优选的，所述第二定位焊参数具体包括：焊接模式为脉冲激光，脉冲频率为50Hz、激光功率为2.0kW、离焦量为-2mm、转台角速度为10°/s、保护气流量为20L/min；所述第二连续焊参数具体包括：焊接模式为连续激光，激光功率为5.0kW、离焦量为-2mm、转台角速度为6°/s、保护气流量为20L/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：

在本发明实施例提供的一种精密舱段的焊接装置及方法，用于焊接一燃烧室，其中，所述燃烧室包括第一舱段、第二舱段和汇流环，所述汇流环安装在所述第一舱段和所述第二舱段的对接处，包括：第一转接盘，所述第一转接盘可拆卸地设置在所述第一舱段远离所述汇流环的一端，且所述第一转接盘包括：撑盘，所述撑盘的中心处开设有第一通孔，且所述撑盘的一端与所述第一舱段连接；第一定位盘，所述第一定位盘的一端面与所述撑盘远离所述第一舱段的一端面相平齐，且所述第一定位盘的中心处开设有第二通孔；第一轴套，所述第一轴套依次穿过所述第一通孔、第二通孔，与所述撑盘和所述第一定位盘连接；第二转接盘，所述第二转接盘可拆卸地设置在所述第二舱段远离所述汇流环的一端；对接压盘，所述对接压盘可拆卸地设置在所述第一舱段和所述第二舱段的连接处，首先将第一转接盘与第一舱段装配，将第一舱段及第一转接盘装配在焊接数控立式转台上，将第二舱段放置在第一舱段的对接端部处，将对接压盘装配在第一舱段与第二舱段对接处，完成A焊缝的定位焊接，焊后将各件从焊接数控立式转台上拆除，将第二转接盘与第二舱段装配，将第一转接盘装配在焊接数控卧式转台的主动轮上，将第二转接盘装配在焊接数控卧式转台的从动轮上，拆卸对接压盘，完成焊缝的连续焊接，接着将汇流环装配在第一舱段与第二舱段的对接处，装配对接压盘，依次完成B焊缝、C焊缝、D焊缝、E焊缝的定位焊接，拆卸对接压盘，依次完成B焊缝、C焊缝、D焊缝、E焊缝的连续焊接，从而解决了现有技术中的中空弱刚性异形精密舱段存在焊接精度差、焊接变形大、焊缝密封性差的技术问题，达到了结构简单，制造和使用方便，适用性广，焊接的产品精度高、变形小、密封性可靠的技术效果。

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为本发明实施例的一种精密舱段的焊接装置结构示意图；

图2为本发明实施例的一种精密舱段的焊接装置的另一结构示意图；

图3为本发明实施例的燃烧室的结构示意图；

图4为图1中第一转接盘的结构示意图；

图5为图4中第一转接盘的剖面图；

图6为图1中第二转接盘的结构示意图；

图7为图6中第二转接盘的剖面图；

图8为图1中对接压盘的结构示意图；

图9为图8中对接压盘的剖面图；

图10为本发明实施例的一种精密舱段的焊接方法的流程示意图。

附图标记说明：11-第一舱段；12-第二舱段；13-汇流环；20-第一转接盘；21-撑盘；22-第一定位盘；23-第一轴套；30-第二转接盘；31-第二定位盘；32-支架；33-第二轴套；40-对接压盘；41-第一环状结构；42-第二环状结构；43-第三轴套。

具体实施方式

本申请实施例通过提供了一种精密舱段的焊接装置及方法，用以解决现有技术中的中空弱刚性异形精密舱段存在焊接精度差、焊接变形大、焊缝密封性差的技术问题。

本发明实施例中的技术方案，总体思路如下：

本发明实施例提供的一种精密舱段的焊接装置及方法，用于焊接一燃烧室，其中，所述燃烧室包括第一舱段、第二舱段和汇流环，所述汇流环安装在所述第一舱段和所述第二舱段的对接处，包括：第一转接盘，所述第一转接盘可拆卸地设置在所述第一舱段远离所述汇流环的一端，且所述第一转接盘包括：撑盘，所述撑盘的中心处开设有第一通孔，且所述撑盘的一端与所述第一舱段连接；第一定位盘，所述第一定位盘的一端面与所述撑盘远离所述第一舱段的一端面相平齐，且所述第一定位盘的中心处开设有第二通孔；第一轴套，所述第一轴套依次穿过所述第一通孔、第二通孔后与所述撑盘和所述第一定位盘连接；第二转接盘，所述第二转接盘可拆卸地设置在所述第二舱段远离所述汇流环的一端；对接压盘，所述对接压盘可拆卸地设置在所述第一舱段和所述第二舱段的连接处，从而达到了结构简单，制造和使用方便，适用性广，焊接的产品精度高、变形小、密封性可靠的技术效果。

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

本实施例提供一种精密舱段的焊接装置，用于焊接一燃烧室，其中，所述燃烧室包括第一舱段11、第二舱段12和汇流环13，所述汇流环13安装在所述第一舱段11和所述第二舱段12的对接处，请参考图1-3，所述焊接装置包括：

第一转接盘20，所述第一转接盘20可拆卸地设置在所述第一舱段11远离所述汇流环13的一端，且所述第一转接盘20包括：撑盘21，所述撑盘21的中心处开设有第一通孔，且所述撑盘21的一端与所述第一舱段11连接；第一定位盘22，所述第一定位盘22的一端面与所述撑盘21远离所述第一舱段11的一端面相平齐，且所述第一定位盘22的中心处开设有第二通孔，第一轴套23，所述第一轴套23依次穿过所述第一通孔、第二通孔，与所述撑盘21和所述第一定位盘22连接。

进一步的，所述第一通孔的外侧均布有多个腰型孔；所述第一定位盘22的周向均布有多个第三通孔，且，部分所述第三通孔通过定位销将所述第一定位盘22与所述第一舱段11连接；所述第一轴套23的外壁端部均设置有倒角。

具体而言，燃烧室括第一舱段11、第二舱段12和汇流环13，以某型高超声速飞行器发动机的燃料燃烧舱段中的高温合金主动冷却式高超声速燃烧室为例，其总长为1590mm，在第一舱段11内壁与外壁之间环向均布2mm×2mm流道，前部为圆柱状，后部为圆锥状，尾部为法兰安装面，含12个出油口，轴向均布若干测温口、测压口，二段与尾喷管连接使燃气膨胀并整流加速；在第二舱段12内壁与外壁之间环向均布2mm×2mm流道，前部至后部的截面由圆形逐渐过渡为矩形，前部含12处微孔注油口，尾部为法兰安装面，含10个出油口，轴向均布若干测温口、测压口，二段连接进气道对来流进行二次压缩并使燃料雾化点燃；汇流环13为对称设置的2件，内壁均布30处16mm×6mm加强凸台，周向均布10个直径8的注油口，汇流环使一段与二段的内流道贯通并形成封闭腔体。

进一步的，如图4和图5所示，第一转接盘20包括撑盘21、第一定位盘22和第一轴套23，其中，撑盘21为圆锥体结构，中心加工有第一通孔，通过第一通孔可将撑盘21与第一轴套23相连，撑盘21的外侧加工成圆锥状，进而与第一舱段11装配，使第一转接盘20与第一舱段11同轴，在撑盘21的中心与外侧之间均布有多个腰型孔，本实施例中对腰型孔的数量不做具体限制，可根据实际需要进行安装设计，且本实施例中以腰型孔的数量为三个作为优选，即在撑盘21的中心与外侧之间三处腰形孔，通过该腰型孔达到内腔气保护通道，同时减轻工装重量的目的；第一定位盘22为圆柱体结构，同样在，在第一定位盘22的中心加工有第二通孔，通过第二通孔可将撑盘21与第一轴套23相连，第一定位盘22的外侧加工成圆柱状，且第一定位盘22与第一舱段11的外圆轮廓齐平，在第一定位盘22的周向靠近边缘处均布多个第三通孔，进而可将定位销通过其中的几处通孔第一定位盘22与第一舱段11连接，本实施例中对第三通孔的数量不做具体限制，可根据实际需要进行安装设计，且本实施例中以第三通孔的数量为十二个作为优选，其中两个通孔可通过定位销与第一舱段11相应的通孔装配，用于定位防转，其他十个通孔可通过螺栓及螺母与第一舱段11相应的通孔装配，用于固定第一舱段11与第一转接盘20；第一轴套23为中空圆柱体结构，类似于一管状结构，第一轴套23穿过第一通孔、第二通孔，使得第一轴套23的外壁与撑盘21、第一定位盘22相连，同时在第一轴套23外壁端部加工倒角，用于安装在焊接转台上时提供导向。

所述焊接装置还包括：第二转接盘30，所述第二转接盘30可拆卸地设置在所述第二舱段12远离所述汇流环13的一端。

进一步的，所述第二转接盘30包括：第二定位盘31，所述第二定位盘31的一端面与所述第二舱段12连接；支架32，所述支架32设置在所述第二定位盘31远离所述第二舱段12的一端面上；第二轴套33，所述第二轴套33与所述支架32远离所述第二定位盘31的一端连接。

进一步的，所述第二定位盘31的中部开设有第四通孔，且在所述第四通孔与所述第二定位盘31的边缘处均布有多个第五通孔，部分所述第五通孔通过连接件与所述第二舱段12连接；所述第二轴套33的中心处开设有第六通孔，且在所述第二轴套33的外侧加工有倒角。

具体而言，如图6和图7所示，第二转接盘30包括第二定位盘31、支架32、第二轴套33，具体的：第二定位盘31的形状为矩形结构，且在第二定位盘31的中部加工第四通孔，且该第四通孔的形状为一矩形孔，第二定位盘31的一端面与第二舱段12相平齐，即将第二定位盘31与第二舱段12装配，使第二定位盘31与第二舱段12同轴，进一步的，第二定位盘31外侧加工成矩形，与第二舱段12的外圆轮廓平齐，同时在第二定位盘31的第四通孔与外侧边缘处之间加工多个第五通孔，本实施例中对第五通孔的数量不做具体限制，可根据实际需要进行安装设计，且本实施例中以第五通孔的数量为十二个作为优选，其中两个通孔可通过定位销与第二舱段12相应的通孔装配，用于定位防转，其他十个通孔通过螺栓及螺母与第二舱段12相应的通孔装配，用于固定第二舱段12与第二转接盘30；支架32为工字型材结构，两端加工平整，用于与第二定位盘31、第二轴套33相连，即，支架32的一端与第二定位盘31连接，另一端与第二轴套33连接，同时在支架32的中部加工矩形孔，用于减轻工装重量；第二轴套33为管状结构，中心加工第六通孔，第六通孔的形状为圆孔，用于内腔气保护通道，且第二轴套33的外侧加工成圆柱状并倒角，用于安装在焊接转台上并提供导向。

所述焊接装置还包括：对接压盘40，所述对接压盘40可拆卸地设置在所述第一舱段11和所述第二舱段12的连接处。

进一步的，所述对接压盘40包括：第一环状结构41和第二环状结构42，所述第一环状结构41的两个端部、第二环状结构42的两个端部均朝外延伸出一直线段，且在每一个所述直线段处均开设有一凹槽；其中，通过连接件贯穿所述第一环状结构41和所述第二环状结构42上对应开设的所述凹槽，将所述第一环状结构41和所述第二环状结构42连接形成一中空圆环件。

具体而言，如图8和图9所示，对接压盘40由两个结构相同的半环组成，即分别为第一环状结构41和第二环状结构42，且第一环状结构41和第二环状结构42的结构相同，均为Ω形结构，在第一环状结构41和第二环状结构42的外部还安装有第三轴套43，用于安装在焊接转台上并提供导向，内型面均为圆柱面，在第一环状结构41和第二环状结构42的两端部位置处均向外延伸出一直线段，且在延伸出的直线段上均加工出一U型槽，进而通过连接件即螺栓及螺母将2两个半环箍紧，同时在内侧的圆柱面上均布有矩形孔，防止遮挡光束，两壁增加翻边结构，用于提高半环的结构强度。

本发明所针对的第一舱段11与第二舱段12与汇流环13之间的三条环向焊缝，包括第一道焊缝A、第二道焊缝B、第三道焊缝C，2件汇流环13之间的两条纵向焊缝，包括第四道焊缝D、第五道焊缝E；其中第一道焊缝A为环缝对接接头形式，第二道焊缝B与第三道焊缝C均为环缝止口锁底接头形式，第四道焊缝D与第五道焊缝E均为纵缝止口锁底接头形式。以某套零件均为GH3625高温合金材料为例，其对接处焊接厚度均为5mm；要求焊后焊缝无裂纹、超标气孔等缺陷，保证燃烧内腔与流道腔分别密封，要求燃烧内腔抗压12PMa以上、流道腔抗压1MPa以上；由于焊缝厚度较大，且焊缝密集排布在产品中部，导致局部热输入极大，同时要求较高的焊接精度和强度，控制焊接精度和焊缝质量稳定性对于整件产品的使用性起着至关重要的作用。

因产品焊接厚度较大，焊缝相对集中，同时结构复杂无法设置焊后精加工余量，若采用常规的焊接方法，因焊接热输入大，同时热量积累会使零件发生较大变形，对焊缝质量和结构精度产生不利影响。激光焊作为一种高能束焊接方法，与常规熔焊相比，具有热源集中、能量密度大的特点，熔透相同厚度所需热输入较小，光束能量集中在极小区域内，形成的焊缝深宽比大、热影响区小，焊接变形小，故根据产品结构特点及焊接工艺要求，选用激光焊实现主动冷却式燃烧室环缝及纵缝的焊接。

因此，本实施例中的焊接装置使用时，首先将第一转接盘20与第一舱段11装配，将第一舱段11及第一转接盘20装配在焊接数控立式转台上，将第二舱段12放置在第一舱段11的对接端部处，将对接压盘40装配在第一舱段11与第二舱段12对接处，完成A焊缝的定位焊接，焊后将各件从焊接数控立式转台上拆除，将第二转接盘30与第二舱段12装配，将第一转接盘20装配在焊接数控卧式转台的主动轮上，将第二转接盘30装配在焊接数控卧式转台的从动轮上，拆卸对接压盘40，完成A焊缝的连续焊接，接着将汇流环13装配在第一舱段11与第二舱段12的对接处，装配对接压盘40，依次完成B焊缝、C焊缝、D焊缝、E焊缝的定位焊接，拆卸对接压盘40，依次完成B焊缝、C焊缝、D焊缝、E焊缝的连续焊接。因此，本发明的焊接装置结构简单，制造和使用方便，适用性广，从而解决了现有同类型高温合金中空弱刚性异形精密舱段焊接精度差、焊接变形大、焊缝密封性差的问题。

实施例二

另一方面，本实施例还提供了一种精密舱段的焊接方法，用于焊接一燃烧室，如图10所示，包括：

步骤1:采用机械加工方式制备所述燃烧室的第一舱段11、第二舱段12和汇流环13，并使所述第一舱段11、第二舱段12和汇流环13的尺寸及形位公差满足要求。

具体而言，该焊接方法包括以下几个步骤，分别为：零件加工步骤、第一舱段11和第二舱段12定位焊装配步骤、第一舱段11和第二舱段12定位焊步骤、第一舱段11和第二舱段12连续焊装配步骤、第一舱段11和第二舱段12连续焊步骤、汇流环13定位焊装配步骤、汇流环13定位焊步骤、汇流环13连续焊步骤，因此，在焊接时，首先需要对各个零件进行加工，具体的：第一舱段11、第二舱段12、汇流环13均为激光增材制造成形后采用机械加工而成，加工后采用三坐标检测，保证各件的尺寸及形位公差符合要求；然后将各个零件加工完成后采用化学酸洗方法去除表面氧化膜及油污，并烘干除氢后待用。

步骤2:将所述第一舱段11的法兰端部内孔与第一转接盘20的撑盘21外缘装配，使所述第一舱段11与所述第一转接盘20贴合紧密并同轴，将所述第一转接盘20中的第一轴套23装夹在焊接立式转台上。

步骤3:将所述第二舱段12放置在所述第一舱段11的一端部，将对接压盘40装配在所述第一舱段11和第二舱段12的对接处，连接所述对接压盘40的第一环状结构41和第二环状结构42，使所述第一舱段11和所述第二舱段12的对接面平齐。

具体而言，当第一舱段11和第二舱段12定位焊装配时，具体为：将第一舱段11的法兰端部内孔与第一转接盘20的撑盘21外缘装配在一起，安装2个定位销、10个螺栓及螺母之后，使第一舱段11与第一转接盘20贴合紧密并同轴，将第一转接盘20的第一轴套23装夹在焊接数控立式转台上；接着，将第二舱段12放置在第一舱段11的一端，使二者的对接面基本平齐后，将对接压盘40装配在第一舱段11与第二舱段12的对接处，安装2个螺栓及螺母拉紧对接压盘40的两个半环，使第一舱段11与第二舱段12完全平齐。

步骤4:将激光头垂直对准所述第一舱段11和所述第二舱段12的对接缝隙中心，设置第一定位焊接参数后，旋转所述焊接立式转台，通过激光对缝隙进行周圈均匀定位连接。

具体而言，第一舱段11和第二舱段12定位焊时，具体为：首先将激光头垂直对准第一舱段11和第二舱段12的对接缝隙中心，设置好定位焊接参数、编写定位焊接程序，使立式转台旋转，激光对缝隙进行周圈均匀定位连接，定位焊接完成后，拆卸对接压盘40，并打磨去除定位焊点的氧化层。

步骤5:将所述第一舱段和所述第二舱段从所述焊接立式转台上拆卸，将所述第一轴套23装夹在焊接卧式转台的主动轮上，将所述第二舱段12的法兰端部凸台与第二转接盘30的第二定位盘31装配，使所述第二舱段12与所述第二转接盘30贴合紧密并同轴，将所述第二转接盘30的第二轴套33装夹在所述焊接卧式转台的从动轮上。

具体而言，当第一舱段11和第二舱段12在连续焊装配时，具体为：在定位焊完成之后，将零件从焊接数控立式转台上拆卸，将第一转接盘20的第一轴套23装夹在焊接数控卧式转台的主动轮上；然后将第二舱段12的法兰端部凸台与第二转接盘30的定位盘31中的矩形孔装配在一起，安装2个定位销、10个螺栓及螺母，使第二舱段12与第二转接盘30贴合紧密并同轴，然后将第二转接盘30的第二轴套33装夹在焊接数控卧式转台的从动轮上。

步骤6:将激光头垂直对准所述第一舱段11和所述第二舱段12的对接缝隙中心，设置好第一连续焊接参数之后，使所述焊接卧式转台带动所述第一舱段和所述第二舱段匀速旋转，激光对缝隙进行周圈连续焊接。

具体而言，将激光头垂直对准第一舱段11和所述第二舱段12的对接缝隙中心，设置连续焊接参数、编写连续焊接程序，使卧式转台带动零件匀速旋转约365°，激光对缝隙进行周圈连续焊接，连续焊接完成后，打磨去除连续焊的氧化层和轻微飞溅物。

步骤7：将所述汇流环13装配在所述第一舱段11和所述第二舱段12的对接凹槽内，并将所述对接压盘40装配在所述汇流环13外侧，并调整周向位置使所述汇流环13的纵向对接缝隙满足要求之后，按照预设条件依次对所述汇流环13进行定位焊接和连续焊接。

具体而言，在对汇流环13进行定位焊装配时，具体为：将2件汇流环13装配在第一舱段11和第二舱段12的对接凹槽内，使汇流环13的外弧面与第一舱段11和第二舱段12的外弧面基本平齐；然后，将对接压盘40的2件半环装配在汇流环外侧，并调整周向位置使2件汇流环13的纵向对接缝隙未被遮盖，安装2个螺栓及螺母拉紧对接压盘40的两个半环，使汇流环13外弧面与第一舱段11和第二舱段12的外弧面完全平齐。

进一步的，在对汇流环13进行定位焊时，具体为：将激光头垂直对准汇流环13与第一舱段11的对接缝隙中心，设置定位焊接参数、编写定位焊接程序，使卧式转台带动零件匀速旋转约365°，激光对缝隙进行周圈均匀定位连接；此处定位焊接完成后，将激光头垂直对准汇流环13与第二舱段12的对接缝隙中心，调整定位焊接程序，使卧式转台旋转，激光对缝隙进行周圈均匀定位连接；两处焊缝定位焊接完成后，拆卸对接压盘40，并打磨去除定位焊点的氧化层。

进一步的，在对汇流环13进行连续焊焊时，具体为：将激光头垂直对准2件汇流环13的对纵向对缝中心，设置连续焊接参数、编写连续焊接程序，使机械臂纵向移动，激光对缝隙进行连续焊接；此处连续焊接完成后，调整卧式转台位置，使激光头垂直对准2件汇流环13另一侧的纵向对缝中心，使机械臂纵向移动，激光对缝隙进行连续焊接；当两处纵向焊缝连续焊接完成后，将激光头垂直对准汇流环13与第一舱段11的对缝中心，设置连续焊接参数、编写连续焊接程序，使卧式转台带动零件匀速旋转约365°，激光对缝隙进行周圈连续焊接；此处连续焊接完成后，调整机械臂位置，使激光头垂直对准汇流环13与第二舱段12的对缝中心，设置连续焊接参数、编写连续焊接程序，使卧式转台带动零件匀速旋转约365°，激光对缝隙进行周圈连续焊接；两处焊缝连续焊接完成后，打磨去除连续焊的氧化层和轻微飞溅物，并拆卸零件及工装。

其中，在第一舱段11和第二舱段12的定位焊步骤中，定位焊参数为：焊接模式为脉冲激光，脉冲频率50Hz、激光功率2.0kW、离焦量-2mm、转台角速度10°/s、保护气流量20L/min；

在第一舱段11和第二舱段12的连续焊步骤中，连续焊参数为：焊接模式为连续激光，激光功率4.8kW、离焦量-2mm、转台角速度6°/s、保护气流量20L/min；

在汇流环13的定位焊步骤中，定位焊参数为：焊接模式为脉冲激光，脉冲频率50Hz、激光功率2.0kW、离焦量-2mm、转台角速度10°/s、保护气流量20L/min；

在汇流环13的连续焊步骤中，连续焊参数为：焊接模式为连续激光，激光功率5.0kW、离焦量-2mm、转台角速度6°/s、保护气流量20L/min。

进一步的，在焊接参数设定时，还可按照如下参数进行设置，具体包括：在第一舱段11和第二舱段12的定位焊步骤中，定位焊参数为：焊接模式为脉冲激光，脉冲频率60Hz、激光功率1.8kW、离焦量-2mm、转台角速度10°/s、保护气流量20L/min；

在第一舱段11和第二舱段12的连续焊步骤中，连续焊参数为：焊接模式为连续激光，激光功率5.0kW、离焦量-2mm、转台角速度10°/s、保护气流量20L/min；

在汇流环13的定位焊步骤中，定位焊参数为：焊接模式为脉冲激光，脉冲频率60Hz、激光功率1.8kW、离焦量-2mm、转台角速度10°/s、保护气流量20L/min；

在汇流环13的连续焊步骤中，连续焊参数为：焊接模式为连续激光，激光功率5.5kW、离焦量-2mm、转台角速度10°/s、保护气流量20L/min。

因此，本发明的方法简单实用、实施方便，通过激光焊接方法实现燃烧室各件的连接成型，焊接的产品精度高、变形小、密封性可靠解决了中空弱刚性异形精密舱段尺寸精度差和焊缝质量问题，燃烧室焊后燃烧内腔抗压12PMa以上、流道腔抗压1MPa以上，特别适合中空弱刚性异形精密舱段的激光焊接成型。

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：

在本发明实施例提供的一种精密舱段的焊接装置及方法，用于焊接一燃烧室，其中，所述燃烧室包括第一舱段、第二舱段和汇流环，所述汇流环安装在所述第一舱段和所述第二舱段的对接处，包括：第一转接盘，所述第一转接盘可拆卸地设置在所述第一舱段远离所述汇流环的一端，且所述第一转接盘包括：撑盘，所述撑盘的中心处开设有第一通孔，且所述撑盘的一端与所述第一舱段连接；第一定位盘，所述第一定位盘的一端面与所述撑盘远离所述第一舱段的一端面相平齐，且所述第一定位盘的中心处开设有第二通孔；第一轴套，所述第一轴套依次穿过所述第一通孔、第二通孔，与所述撑盘和所述第一定位盘连接；第二转接盘，所述第二转接盘可拆卸地设置在所述第二舱段远离所述汇流环的一端；对接压盘，所述对接压盘可拆卸地设置在所述第一舱段和所述第二舱段的连接处，首先将第一转接盘与第一舱段装配，将第一舱段及第一转接盘装配在焊接数控立式转台上，将第二舱段放置在第一舱段的对接端部处，将对接压盘装配在第一舱段与第二舱段对接处，完成A焊缝的定位焊接，焊后将各件从焊接数控立式转台上拆除，将第二转接盘与第二舱段装配，将第一转接盘装配在焊接数控卧式转台的主动轮上，将第二转接盘装配在焊接数控卧式转台的从动轮上，拆卸对接压盘，完成焊缝的连续焊接，接着将汇流环装配在第一舱段与第二舱段的对接处，装配对接压盘，依次完成B焊缝、C焊缝、D焊缝、E焊缝的定位焊接，拆卸对接压盘，依次完成B焊缝、C焊缝、D焊缝、E焊缝的连续焊接，从而解决了现有技术中的中空弱刚性异形精密舱段存在焊接精度差、焊接变形大、焊缝密封性差的技术问题，达到了结构简单，制造和使用方便，适用性广，焊接的产品精度高、变形小、密封性可靠的技术效果。

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 (5)

1.一种精密舱段的焊接方法，用于焊接一燃烧室，所述燃烧室包括第一舱段、第二舱段和汇流环，所述汇流环安装在所述第一舱段和所述第二舱段的对接处；

焊接时采用精密舱段的焊接装置进行定位，所述焊接装置包括：

第一转接盘、第二转接盘和对接压盘，所述第一转接盘可拆卸地设置在所述第一舱段远离所述汇流环的一端，所述第二转接盘可拆卸地设置在所述第二舱段远离所述汇流环的一端，所述对接压盘可拆卸地设置在所述第一舱段和所述第二舱段的连接处；

所述第一转接盘包括撑盘、第一定位盘和第一轴套，所述撑盘的中心处开设有第一通孔，且所述撑盘的一端与所述第一舱段连接，所述第一定位盘的一端面与所述撑盘远离所述第一舱段的一端面相平齐，且所述第一定位盘的中心处开设有第二通孔，所述第一轴套依次穿过所述第一通孔、第二通孔后与所述撑盘和所述第一定位盘连接，所述第一通孔的外侧均布有多个腰型孔，所述第一定位盘的周向均布有多个第三通孔，且部分所述第三通孔通过定位销将所述第一定位盘与所述第一舱段连接，所述第一轴套的外壁端部均设置有倒角；

所述第二转接盘包括第二定位盘、支架、第二轴套，所述第二定位盘的一端面与所述第二舱段连接，所述支架设置在所述第二定位盘远离所述第二舱段的一端面上，所述第二轴套与所述支架远离所述第二定位盘的一端连接，所述第二定位盘的中部开设有第四通孔，且在所述第二定位盘的边缘处均布有多个第五通孔，部分所述第五通孔通过连接件与所述第二舱段连接，所述第二轴套的中心处开设有第六通孔，且在所述第二轴套的外侧加工有倒角；所述对接压盘包括：

第一环状结构和第二环状结构，所述第一环状结构的两个端部、第二环状结构的两个端部均朝外延伸出直线段，且在每一个所述直线段处均开设有一凹槽，其中，通过连接件贯穿所述第一环状结构和所述第二环状结构上对应开设的所述凹槽，将所述第一环状结构和所述第二环状结构连接形成一中空圆环件；

其特征在于，所述焊接方法包括：

步骤1:采用机械加工方式制备所述燃烧室的第一舱段、第二舱段和汇流环，并使所述第一舱段、第二舱段和汇流环的尺寸及形位公差满足要求；

步骤2:将所述第一舱段的法兰端部内孔与第一转接盘的撑盘外缘装配，使所述第一舱段与所述第一转接盘贴合紧密并同轴，将所述第一转接盘中的第一轴套装夹在焊接立式转台上；

步骤3:将所述第二舱段放置在所述第一舱段的一端部，将对接压盘装配在所述第一舱段和第二舱段的对接处，连接所述对接压盘的第一环状结构和第二环状结构，使所述第一舱段和所述第二舱段的对接面平齐；

步骤4:将激光头垂直对准所述第一舱段和所述第二舱段的对接缝隙中心，设置第一定位焊接参数后，旋转所述焊接立式转台，通过激光对缝隙进行周圈均匀定位连接；

步骤5:将所述第一舱段和所述第二舱段从所述焊接立式转台上拆卸，将所述第一轴套装夹在焊接卧式转台的主动轮上，将所述第二舱段的法兰端部凸台与第二转接盘的第二定位盘装配，使所述第二舱段与所述第二转接盘贴合紧密并同轴，将所述第二转接盘的第二轴套装夹在所述焊接卧式转台的从动轮上；

步骤6:拆卸所述对接压盘，将激光头垂直对准所述第一舱段和所述第二舱段的对接缝隙中心，设置好第一连续焊接参数之后，使所述焊接卧式转台带动所述第一舱段和所述第二舱段匀速旋转，激光对缝隙进行周圈连续焊接；

步骤7:将所述汇流环装配在所述第一舱段和所述第二舱段的对接凹槽内，并将所述对接压盘装配在所述汇流环外侧，并调整周向位置使所述汇流环的纵向对接缝隙满足要求之后，按照预设条件依次对所述汇流环进行定位焊接和连续焊接。

2.如权利要求1所述的精密舱段的焊接方法，其特征在于，在所述步骤7中，对所述汇流环进行定位焊接具体包括：

将激光头垂直对准所述汇流环与所述第一舱段的对接缝隙中心，设置好第二定位焊接参数之后，使所述焊接卧式转台带动所述汇流环与所述第一舱段匀速旋转，激光对缝隙进行周圈均匀定位连接；

将激光头垂直对准所述汇流环与所述第二舱段的对接缝隙中心，设置好第二定位焊接参数之后，使所述焊接卧式转台旋转，激光对缝隙进行周圈均匀定位连接；

拆卸所述对接压盘，并打磨去除定位焊点的氧化层。

3.如权利要求2所述的精密舱段的焊接方法，其特征在于，拆卸所述对接压盘，并打磨去除定位焊点的氧化层之后，对所述汇流环进行连续焊接，具体包括：

将激光头垂直对准所述汇流环一侧的纵向对缝中心，设置好第二连续焊接参数之后，使机械臂纵向移动，激光对缝隙进行连续焊接；

调整所述焊接卧式转台位置，使激光头垂直对准所述汇流环另一侧的纵向对缝中心，使机械臂纵向移动，激光对缝隙进行连续焊接；

将激光头垂直对准所述汇流环与所述第一舱段的对缝中心，设置好第二连续焊接参数之后，使所述焊接卧式转台带动所述汇流环与所述第一舱段匀速旋转，激光对缝隙进行周圈连续焊接；

调整机械臂位置，使激光头垂直对准所述汇流环与所述第二舱段的对缝中心，设置好第二连续焊接参数之后，使所述焊接卧式转台带动所述汇流环与所述第二舱段匀速旋转，激光对缝隙进行周圈连续焊接；

打磨去除连续焊的氧化层和轻微飞溅物。

4.如权利要求1所述的精密舱段的焊接方法，其特征在于，在所述步骤4，所述第一定位焊接参数具体包括：焊接模式为脉冲激光，脉冲频率为50Hz、激光功率为2.0kW、离焦量为-2mm、转台角速度为10°/s、保护气流量为20L/min；

在所述步骤6中，所述第一连续焊接参数具体包括：焊接模式为连续激光，激光功率为4.8kW、离焦量为-2mm、转台角速度为6°/s、保护气流量为20L/min。

5.如权利要求3所述的精密舱段的焊接方法，其特征在于，

所述第二定位焊接参数具体包括：焊接模式为脉冲激光，脉冲频率为50Hz、激光功率为2.0kW、离焦量为-2mm、转台角速度为10°/s、保护气流量为20L/min；

所述第二连续焊接参数具体包括：焊接模式为连续激光，激光功率为5.0kW、离焦量为-2mm、转台角速度为6°/s、保护气流量为20L/min。

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