CN112059394B - 一种大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊接方法 - Google Patents

一种大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊接方法，包括：燃料半球壳和燃料后框的焊接；共底隔板和固定环的焊接；贮箱工件的装配及装夹定位；贮箱工件的定位焊接；贮箱工件的焊接成形。前两个焊接在零件状态采用电子束焊的方式将锁底焊透；后续焊接是将所有零件装配定位在一起再进行电子束焊接，保证焊缝有效熔深，但不能焊透锁底，以避免背面产生飞溅。本发明采用优化后的工装和焊接工艺，有效地提高了大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊缝锁底根部的有效熔宽和承压能力，避免了焊缝内部极易出现的X光检查气孔缺陷及液压试验过程中焊缝部位开裂的现象，减少了返修焊次数，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊接方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种大尺寸薄壁钛合金贮箱的焊接方法，具体涉及一种大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊接方法。
背景技术
表面张力贮箱属于大尺寸薄壁钛合金表面张力贮箱，如图1所示，该贮箱由上至下包括燃料半球壳、燃料后框、燃隔板环、燃料筒段、共底隔板、固定环、氧隔板环、氧加强框和氧上半球壳。各组件之间通过锁底对接接头焊接固定。大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊接时，由于焊接顺序不合理，先焊接的对接接头对后焊接对接接头的对接状态产生影响，使得后焊接对接接头的间隙和错位变大，且选用的电子束焊接参数对焊前对接间隙和错位比较敏感，较大的对接间隙和错位对电子束焊接参数的选择及焊接结果的确定造成较大影响。贮箱电子束焊接完成后，在液压试验过程中，若焊缝有效熔深不足，易出现电子束焊缝部位开裂的现象，导致产品需再次返修或报废，提高了生产成本，降低了生产效率。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊接方法，该方法采用特定的焊接顺序，减少了先焊接的锁底对接接头对后焊接的锁底对接接头的影响，并采用优化的电子束焊接参数使得焊缝锁底根部的熔宽及熔深得到保证，从而避免了大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊缝在液压试验过程中易出现开裂的问题，从而完成本发明。
本发明提供了的技术方案如下：
一种大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊接方法，包括：
S101，燃料半球壳和燃料后框的焊接：酸洗燃料半球壳和燃料后框，装配后采用氩弧焊的方式定位燃料半球壳和燃料后框的对接焊缝，将定位完成后的燃料半球壳和燃料后框进行电子束焊焊接；
S102，共底隔板和固定环的焊接：酸洗共底隔板和固定环，装配后采用氩弧焊的方式定位共底隔板和固定环的对接焊缝，将定位完成后的共底隔板和固定环进行电子束焊接；
S103，贮箱工件的装配及装夹定位：酸洗燃隔板环、燃料筒段、氧隔板环、氧加强框和氧上半球壳，将以上五个工件与焊接完成的燃料半球壳和燃料后框、焊接完成的共底隔板和固定环装配在一起，采用氩弧焊的方式定位上述相邻工件的对接焊缝；对装配后的贮箱进行装夹定位，使定位后的大尺寸薄壁钛合金贮箱轴线处于竖直方向；
S104，贮箱工件的定位焊接：采用电子束焊接的方式分段定位焊装配后相邻工件的锁底对接接头；
S105，贮箱工件的焊接成形：正式电子束焊接除氧加强框和氧上半球壳对接接头之外的五个锁底对接接头；翻转贮箱后，正式电子束焊接氧加强框和氧上半球壳的锁底对接接头。
根据本发明提供的一种大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊接方法，具有以下有益效果：
(1)本发明中，采用先焊接燃料半球壳和燃料后框、以及共底隔板和固定环，再装配贮箱后由上至下焊接相邻工件，该顺序可以极大地减少焊接变形；
(2)本发明中，在焊接燃料半球壳和燃料后框、以及共底隔板和固定环的锁底对接接头时，由于焊接后工件具有开放空间，便于清理背面焊漏，通过焊透锁底方式保证焊接强度；而焊接其他工件的锁底对接接头时，由于所有工件提前装配为密闭构件(贮箱)，无法清理背面焊漏，采用不焊透锁底的方式，通过限定电子束焊缝的熔深保证焊接强度；上述焊接方式根据贮箱结构特点灵活变动，保证贮箱内部清洁度的前提下，焊接强度满足要求；
(3)本发明中，由于大尺寸薄壁钛合金贮箱的六个锁底对接接头是在各工件定位完成后，使用电子束焊工装装夹，采用电子束分段定位焊及分段多道正式电子束焊接，提高了锁底对接接头电子束焊缝锁底根部的焊缝宽度和X光检查合格率，增加了焊缝的承压能力，防止液压试验过程中焊缝开裂，避免了多次返修和产品报废，降低了生产成本；
(4)本发明中，大尺寸薄壁钛合金贮箱首先采用分段电子束焊的方式，可以提高电子束对正焊缝对接面的准确性，避免了由于焊缝长度过大而导致的电子束焊缝偏离对接位置的现象。提高了焊缝X光检查合格率和承压能力。
附图说明
图1是本发明大尺寸薄壁钛合金贮箱与第二套工装装夹时的示意图；
图2是本发明燃料半球壳和燃料后框电子束焊接时使用第一套工装装夹的示意图；
图3是本发明共底隔板和固定环电子束焊接时使用第一套工装装夹的示意图；
图4是本发明燃料半球壳和燃料后框对接位置结构示意图；
图5是本发明燃料后框和燃隔板环对接位置结构示意图；
图6是燃隔板环和燃料筒段对接位置结构示意图；
图7是燃料筒段和共底隔板对接位置结构示意图；
图8是共底隔板和固定环对接位置结构示意图；
图9是固定环和氧隔板环对接位置结构示意图；
图10是氧隔板环和氧加强框对接位置结构示意图；
图11是氧加强框和氧上半球壳对接位置结构示意图。
附图标号说明：
1-燃料半球壳、2-燃料后框、3-燃隔板环、4-燃料筒段、5-共底隔板、6-固定环、7-氧隔板环、8-氧加强框、9-氧上半球壳、10-支撑环、11-螺纹限位件、12-抱箍、13-拉杆、14-螺纹连接件、15-支座、16-顶盖、17-转轴、18-螺母。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本发明提供了一种大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊接方法，包括：
S101，燃料半球壳1和燃料后框2的焊接：酸洗燃料半球壳1和燃料后框2，装配后采用氩弧焊的方式定位燃料半球壳1和燃料后框2的对接焊缝，将定位完成后的燃料半球壳1和燃料后框2进行电子束焊接；
S102，共底隔板5和固定环6的焊接：酸洗共底隔板5和固定环6，装配后采用氩弧焊的方式定位共底隔板5和固定环6的对接焊缝，将定位完成后的共底隔板5和固定环6进行电子束焊接；
S103，贮箱工件的装配及装夹定位：酸洗燃隔板环3、燃料筒段4、氧隔板环7、氧加强框8和氧上半球壳9，将以上五个工件与焊接完成的燃料半球壳1和燃料后框2、焊接完成的共底隔板5和固定环6装配在一起，采用氩弧焊的方式定位上述相邻工件的对接焊缝，分别为燃料后框2和燃隔板环3的对接焊缝、燃隔板环3和燃料筒段4的对接焊缝、燃料筒段4和共底隔板5的对接焊缝、固定环6和氧隔板环7的对接焊缝、氧隔板环7和氧加强框8的对接焊缝、氧加强框8和氧上半球壳9的对接焊缝；对装配后的贮箱进行装夹定位，使定位后的大尺寸薄壁钛合金贮箱轴线处于竖直方向；
S104，贮箱工件的定位焊接：采用电子束焊接的方式分段定位焊装配后相邻工件的锁底对接接头；
S105，贮箱工件的焊接成形：正式电子束焊接除氧加强框8和氧上半球壳9对接接头之外的五个锁底对接接头；翻转贮箱后，正式电子束焊接氧加强框8和氧上半球壳9的锁底对接接头。
在本发明S101和S102中，燃料半球壳1、燃料后框2、共底隔板5和固定环6均为TC4钛合金或其他组织类似的钛合金。
在本发明S101和S102中，酸洗燃料半球壳1、燃料后框2、共底隔板5和固定环6后，需在24h内进行焊接。燃料半球壳1和燃料后框2装配后焊缝对接位置厚度为2.2mm～3.0mm，锁底厚度为0.8mm～1.4mm，焊缝直径为760mm～885mm；对接间隙为0～0.2mm，对接错位为0～0.2mm，燃料半球壳和燃料后框对接位置结构示意图如图4所示。共底隔板5和固定环6装配后焊缝对接位置厚度为2.2mm～3.0mm，锁底厚度为0.8mm～1.4mm，焊缝直径为760mm～885mm，对接间隙为0～0.2mm，对接错位为0～0.2mm，共底隔板和固定环对接位置结构示意图如图8所示。氩弧焊定位时不加焊丝，定位点间距为120mm～180mm，定位点长度为10mm～20mm。
在本发明S101和S102中，燃料半球壳1和燃料后框2的锁底对接接头进行电子束焊接时、以及共底隔板5和固定环6的锁底对接接头进行电子束焊接时，贮箱工件轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向，贮箱工件轴线相对于水平方向的垂直度不大于0.5mm。
电子束焊接时，首先进行电子束分段定位焊，再进行整周电子束焊接；电子束分段定位焊的电子束流为15mA～25mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min，每段长度为50mm～70mm，分段数量为30～36；整周电子束焊的电子束流为55mA～70mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min，焊接时保证锁底焊透。
在本发明S101和S102中，电子束焊接时，采用第一套工装分别装夹燃料半球壳1与燃料后框2、以及共底隔板5与固定环6，见图2和图3。第一套工装包括支撑环10和螺纹限位件11，支撑环10的外缘带有凹槽，用于容纳燃料后框2和固定环6的下缘；支撑环10侧边开设有螺纹通孔，螺纹限位件11如螺钉或螺栓穿设该螺纹通孔，对燃料后框2和固定环6挤压限位。
在本发明S103中，燃隔板环3、燃料筒段4、氧隔板环7、氧加强框8、氧上半球壳9均为TC4钛合金或其他组织类似的钛合金。
酸洗燃隔板环3、燃料筒段4、氧隔板环7、氧加强框8、氧上半球壳9后，需在24h内进行焊接。隔板环3、燃料筒段4、氧隔板环7、氧加强框8、氧上半球壳9、焊接完成的燃料半球壳1和燃料后框2、焊接完成的共底隔板5和固定环6装配后六条焊缝对接位置厚度为2.2mm～3.0mm，锁底厚度为0.8mm～1.4mm，焊缝直径为860～885mm；对接间隙为0～0.2mm，对接错位为0～0.2mm，各对接位置结构示意图如图5～7、图9～11所示。氩弧焊定位时不加焊丝，定位点间距为120mm～180mm，定位点长度为10mm～20mm。
在本发明S103中，采用第二套工装对装配后的贮箱进行装夹定位，见图1，该第二套工装包括抱箍12、拉杆13、螺纹连接件14、支座15、顶盖16、转轴17和螺母18，抱箍12装夹在氧加强框8或燃隔板环3上，顶盖16为半球状，开口向上时用于容纳氧上半球壳9或燃料半球壳1，支座15通过螺纹连接件14固定在顶盖16上缘，螺母18通过转轴17固定在支座15上，拉杆13一端与螺母螺纹配合，另一端与抱箍12旋转连接，拉杆13在螺母18中的拧入深度带动贮箱轴线偏移，因而通过调整拉杆13在螺母18中的拧入深度，使得贮箱轴线垂直于水平方向。
进一步地，装配后的贮箱进行装夹定位后，贮箱轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向，贮箱轴线相对于水平方向的垂直度不大于0.5mm。
在本发明S104中，对S103中贮箱的六个锁底对接接头进行电子束分段定位焊时，按由上至下的顺序对各锁底对接接头进行电子束分段定位焊，每段长度为50mm～70mm，分段数量为30～36，分段定位焊的电子束流为15mA～25mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min，分段定位焊氧加强框8和氧上半球壳9的锁底对接接头时，避开拉杆13。
在本发明S105中，正式电子束焊接除氧加强框8和氧上半球壳9对接接头之外的五个锁底对接接头时，按由下至上的顺序焊接各锁底对接接头；针对每个锁底对接接头采用分段正式焊接的方式进行，分段数量为4～6，保证相邻两段焊缝的搭接量为2°～4°，同一条焊缝分段焊接的顺序为0～90°——180°～270°——90°～180°——270°～360°。
进一步地，正式电子束焊接除氧加强框8和氧上半球壳9对接接头之外的五个锁底对接接头时，对每个锁底对接接头的各分段采用多道焊的方式，首次焊电子束流为42mA～48mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min；二次焊相对于焊缝中心偏一侧的位移量为0.2mm～0.4mm，电子束流为34mA～40mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min；三次焊相对于焊缝中心偏另一侧的位移量为0.2mm～0.4mm，电子束流为34mA～40mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min；正式电子束焊缝的熔深需大于对接位置厚度，不焊透锁底。
在本发明S105中，正式电子束焊接氧加强框8和氧上半球壳9对接接头时，采用分段正式焊接的方式进行，分段数量为4～6，保证相邻两段焊缝的搭接量为2°～4°，同一条焊缝分段焊接的顺序为0～90°——180°～270°——90°～180°——270°～360°；
对锁底对接接头的各分段采用多道焊的方式，首次焊电子束流为42mA～48mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min；二次焊相对于焊缝中心偏一侧的位移量为0.2mm～0.4mm，电子束流为34mA～40mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min；三次焊相对于焊缝中心偏另一侧的位移量为0.2mm～0.4mm，电子束流为34mA～40mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min；正式电子束焊缝的熔深需大于对接位置厚度，不焊透锁底。
实施例实施例1
(1)共底隔板5和固定环6对接接头焊缝直径为883.6mm、燃料半球壳1和燃料后框2对接接头焊缝直径为767mm，两条焊缝对接位置厚度为2.2mm，锁底厚度为0.8mm；酸洗共底隔板5、固定环6、燃料后框2、燃料半球壳1，在24h内进行焊接；分别装配共底隔板5和固定环6、燃料半球壳1和燃料后框2，对接间隙为0.1mm，对接错位为0.1mm，采用手工氩弧焊分别定位两条焊缝，不加焊丝，定位点间距为120mm，定位点长度为10mm。
将定位完成的共底隔板5和固定环6使用第一套工装的支撑环10装夹，并用螺钉拧紧固定；工件轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向，对共底隔板5和固定环6进行电子束焊接。将定位完成的燃料半球壳1和燃料后框2使用第一套工装的支撑环10装夹，并用螺钉拧紧固定，工件轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向，对燃料半球壳1和燃料后框2进行电子束焊接。共底隔板5和固定环6、燃料半球壳1和燃料后框2两个对接接头的焊接方式为：首先采用电子束焊的方式进行分段定位焊，再进行整周电子束焊接。电子束分段定位焊的电子束流为20mA，焊接速度为1.5m/min，每段长度为60mm，分段数量为32；整周电子束焊的电子束流为60mA，焊接速度为1.5m/min；焊接时保证锁底焊透。焊接完成后，打磨背面焊漏，并分别对2条焊缝进行X光检查。结果显示，X光检查合格，无气孔、裂纹等缺陷。
(2)酸洗燃隔板环3、燃料筒段4、氧隔板环7、氧加强框8、氧上半球壳9，在24h内进行焊接；将以上五个工件与焊接完成的共底隔板5和固定环6、焊接完成的燃料后框2和燃料半球壳1装配在一起，共6条焊缝，其中燃料后框2和燃隔板环3的对接焊缝、燃隔板环3和燃料筒段4的对接焊缝、燃料筒段4和共底隔板5的对接焊缝、固定环6和氧隔板环7的对接焊缝、氧隔板环7和氧加强框8的对接焊缝的对接位置厚度为2.2mm，锁底厚度为0.8mm，焊缝直径为883.6mm，氧加强框8和氧上半球壳9的对接焊缝的对接位置厚度为2.2mm，锁底厚度为0.8mm，焊缝直径为865.5mm；装配完成后，6条焊缝的对接间隙为0～0.2mm，对接错位为0～0.2mm；手工氩弧焊定位6条焊缝，不加焊丝，定位点间距为120mm，定位点长度为10mm。
将第二套工装的抱箍12装夹在氧加强框8上，将支座15、螺栓、转轴17、螺母18、拉杆13安装在顶盖16上，将氧上半球壳9朝下，放置在顶盖16中，保证定位完成的大尺寸薄壁钛合金贮箱轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向进行焊接，通过调整拉杆13在螺母18中的拧入深度，使得贮箱轴线相对于水平方向的垂直度为0.5mm。
(3)对贮箱的6个对接接头进行电子束分段定位焊时，按由上至下的顺序对各接头进行电子束分段定位焊，每段长度为60mm，分段数量为32，分段定位焊的电子束流为20mA，焊接速度为1.5m/min，分段定位焊氧加强框8、氧上半球壳9的对接接头时，避开拉杆13。正式电子束焊接除氧加强框8和氧上半球壳9对接接头之外的5个对接接头的方式为：按由下至上的顺序焊接各对接接头；针对每个对接接头采用分段正式焊接的方式进行，分段数量为4，保证相邻两段焊缝的搭接量为3°，同一条焊缝分段焊接的顺序为0～90°——180°～270°——90°～180°——270°～360°；采用多道焊的方式，首次焊电子束流为44mA，焊接速度为1.5m/min；二次焊相对于焊缝中心偏一侧的位移量为0.3mm，电子束流为36mA，焊接速度为1.5m/min；三次焊相对于焊缝中心偏另一侧的位移量为0.3mm，电子束流为36mA，焊接速度为1.5m/min；正式电子束焊缝的熔深需大于对接位置厚度，不焊透锁底。
翻转贮箱，重新使用第二套工装装夹贮箱，将燃料半球壳1朝下放置在第二套工装的顶盖16中，将支座15、螺栓、转轴17、螺母18、拉杆13安装在顶盖16上，通过调整拉杆13在螺母18中的拧入深度使得贮箱轴线处于竖直方向，贮箱轴线相对于水平方向的垂直度为0.5mm。正式电子束焊接氧加强框8和氧上半球壳9对接接头的方式为：分段正式焊接，分段数量为4，保证相邻两段焊缝的搭接量为3°，同一条焊缝分段焊接的顺序为0～90°——180°～270°——90°～180°——270°～360°；采用多道焊的方式，首次焊电子束流为44mA，焊接速度为1.5m/min；二次焊相对于焊缝中心偏一侧的位移量为0.3mm，电子束流为36mA，焊接速度为1.5m/min；三次焊相对于焊缝中心偏另一侧的位移量为0.3mm，电子束流为36mA，焊接速度为1.5m/min；正式电子束焊缝的熔深需大于对接位置厚度，不焊透锁底。焊接完成后，对6条焊缝进行X光检查。结果显示，X光检查合格，无气孔、裂纹等缺陷。对焊接完成的贮箱工件进行液压试验，考核合格。
实施例2
(1)共底隔板5和固定环6对接接头焊缝直径为885mm、燃料半球壳1和燃料后框2对接接头焊缝直径为770mm，两条焊缝对接位置厚度为2.5mm，锁底厚度为1.4mm；酸洗共底隔板5、固定环6、燃料后框2、燃料半球壳1，在24h内进行焊接；分别装配共底隔板5和固定环6、燃料半球壳1和燃料后框2，对接间隙为0.2mm，对接错位为0.2mm，采用手工氩弧焊分别定位两条焊缝，不加焊丝，定位点间距为180mm，定位点长度为20mm。
将定位完成的共底隔板5和固定环6使用第一套工装的支撑环10装夹，并用螺钉拧紧固定；工件轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向，对共底隔板5和固定环6进行电子束焊接。将定位完成的燃料半球壳1和燃料后框2使用第一套工装的支撑环10装夹，并用螺钉拧紧固定，工件轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向，对燃料半球壳1和燃料后框2进行电子束焊接。共底隔板5和固定环6、燃料半球壳1和燃料后框2两个对接接头的焊接方式为：首先采用电子束焊的方式进行分段定位焊，再进行整周电子束焊接。电子束分段定位焊的电子束流为25mA，焊接速度为1.6m/min，每段长度为70mm，分段数量为36；整周电子束焊的电子束流为70mA，焊接速度为1.6m/min；焊接时保证锁底焊透。焊接完成后，打磨背面焊漏，并分别对2条焊缝进行X光检查。结果显示，X光检查合格，无气孔、裂纹等缺陷。
(2)酸洗燃隔板环3、燃料筒段4、氧隔板环7、氧加强框8、氧上半球壳9，在24h内进行焊接；将以上五个工件与焊接完成的共底隔板5和固定环6、焊接完成的燃料后框2和燃料半球壳1装配在一起，共6条焊缝，其中燃料后框2和燃隔板环3的对接焊缝、燃隔板环3和燃料筒段4的对接焊缝、燃料筒段4和共底隔板5的对接焊缝、固定环6和氧隔板环7的对接焊缝、氧隔板环7和氧加强框8的对接焊缝的对接位置厚度为2.5mm，锁底厚度为1.4mm，焊缝直径为885mm，氧加强框8和氧上半球壳9的对接焊缝的对接位置厚度为2.5mm，锁底厚度为1.4mm，焊缝直径为860mm；装配完成后，6条焊缝的对接间隙为0.2mm，对接错位为0.2mm；手工氩弧焊定位6条焊缝，不加焊丝，定位点间距为180mm，定位点长度为20mm。
将第二套工装的抱箍12装夹在氧加强框8上，将支座15、螺栓、转轴17、螺母18、拉杆13安装在顶盖16上，将氧上半球壳9朝下，放置在顶盖16中，保证定位完成的大尺寸薄壁钛合金贮箱轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向进行焊接，通过调整拉杆13在螺母18中的拧入深度，使得贮箱轴线相对于水平方向的垂直度为0.4mm。
(3)对贮箱的6个对接接头进行电子束分段定位焊时，按由上至下的顺序对各接头进行电子束分段定位焊，每段长度为70mm，分段数量为36，分段定位焊的电子束流为25mA，焊接速度为1.6m/min，分段定位焊氧加强框8、氧上半球壳9的对接接头时，避开拉杆13。正式电子束焊接除氧加强框8和氧上半球壳9对接接头之外的5个对接接头的方式为：按由下至上的顺序焊接各对接接头；针对每个对接接头采用分段正式焊接的方式进行，分段数量为4，保证相邻两段焊缝的搭接量为4°，同一条焊缝分段焊接的顺序为0～90°——180°～270°——90°～180°——270°～360°；采用多道焊的方式，首次焊电子束流为48mA，焊接速度为1.6m/min；二次焊相对于焊缝中心偏一侧的位移量为0.4mm，电子束流为40mA，焊接速度为1.6m/min；三次焊相对于焊缝中心偏另一侧的位移量为0.4mm，电子束流为40mA，焊接速度为1.6m/min；正式电子束焊缝的熔深需大于对接位置厚度，不焊透锁底。
翻转贮箱，重新使用第二套工装装夹贮箱，将燃料半球壳1朝下放置在第二套工装的顶盖16中，将支座15、螺栓、转轴17、螺母18、拉杆13安装在顶盖16上，通过调整拉杆13在螺母18中的拧入深度使得贮箱轴线处于竖直方向，贮箱轴线相对于水平方向的垂直度为0.4mm。正式电子束焊接氧加强框8和氧上半球壳9对接接头的方式为：分段正式焊接，分段数量为5，保证相邻两段焊缝的搭接量为4°，同一条焊缝分段焊接的顺序为0～90°——180°～270°——90°～180°——270°～360°；采用多道焊的方式，首次焊电子束流为48mA，焊接速度为1.6m/min；二次焊相对于焊缝中心偏一侧的位移量为0.4mm，电子束流为40mA，焊接速度为1.6m/min；三次焊相对于焊缝中心偏另一侧的位移量为0.4mm，电子束流为40mA，焊接速度为1.6m/min；正式电子束焊缝的熔深需大于对接位置厚度，不焊透锁底。焊接完成后，对6条焊缝进行X光检查。结果显示，X光检查合格，无气孔、裂纹等缺陷；对焊接完成的贮箱工件进行液压试验，考核合格。
实施例3
(1)共底隔板5和固定环6对接接头焊缝直径为850mm、燃料半球壳1和燃料后框2对接接头焊缝直径为760mm，两条焊缝对接位置厚度为3mm，锁底厚度为1mm；酸洗共底隔板5、固定环6、燃料后框2、燃料半球壳1，在24h内进行焊接；分别装配共底隔板5和固定环6、燃料半球壳1和燃料后框2，对接间隙为0.15mm，对接错位为0.15mm，采用手工氩弧焊分别定位两条焊缝，不加焊丝，定位点间距为150mm，定位点长度为15mm。
将定位完成的共底隔板5和固定环6使用第一套工装的支撑环10装夹，并用螺钉拧紧固定；工件轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向，对共底隔板5和固定环6进行电子束焊接。将定位完成的燃料半球壳1和燃料后框2使用第一套工装的支撑环10装夹，并用螺钉拧紧固定，工件轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向，对燃料半球壳1和燃料后框2进行电子束焊接。共底隔板5和固定环6、燃料半球壳1和燃料后框2两个对接接头的焊接方式为：首先采用电子束焊的方式进行分段定位焊，再进行整周电子束焊接。电子束分段定位焊的电子束流为15mA，焊接速度为1.4m/min，每段长度为65mm，分段数量为30；整周电子束焊的电子束流为65mA，焊接速度为1.4m/min；焊接时保证锁底焊透。焊接完成后，打磨背面焊漏，并分别对2条焊缝进行X光检查。结果显示，X光检查合格，无气孔、裂纹等缺陷。
(2)酸洗燃隔板环3、燃料筒段4、氧隔板环7、氧加强框8、氧上半球壳9，在24h内进行焊接；将以上五个工件与焊接完成的共底隔板5和固定环6、焊接完成的燃料后框2和燃料半球壳1装配在一起，共6条焊缝，其中燃料后框2和燃隔板环3的对接焊缝、燃隔板环3和燃料筒段4的对接焊缝、燃料筒段4和共底隔板5的对接焊缝、固定环6和氧隔板环7的对接焊缝、氧隔板环7和氧加强框8的对接焊缝的对接位置厚度为3mm，锁底厚度为1mm，焊缝直径为850mm，氧加强框8和氧上半球壳9的对接焊缝的对接位置厚度为3mm，锁底厚度为1mm，焊缝直径为870mm；装配完成后，6条焊缝的对接间隙为0.15mm，对接错位为0.15mm；手工氩弧焊定位6条焊缝，不加焊丝，定位点间距为150mm，定位点长度为15mm。
将第二套工装的抱箍12装夹在氧加强框8上，将支座15、螺栓、转轴17、螺母18、拉杆13安装在顶盖16上，将氧上半球壳9朝下，放置在顶盖16中，保证定位完成的大尺寸薄壁钛合金贮箱轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向进行焊接，通过调整拉杆13在螺母18中的拧入深度，使得贮箱轴线相对于水平方向的垂直度为0.4mm。
(3)对贮箱的6个对接接头进行电子束分段定位焊时，按由上至下的顺序对各接头进行电子束分段定位焊，每段长度为65mm，分段数量为30，分段定位焊的电子束流为15mA，焊接速度为1.4m/min，分段定位焊氧加强框8、氧上半球壳9的对接接头时，避开拉杆13。正式电子束焊接除氧加强框8和氧上半球壳9对接接头之外的5个对接接头的方式为：按由下至上的顺序焊接各对接接头；针对每个对接接头采用分段正式焊接的方式进行，分段数量为4，保证相邻两段焊缝的搭接量为2°，同一条焊缝分段焊接的顺序为0～90°——180°～270°——90°～180°——270°～360°；采用多道焊的方式，首次焊电子束流为42mA，焊接速度为1.4m/min；二次焊相对于焊缝中心偏一侧的位移量为0.2mm，电子束流为34mA，焊接速度为1.4m/min；三次焊相对于焊缝中心偏另一侧的位移量为0.2mm，电子束流为34mA，焊接速度为1.4m/min；正式电子束焊缝的熔深需大于对接位置厚度，不焊透锁底。
翻转贮箱，重新使用第二套工装装夹贮箱，将燃料半球壳1朝下放置在第二套工装的顶盖16中，将支座15、螺栓、转轴17、螺母18、拉杆13安装在顶盖16上，通过调整拉杆13在螺母18中的拧入深度使得贮箱轴线处于竖直方向，贮箱轴线相对于水平方向的垂直度为0.4mm。正式电子束焊接氧加强框8和氧上半球壳9对接接头的方式为：分段正式焊接，分段数量为5，保证相邻两段焊缝的搭接量为2°，同一条焊缝分段焊接的顺序为0～90°——180°～270°——90°～180°——270°～360°；采用多道焊的方式，首次焊电子束流为42mA，焊接速度为1.4m/min；二次焊相对于焊缝中心偏一侧的位移量为0.2mm，电子束流为34mA，焊接速度为1.4m/min；三次焊相对于焊缝中心偏另一侧的位移量为0.2mm，电子束流为34mA，焊接速度为1.4m/min；正式电子束焊缝的熔深需大于对接位置厚度，不焊透锁底。焊接完成后，对6条焊缝进行X光检查。结果显示，X光检查合格，无气孔、裂纹等缺陷；对焊接完成的贮箱工件进行液压试验，考核合格。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (12)

1.一种大尺寸薄壁钛合金贮箱锁底对接接头电子束焊接方法，其特征在于，包括：
S101，燃料半球壳(1)和燃料后框(2)的焊接：酸洗燃料半球壳(1)和燃料后框(2)，装配后采用氩弧焊的方式定位燃料半球壳(1)和燃料后框(2)的对接焊缝，将定位完成后的燃料半球壳(1)和燃料后框(2)进行电子束焊接；
S102，共底隔板(5)和固定环(6)的焊接：酸洗共底隔板(5)和固定环(6)，装配后采用氩弧焊的方式定位共底隔板(5)和固定环(6)的对接焊缝，将定位完成后的共底隔板(5)和固定环(6)进行电子束焊接；
S103，贮箱工件的装配及装夹定位：酸洗燃隔板环(3)、燃料筒段(4)、氧隔板环(7)、氧加强框(8)和氧上半球壳(9)，将以上五个工件与焊接完成的燃料半球壳(1)和燃料后框(2)、焊接完成的共底隔板(5)和固定环(6)装配在一起，采用氩弧焊的方式定位上述相邻工件的对接焊缝；对装配后的贮箱进行装夹定位，使定位后的大尺寸薄壁钛合金贮箱轴线处于竖直方向；
S104，贮箱工件的定位焊接：采用电子束焊接的方式分段定位焊装配后相邻工件的锁底对接接头；
S105，贮箱工件的焊接成形：正式电子束焊接除氧加强框(8)和氧上半球壳(9)对接接头之外的五个锁底对接接头；翻转贮箱后，正式电子束焊接氧加强框(8)和氧上半球壳(9)的锁底对接接头。
2.根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，在S101中，酸洗燃料半球壳(1)、燃料后框(2)后，在24h内进行焊接；和/或
燃料半球壳(1)和燃料后框(2)装配后焊缝对接位置厚度为2.2mm～3.0mm，锁底厚度为0.8mm～1.4mm，焊缝直径为760mm～885mm；对接间隙为0～0.2mm，对接错位为0～0.2mm；和/或
氩弧焊定位时不加焊丝，定位点间距为120mm～180mm，定位点长度为10mm～20mm。
3.根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，在S102中，酸洗共底隔板(5)和固定环(6)后，在24h内进行焊接；和/或
共底隔板(5)和固定环(6)装配后焊缝对接位置厚度为2.2mm～3.0mm，锁底厚度为0.8mm～1.4mm，焊缝直径为760mm～885mm，对接间隙为0～0.2mm，对接错位为0～0.2mm；和/或
氩弧焊定位时不加焊丝，定位点间距为120mm～180mm，定位点长度为10mm～20mm。
4.根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，在S101和S102中，燃料半球壳(1)和燃料后框(2)的锁底对接接头进行电子束焊接时、以及共底隔板(5)和固定环(6)的锁底对接接头进行电子束焊接时，贮箱工件轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向，贮箱工件轴线相对于水平方向的垂直度不大于0.5mm；和/或
在S101和S102中，电子束焊接时，首先进行电子束分段定位焊，再进行整周电子束焊接；电子束分段定位焊的电子束流为15mA～25mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min，每段长度为50mm～70mm，分段数量为30～36；整周电子束焊的电子束流为55mA～70mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min，焊接时保证锁底焊透。
5.根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，在S101和S102中，电子束焊接时，采用第一套工装分别装夹燃料半球壳(1)和燃料后框(2)、以及共底隔板(5)和固定环(6)；
第一套工装包括支撑环(10)和螺纹限位件(11)，支撑环(10)的外缘带有凹槽，用于容纳燃料后框(2)和固定环(6)的下缘；支撑环(10)侧边开设有螺纹通孔，螺纹限位件(11)穿设该螺纹通孔，对燃料后框(2)和固定环(6)挤压限位。
6.根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，在S103中，酸洗燃隔板环(3)、燃料筒段(4)、氧隔板环(7)、氧加强框(8)、氧上半球壳(9)后，在24h内进行焊接；和/或
隔板环3、燃料筒段(4)、氧隔板环(7)、氧加强框(8)、氧上半球壳(9)、焊接完成的燃料半球壳(1)和燃料后框(2)、焊接完成的共底隔板(5)和固定环(6)装配后六条焊缝对接位置厚度为2.2mm～3.0mm，锁底厚度为0.8mm～1.4mm，焊缝直径为860～885mm；对接间隙为0～0.2mm，对接错位为0～0.2mm；和/或
氩弧焊定位时不加焊丝，定位点间距为120mm～180mm，定位点长度为10mm～20mm；和/或
装配后的贮箱进行装夹定位后，贮箱轴线处于竖直方向，电子束处于水平方向，贮箱轴线相对于水平方向的垂直度不大于0.5mm。
7.根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，在S103中，采用第二套工装对装配后的贮箱进行装夹定位，该第二套工装包括抱箍(12)、拉杆(13)、螺纹连接件(14)、支座(15)、顶盖(16)、转轴(17)和螺母(18)，抱箍(12)装夹在氧加强框(8)或燃隔板环(3)上，顶盖(16)为半球状，开口向上时用于容纳氧上半球壳(9)或燃料半球壳(1)，支座(15)通过螺纹连接件(14)固定在顶盖(16)上缘，螺母(18)通过转轴(17)固定在支座(15)上，拉杆(13)一端与螺母螺纹配合，另一端与抱箍(12)旋转连接，拉杆(13)在螺母(18)中的拧入深度带动贮箱轴线偏移。
8.根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，在S104中，对S103中贮箱的六个锁底对接接头进行电子束分段定位焊时，按由上至下的顺序对各锁底对接接头进行电子束分段定位焊；和/或
分段定位焊每段长度为50mm～70mm，分段数量为30～36；
分段定位焊的电子束流为15mA～25mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min。
9.根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，在S105中，正式电子束焊接除氧加强框(8)和氧上半球壳(9)对接接头之外的五个锁底对接接头时，按由下至上的顺序焊接各锁底对接接头；针对每个锁底对接接头采用分段正式焊接的方式进行，分段数量为4～6，相邻两段焊缝的搭接量为2°～4°，同一条焊缝分段焊接的顺序为0～90°——180°～270°——90°～180°——270°～360°。
10.根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，正式电子束焊接除氧加强框(8)和氧上半球壳(9)对接接头之外的五个锁底对接接头时，对每个锁底对接接头的各分段采用多道焊的方式，首次焊电子束流为42mA～48mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min；二次焊相对于焊缝中心偏一侧的位移量为0.2mm～0.4mm，电子束流为34mA～40mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min；三次焊相对于焊缝中心偏另一侧的位移量为0.2mm～0.4mm，电子束流为34mA～40mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min；正式电子束焊缝的熔深需大于对接位置厚度，不焊透锁底。
11.根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，在S105中，正式电子束焊接氧加强框(8)和氧上半球壳(9)对接接头时，采用分段正式焊接的方式进行，分段数量为4～6，相邻两段焊缝的搭接量为2°～4°，同一条焊缝分段焊接的顺序为0～90°——180°～270°——90°～180°——270°～360°。
12.根据权利要求11所述的电子束焊接方法，其特征在于，对锁底对接接头的各分段采用多道焊的方式，首次焊电子束流为42mA～48mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min；二次焊相对于焊缝中心偏一侧的位移量为0.2mm～0.4mm，电子束流为34mA～40mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min；三次焊相对于焊缝中心偏另一侧的位移量为0.2mm～0.4mm，电子束流为34mA～40mA，焊接速度为1.4m/min～1.6m/min；正式电子束焊缝的熔深需大于对接位置厚度，不焊透锁底。
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