CN112570875B

CN112570875B - 一种用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法

Info

Publication number: CN112570875B
Application number: CN202011462073.4A
Authority: CN
Inventors: 张涛; 欧阳瑞洁; 马天驹; 张利军; 余岁强; 黄亚荣; 王添; 刘燕龙; 祁杰; 张衍; 闫潇; 崇雅琴; 于斌
Original assignee: Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Current assignee: Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2022-07-29
Anticipated expiration: 2040-12-09
Also published as: CN112570875A

Abstract

本申请公开了一种用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，包括对贮箱进行装配，并将赤道焊缝等分标记；启动焊接程序，完成焊缝的定位焊接；进行赤道焊缝的第一段焊缝装配；启动焊接程序，完成第一段焊缝焊接；进行赤道焊缝的第二段焊缝装配；启动焊接程序，完成第二段焊缝焊接；依次完成其他等分对称焊缝焊接。本申请具体为板式表面张力贮箱单赤道焊缝的真空电子束焊接工艺，能够减少板式表面张力贮箱的焊接变形，进而保证其内部管理装置(PMD)导流板间隙满足要求，提升贮箱整体使用性能，提高贮箱产品合格率。

Description

一种用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法

技术领域

本申请涉及贮箱焊接技术领域，具体而言，涉及一种用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法。

背景技术

板式贮箱是目前我国表面张力贮箱正在积极开展更新换代的主流产品，其具有结构简单、重量轻、可靠性高、容积可扩展、可防晃、可重复加注的优势，能够完成静止轨道卫星推进剂全管理，可以解决大容量贮箱的兼容性和扩展性问题，它能够提高推进剂的携带量，增强卫星的适应能力，是一种更为先进的推进剂贮箱。

该贮箱内部推进剂管理装置（PMD）核心结构由导流板和蓄液器组件组成，导流板与贮箱壳体壁面之间间隙直接影响贮箱在轨挤出性能（挤出效率），然而，贮箱产品结构的特殊性要求其在整体完成装配以后，通过真空电子束焊接方式实现。焊接过程不仅是焊缝成形的过程，也是热影响区及其周围发生复杂急剧物理化学变化的过程，同时也是一个形变和应变、应力释放变化的过程，这种难以避免的形变过程会使贮箱结构发生变形，从而导致PMD导流板发生形变，影响到PMD导流板与贮箱壳体之间的间隙，进而使得贮箱使用功能受到程度不同的影响；另外，由于整个PMD导流板柔性较大，这种微小变形都会使得导流板与壳体间间隙距离难以控制与保证，严重时会使得产品直接报废。

为此，需要通过采用合理的、优化的焊接工艺控制贮箱焊接过程中的形变，进而减少对贮箱导流板间隙影响，从而避免贮箱性能受损或失效。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，以控制贮箱焊接过程中的形变，进而减少对贮箱导流板间隙影响，从而避免贮箱性能受损或失效。

为了实现上述目的，本申请提供了一种用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，包括以下步骤：

（1）使用赤道焊缝专用装配工装对贮箱进行装配，并将赤道焊缝等分标记；该标记以贮箱导流板位置为主引出，其中，导流板包括4个，沿着赤道均布，圆周方向依次编号为第一导流板、第二导流板、第三导流板和第四导流板；赤道焊缝专用装配工装包括焊接胎具、拉紧法兰、以及若干螺杆组件，焊接胎具与拉紧法兰之间通过竖直均布的若干螺杆组件上下连接压紧定位贮箱；

（2）启动焊接程序，完成焊缝的定位焊接；

（3）第一导流板与第二导流板之间形成第一段焊缝，拆除第一段焊缝处对应的螺杆组件，调整第一段焊缝满足位置精度要求；

（4）启动焊接程序，完成第一段焊缝焊接；

（5）第三导流板与第四导流板之间形成第二段焊缝，安装第一段焊缝处对应的螺杆组件，拆除第二段焊缝处对应的螺杆组件，调整第二段焊缝满足位置精度要求；

（6）启动焊接程序，完成第二段焊缝焊接；

（7）第一段焊缝与第二段焊缝在赤道焊缝上对称，以同样的装配方式依次完成其他等分焊缝焊接。

进一步的，步骤（2）、步骤（4）、和步骤（6）均将贮箱置于焊接真空室内，抽真空后，启动焊接程序进行焊接。

进一步的，步骤（2）中，焊接真空室内的真空度≥9×10^-2Pa；步骤（4）和步骤（6）中，焊接真空室内的真空度≥5×10^-2Pa。

进一步的，步骤（2）中，定位焊接的焊接参数为：段焊缝长度为20~50mm，加速电压50~60Kv、电子束流8~20mA、焊接速度8~12mm/s。

进一步的，步骤（4）和步骤（6）中，第一段焊缝和第二段焊缝的焊接参数为：加速电压50~60Kv、电子束流18~45mA、扫描幅值2~5VX、扫描波形为“锯齿波形”、焊接速度8~12mm/s。

本发明提供的一种用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，具有以下有益效果：

本申请提供的用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，具体为板式表面张力贮箱单赤道焊缝的真空电子束焊接工艺，能够减少板式表面张力贮箱的焊接变形，进而保证其内部管理装置（PMD）导流板间隙满足要求，提升贮箱整体使用性能，提高贮箱产品的合格率。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请的用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法的流程示意图；

图2为本申请的赤道焊缝专用装配工装的结构示意图；

图3为本申请的贮箱赤道焊缝焊接对应导流板位置引出标记示意图；

图中：1-焊接胎具、2-螺杆组件、3-拉紧法兰、4-导流板、5-第一段焊缝。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

如图1至图3所示，本申请一种实施例的用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，包括以下步骤：

（1）对贮箱进行装配，并将赤道焊缝等分标记；

（2）启动焊接程序，完成焊缝的定位焊接；

（3）进行赤道焊缝的第一段焊缝装配；

（4）启动焊接程序，完成第一段焊缝焊接；

（5）进行赤道焊缝的第二段焊缝装配；

（6）启动焊接程序，完成第二段焊缝焊接；

（7）依次完成其他等分对称焊缝焊接。

具体的，步骤（1）中，赤道焊缝等分标记为在贮箱导流板4位置处进行的引出标记；如图3所示，导流板4包括4个，沿着赤道均布，圆周方向可以依次编号为第一导流板、第二导流板、第三导流板、和第四导流板。第一导流板与第二导流板之间形成第一段焊缝5，第三导流板与第四导流板之间形成第二段焊缝，第二导流板与第三导流板之间形成第三段焊缝，第一导流板与第四导流板之间形成第四段焊缝，从而，第一段焊缝5与第二段焊缝在赤道焊缝上对称，第三段焊缝与第四段焊缝在赤道焊缝上对称。

本申请的用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，具体为板式表面张力贮箱单赤道焊缝的真空电子束焊接工艺，能够减少板式表面张力贮箱的焊接变形，进而保证其内部管理装置（PMD）导流板4间隙满足要求，提升贮箱整体使用性能，提高贮箱产品的合格率。

进一步的，步骤（1）中的贮箱装配、步骤（2）中的焊缝装配、和/或步骤（3）中的焊缝装配，采用赤道焊缝专用装配工装进行装配。具体的，如图2所示，赤道焊缝专用装配工装包括焊接胎具1、拉紧法兰3、以及若干螺杆组件2，焊接胎具1与拉紧法兰3之间通过竖直均布的若干螺杆组件2上下连接压紧定位贮箱。步骤（3）进行赤道焊缝的第一段焊缝5装配，即，拆除第一段焊缝5处对应的螺杆组件2，调整第一段焊缝5满足位置精度要求，而后进行焊接作业。步骤（5）进行赤道焊缝的第二段焊缝装配，即，安装第一段焊缝5处对应的螺杆组件2，拆除第二段焊缝处对应的螺杆组件2，调整第二段焊缝满足位置精度要求。

进一步的，步骤（2）、步骤（4）、和步骤（6）均将贮箱置于焊接真空室内，抽真空后，启动焊接程序进行焊接。具体的，步骤（2）中，焊接真空室内的真空度优于9×10^-2Pa；步骤（4）和步骤（6）中，焊接真空室内的真空度优于5×10^-2Pa。

更进一步的，步骤（2）中，定位焊接的焊接参数为：段焊缝长度为20~50mm，加速电压50~60Kv、电子束流8~20mA、焊接速度8~12mm/s。步骤（4）和步骤（6）中，第一段焊缝5和第二段焊缝的焊接参数为：加速电压50~60Kv、电子束流18~45mA、扫描幅值（VX）2~5、扫描波形“锯齿波形”、焊接速度8~12mm/s。

本申请的用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，严格控制各焊接步骤中的焊接参数，从而进一步保证焊接质量。当然，以上焊接参数只是一个优选范围，本领域技术人员可根据实际情况进行调整。

为了更好的理解本申请，现对本申请的用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法步骤进行一个更全面的描述：

首先使用贮箱赤道焊缝专用装配工装完成对贮箱的装配，装配过程对赤道焊缝焊接位置作等分标记，该标记是以贮箱导流板4位置为主引出。

然后，将装配并完成焊缝位置标记的贮箱置于焊接真空室内，启动抽真空程序，抽真空，并使得真空度优于9×10^-2Pa。编制赤道焊缝定位焊接段焊焊缝焊接程序，参数为：段焊缝长度为20~50mm，加速电压50~60Kv、电子束流8~20mA、焊接速度8~12mm/s。按编制的焊接程序完成赤道焊缝定位焊接。

接着，对焊接真空室进行充气操作，待焊接真空室充气完毕后，将完成赤道焊缝定位焊接的贮箱重新进行装配。拆除需要焊接的两导流板4间的螺杆组件2（即，第一导流板与第二导流板之间形成的第一段焊缝5处对应的螺杆组件2），重新调整贮箱装配状态，保证两导流板4间第一段焊缝5装配满足后续焊接要求。将重新完成装配的贮箱置于焊接真空室内，启动抽真空程序，抽真空，并使得真空度优于5×10^-2Pa。编制第一段焊缝5焊接程序，焊接参数为：加速电压50~60Kv、电子束流18~45mA、扫描幅值（VX）2~5、扫描波形“锯齿波形”、焊接速度8~12mm/s。按编制的焊接程序完成第一段焊缝5焊接。

之后，焊接真空室充气操作，待焊接真空室充气完毕后，将完成第一段焊缝5的贮箱重新进行装配。重新安装焊接完成的第一段焊缝5装配的螺杆组件2，拆除对称的需要焊接的两导流板4间第二段焊缝装配的螺杆组件2（即，第三导流板与第四导流板之间形成第二段焊缝处对应的螺杆组件2），再次调整贮箱装配状态，保证两导流板4间第二段焊缝装配满足后续焊接要求。将重新完成装配的贮箱置于焊接真空室内，启动抽真空程序，抽真空，并使得真空度优于5×10^-2Pa。编制第二段焊缝焊接程序，设定既定焊接参数，并按按编制的焊接程序完成第二段焊缝焊接。

最后，按两导流板4之间标识的焊接位置，以同样装配方式，编制该段焊缝焊接程序，设定既定焊接参数，并按编制的焊接程序完成直至等分最后一段焊缝的焊接，从而完成贮箱产品整个赤道焊缝的焊接。对焊缝和导流板4间隙进行检测，焊缝满足GJB1718A-2005《电子束焊接》Ⅰ级要求，CT检测导流板4与贮箱壳体内壁距离间隙满足要求。

本申请尤其适用于直径大于500mm板式表面张力贮箱的单赤道焊缝真空电子束焊接，主要用于板式表面张力贮箱最终组装后影响导流板关键装配间隙指标赤道焊缝的真空电子束焊接。本申请的焊接工艺在保证焊缝质量的同时，有效减少焊接过程形变给导流板带来的影响，以提高产品的合格率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）使用赤道焊缝专用装配工装对贮箱进行装配，并将赤道焊缝等分标记；该标记以贮箱导流板位置为主引出，其中，导流板包括4个，沿着赤道均布，圆周方向依次编号为第一导流板、第二导流板、第三导流板和第四导流板；所述赤道焊缝专用装配工装包括焊接胎具、拉紧法兰、以及若干螺杆组件，所述焊接胎具与所述拉紧法兰之间通过竖直均布的若干所述螺杆组件上下连接压紧定位贮箱；

（2）启动焊接程序，完成焊缝的定位焊接；

（4）启动焊接程序，完成第一段焊缝焊接；

（6）启动焊接程序，完成第二段焊缝焊接；

（7）所述第一段焊缝与所述第二段焊缝在赤道焊缝上对称，以同样的装配方式依次完成其他等分焊缝焊接。

2.如权利要求1所述的用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，其特征在于，步骤（2）、步骤（4）、和步骤（6）均将贮箱置于焊接真空室内，抽真空后，启动焊接程序进行焊接。

3.如权利要求2所述的用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，其特征在于：

步骤（2）中，焊接真空室内的真空度≥9×10^-2Pa；

步骤（4）和步骤（6）中，焊接真空室内的真空度≥5×10^-2Pa。

4.如权利要求1所述的用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，其特征在于，步骤（2）中，定位焊接的焊接参数为：焊缝长度为20~50mm，加速电压50~60Kv、电子束流8~20mA、焊接速度8~12mm/s。

5.如权利要求1所述的用于板式表面张力贮箱形变控制的焊接工艺方法，其特征在于，步骤（4）和步骤（6）中，第一段焊缝和第二段焊缝的焊接参数为：加速电压50~60Kv、电子束流18~45mA、扫描幅值2~5VX、扫描波形为“锯齿波形”、焊接速度8~12mm/s。