CN111604644B - 一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法，该铝合金发射箱包括左右两端敞口的箱体、分别连接在箱体两端的法兰和分别连接在法兰上的箱盖，箱体包括骨架和多段蒙皮，每段蒙皮包括两个U型板，骨架包括多个环框和多根横梁，每个环框为多段角铝和多根方管连接而成，该成型方法包括以下步骤：1)焊接成型，包括以下子步骤：1.1)将每段蒙皮的两个U型板进行连续焊接；1.2)焊接骨架；1.3)焊接骨架和蒙皮；1.4)焊接法兰和蒙皮；1.5)焊接预埋件；2)焊后处理：对箱体进行去应力退火；3)箱盖装配。本发明严格控制焊接过程及装配精度，焊缝、装配部位不出现渗漏，可有效提高铝合金焊接、装配质量，保证箱体气密性能。

Description

一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法

技术领域

本发明属于发射箱领域，更具体地，涉及一种发射箱的成型方法。

背景技术

某铝合金发射箱外形尺寸较大，内腔为蒙皮，外侧为骨架，两端为法兰，内侧有预埋件，并在两端安装有气密盖。蒙皮、骨架、法兰、预埋采用手工钨极氩弧焊焊接成型，气密盖采用装配成型。箱体成型后要求具有较高的气密性能，使用氦质谱检漏仪检查所有气密焊缝渗漏情况(氦质谱检漏仪检测精度1.0×10^-9，检漏仪显示数值稳定后，数量级不变的情况下，前面小数变化0.2以上需要查找漏点，如1.0×10^-9变化到1.2×10^-9需要确定漏点)。

发射箱制造合格后，带载200Km运输试验，进行A组气密试验：“充气10kPa，30天压降≤1.3kPa”，带载1000Km运输试验，进行C组气密试验“充气10kPa，90天压降≤4kPa”。

该铝合金发射箱焊缝分布多，与气密有关焊缝为：蒙皮对接纵缝长度共约13m(2条6.5m)，蒙皮对接环缝共约16m(4条4m)。该箱体气密焊缝不仅长(共约29m)，气密性能要求高，还有约1200段的断续焊缝，且铝合金焊接时易出现裂纹等缺陷，焊后应力较大；气密盖装配面安装橡胶绳(φ8)，使用24个螺栓安装到法兰上，实现气密性难度较大。前期没有气密要求如此高的铝合金发射箱，对箱体焊接、装配过程控制提出很高要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法，其严格控制焊接过程及装配精度，保证箱体运输试验后，焊缝、装配部位不出现渗漏；适用于铝合金气密性能要求高的贮运发射箱；其可以有效提高铝合金焊接、装配质量，保证箱体气密性能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法，该铝合金发射箱包括左右两端敞口的箱体、分别连接在该箱体两端的法兰和分别连接在每个法兰上的箱盖，所述箱体包括骨架和多段蒙皮，每段蒙皮包括两个U型板，所述骨架包括多个环框和连接这些环框的多根横梁，每个所述环框为多段角铝和多根方管连接而成，其特征在于，该成型方法包括以下步骤：

1)焊接成型，具体包括以下子步骤：

1.1)将每段蒙皮的两个U型板对接在一起，然后对这两个U型板的对接处进行连续焊接，从而形成该铝合金的蒙皮；其中，连续焊接采用手工钨极氩弧焊；

1.2)利用第一焊接工装对组成环框的角铝和方管进行定位和夹紧，将这些角铝和方管焊接在一起形成环框，然后将每根横梁的每端分别与一所述环框连续焊接，从而形成该铝合金发射箱的骨架；

1.3)将骨架套在蒙皮上，通过第二焊接工装对骨架和蒙皮进行定位和夹紧，再对蒙皮与骨架进行断续焊接，然后对相邻两段蒙皮的对接处进行连续焊接，其中，断续焊接采用熔化极氩弧焊；

1.4)将每个法兰通过断续焊接的方式分别连接在对应处的蒙皮上；

1.5)将预埋件通过断续焊接的方式连接在蒙皮的内壁上，最终形成发射箱的箱体；

2)焊后处理：对箱体进行去应力退火；

3)箱盖装配：先机械加工箱体上的法兰端面、环槽和螺纹孔，再在环槽内安装橡胶绳，然后通过螺丝将箱盖连接在法兰上。

优选地，步骤2)中去应力退火的温度为250℃—260℃，保温时间为6h-8h。

优选地，所述骨架用于与蒙皮贴合的面的平面度≤1mm。

优选地，所述第二焊接工装包括支撑平台、内支撑、多个立架和多个千斤顶，所述支撑平台用于承接所述箱体，每个所述立架均安装在所述支撑平台上，每个所述立架上均安装多个所述千斤顶，每个所述千斤顶均竖直安装在所述立架上，以用于向下顶住箱体的顶部，所述内支撑位于蒙皮内部，该内支撑包括内衬及连接在该内衬上的多根螺栓，所述螺栓的两端分别位于内衬内部和内衬外部并且位于内衬外部的一端顶住蒙皮。

优选地，步骤3)中每颗螺丝分别按力矩15N·m-18N·m拧紧。

优选地，该铝合金发射箱的长度、宽度和高度分别为6565mm、1088mm和1088mm。

优选地，所述U型板的其中一条侧边的长度大于另一条侧边的长度。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本发明通过对铝合金发射箱的关键部位进行控制，通过连续焊缝保证气密性能，通过断续焊缝减少焊接应力，避免变形，从而提供一种铝合金发射箱焊接、装配制造工艺，其通过对焊接方法、焊接顺序、焊后处理、装配方法等过程进行严格控制，保证箱体运输试验后，焊缝、装配部位不出现渗漏；适用于铝合金气密性能要求高的贮运发射箱；其可以有效提高铝合金焊接、装配质量，装配精度高，保证铝合金发射气密性能，克服了铝合金焊接缺陷多，应力大的问题。

附图说明

图1是本发明中箱体上连接法兰的示意图；

图2是本发明中箱体外部的焊缝分布示意图；

图3是本发明中箱体内部的焊缝分布示意图；

图4是本发明中蒙皮的示意图；

图5是本发明中第二焊接工装对箱体定位夹紧时的主视图；

图6是本发明中第二焊接工装对箱体定位夹紧时的剖视图；

图7是本发明中箱盖上拧上螺丝的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1～图7所示，一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法，该铝合金发射箱包括左右两端敞口的箱体1、分别连接在该箱体1两端的法兰2和分别连接在每个法兰2上的箱盖，优选地，该铝合金发射箱的长度、宽度和高度分别为6565mm、1088mm和1088mm，所述箱体1包括骨架11和多段蒙皮12，优选设置有三段蒙皮12，蒙皮12内侧焊接有多个预埋件8。每段蒙皮12包括两个U型板，所述U型板的其中一条侧边的长度大于另一条侧边的长度，所述骨架11包括多个环框121和连接这些环框121的多根横梁122，每个所述环框121为多段角铝和多根方管连接而成，该成型方法包括以下步骤：

1)焊接成型，具体包括以下子步骤：

1.1)将每段蒙皮12的两个U型板对接在一起，然后对这两个U型板的对接处进行连续焊接，从而形成该铝合金的蒙皮12；其中，连续焊接采用手工钨极氩弧焊，因此，每段蒙皮12上形成两条对接连续环缝5；

1.2)通过手工或优选利用第一焊接工装对组成环框121的角铝和方管进行定位和夹紧，将这些角铝和方管焊接在一起形成环框121，环框121的焊接可以采用连接焊接，然后将每根横梁122的每端分别与一所述环框121连续焊接，从而形成该铝合金发射箱的骨架11，所述骨架11用于与蒙皮12贴合的面的平面度≤1mm；骨架11分多片焊接，各筋定位时使用定位夹具控制焊接尺寸，保证各筋尺寸焊接后一致，无错位现象；

1.3)将骨架11套在蒙皮12上，通过第二焊接工装对骨架11和蒙皮12进行定位和夹紧，然后对蒙皮12与骨架11进行断续焊接形成断续焊缝6，注意骨架11的环框121和横梁122都与蒙皮12进行断续焊接，然后对相邻两段蒙皮12的对接处进行连续焊接(可以从箱体1内部来进行连续焊接)，则三段蒙皮12共形成两道对接连续环缝5；其中，断续焊接采用熔化极氩弧焊；

为提高气密焊缝质量，气密焊缝采用手工钨极氩弧焊(TIG)焊接成型，保证气密性能，断续焊接采用熔化极氩弧焊(MIG)焊接成型，以减少焊接应力，避免变形；

1.4)将每个法兰2通过断续焊接的方式分别连接在对应处的蒙皮12上，则法兰2与蒙皮12上形成有对接断续环缝4；

1.5)将预埋件8通过断续焊接的方式连接在蒙皮12的内壁上，最终形成发射箱的箱体1；

2)焊后处理：为减少焊接应力，焊后对箱体1进行去应力退火，去应力退火的温度为250℃—260℃，保温时间为6h-8h；

3)箱盖装配：先机械加工箱体1上的法兰2端面、环槽21和螺纹孔，以提高装配面精度尺寸，再在环槽21内安装橡胶绳，橡胶绳可以提高法兰2与箱盖的密封性，起到密封圈的作用，然后通过螺丝将箱盖连接在法兰2上，应明确24颗螺丝安装顺序，参照图7，按A～X的先后顺序来进行安装，先装4角处螺丝，再从中间向两侧依次安装螺丝，最终每颗螺丝分别按力矩15N·m-18N·m要求将螺丝依次紧固，保证每面受力均匀；将橡胶绳硫化为整体，避免接头处粘接不好，出现漏气现象，并且严控制橡胶绳安装环槽21的公差：宽度尺寸为设计宽度～设计宽度+0.1mm，深度尺寸为设计深度～设计深度-0.1mm。

本发明的第一焊接工装、第二焊接工装只要能够实现焊件的定位、夹紧即可，可以采用现有的一些夹具来保证，以实现焊件准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接、保证焊件结构精度方面要求。优选地，所述第二焊接工装包括支撑平台31、内支撑32、多个立架33和多个千斤顶34，所述支撑平台31用于承接所述箱体1，每个所述立架33均安装在所述支撑平台31上，每个所述立架33上均安装多个所述千斤顶34，每个所述千斤顶34均竖直安装在所述立架33上，以用于向下顶住箱体1的顶部，所述内支撑32位于蒙皮12内部，该内支撑32包括内衬321及连接在该内衬321上的多根螺栓322，所述螺栓322的两端分别位于内衬321内部和内衬321外部并且位于内衬321外部的一端顶住蒙皮12。第二焊接工装从内、外进行定位和夹紧，可减少焊接变形，有效控制箱体1焊接后尺寸精度及形位公差。

进一步，所述蒙皮12的数量为三段，所述U型板的其中一条侧边的长度大于另一条侧边的长度，两端的两段蒙皮12中，同一侧的对接纵缝7在同一直线上，中间的一段蒙皮12的对接纵缝7与另两段蒙皮12上相比，同一侧的对接纵缝7不在同一直线上。

本发明通过三段蒙皮12对接进行连续焊接，两端的蒙皮12分别与法兰2进行连续焊接，共形成4条对接环缝(共约16m)，每段蒙皮12的U型板通过连续焊接共形成2条对接纵缝7(共约13m)，箱体1的蒙皮12与骨架11进行断续焊接形成的断续焊缝6约1200段(每段长约40mm)。

本方法包括焊接方法、焊接顺序、焊后处理、装配方法等，严格控制焊接过程及装配精度，保证箱体1运输试验后，焊缝、装配部位不出现渗漏；适用于铝合金气密性能要求高的贮运发射箱；其可以有效提高铝合金焊接、装配质量，保证箱体1气密性能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法，该铝合金发射箱包括左右两端敞口的箱体、分别连接在该箱体两端的法兰和分别连接在每个法兰上的箱盖，所述箱体包括骨架和多段蒙皮，每段蒙皮包括两个U型板，所述骨架包括多个环框和连接这些环框的多根横梁，每个所述环框为多段角铝和多根方管连接而成，其特征在于，该成型方法包括以下步骤：

1)焊接成型，具体包括以下子步骤：

1.1)将每段蒙皮的两个U型板对接在一起，然后对这两个U型板的对接处进行连续焊接，从而形成该铝合金的蒙皮；其中，连续焊接采用手工钨极氩弧焊；

1.2)利用第一焊接工装对组成环框的角铝和方管进行定位和夹紧，将这些角铝和方管焊接在一起形成环框，然后将每根横梁的每端分别与一所述环框连续焊接，从而形成该铝合金发射箱的骨架；

1.3)将骨架套在蒙皮上，通过第二焊接工装对骨架和蒙皮进行定位和夹紧，再对蒙皮与骨架进行断续焊接，然后对相邻两段蒙皮的对接处进行连续焊接，其中，断续焊接采用熔化极氩弧焊；

1.4)将每个法兰通过断续焊接的方式分别连接在对应处的蒙皮上；

1.5)将预埋件通过断续焊接的方式连接在蒙皮的内壁上，最终形成发射箱的箱体；

2)焊后处理：对箱体进行去应力退火；

3)箱盖装配：先机械加工箱体上的法兰端面、环槽和螺纹孔，再在环槽内安装橡胶绳，然后通过螺丝将箱盖连接在法兰上。

2.根据权利要求1所述的一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法，其特征在于，步骤2)中去应力退火的温度为250℃—260℃，保温时间为6h-8h。

3.根据权利要求1所述的一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法，其特征在于，所述骨架用于与蒙皮贴合的面的平面度≤1mm。

4.根据权利要求1所述的一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法，其特征在于，所述第二焊接工装包括支撑平台、内支撑、多个立架和多个千斤顶，所述支撑平台用于承接所述箱体，每个所述立架均安装在所述支撑平台上，每个所述立架上均安装多个所述千斤顶，每个所述千斤顶均竖直安装在所述立架上，以用于向下顶住箱体的顶部，所述内支撑位于蒙皮内部，该内支撑包括内衬及连接在该内衬上的多根螺栓，所述螺栓的两端分别位于内衬内部和内衬外部并且位于内衬外部的一端顶住蒙皮。

5.根据权利要求1所述的一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法，其特征在于，步骤3)中每颗螺丝分别按力矩15N_·m-18N_·m拧紧。

6.根据权利要求1所述的一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法，其特征在于，该铝合金发射箱的长度、宽度和高度分别为6565mm、1088mm和1088mm。

7.根据权利要求1所述的一种保证铝合金发射箱高气密性的成型方法，其特征在于，所述U型板的其中一条侧边的长度大于另一条侧边的长度。

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