CN113305512A - 一种使用激光焊接技术制造三通油嘴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用激光焊接技术制造三通油嘴的方法，首先将三通油嘴分解为底座、中筒和堵块三个部分，并完成各自独立制造；其次使用激光焊接技术将中筒、堵块和各自的导管焊接在一起，分别形成中筒组件和堵块组件；最后再次采用激光焊接技术从外表面、内表面焊接底座、中筒和堵块三个部分，完成三通油嘴的安装和制造。本发明达到了减轻构件重量和提升生产效率的目的，利用激光焊接技术的远程可达性，降低了组装空间，提高了航空器的空间利用率。

Description

一种使用激光焊接技术制造三通油嘴的方法

技术领域

本发明涉及一种使用激光焊接技术制造三通油嘴的方法，属于三通油嘴技术领域。

背景技术

在现代航空制造中，为了最大限度压缩油路安装空间、减少燃油输送距离，安装三通油嘴时，尽量靠近油箱外壁，要求直线距离最短，并且转弯角度接近或者超过90°。同时，要求油路系统与机身同寿命、少检修和无故障运行，满足一次安装、终身使用的要求。

油路系统的核心部件是三通油嘴，也称为油嘴组件。传统三通油嘴是内腔为T形通路的结构钢铸件，三端分别连接不同的导管和油箱，达到分流和分量的目的。为了便于和油箱手工焊接，保证焊接可达性，三通油嘴中无螺纹的一端长度较大。另外两端的端部呈锥面过渡且直线段制有外螺纹，保证与导管螺接且高压密封。安装三通油嘴分为三步，分别是调整三管姿态、焊接三通油嘴到油箱外表面、采用螺接的方法连接导管和三通油嘴。

由于传统安装方法采用了手工焊接技术，将三通油嘴无螺纹端焊接在油箱外壁上时，必须提高三通油嘴的整体高度，给焊接操作留出足够的操作空间。如此便必定增加了三通油嘴的重量，增大了组件的安装空间，不利于航空制造中减重的要求，也会占有可贵的有效空间，降低航空器的内部空间利用率。

三通油嘴和导管之间均采用导管扩口、密封圈过渡和螺帽压紧的机械连接方法，不仅仅制造工艺复杂、安装流程繁琐，而且机械连接存在定期检修、服役寿命短和震动松弛等诸多缺点。同时，在三通油嘴和导管之间采用了非金属的密封圈，会出现老化导致渗漏现象，需要定期拆卸更换。

如何克三通油嘴重量大、占用空间多、定期检修和更换密封件的缺点，成为现在航空器制造的主要技术难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用激光焊接技术制造三通油嘴的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：一种使用激光焊接技术制造三通油嘴的方法，包括如下步骤：

步骤1、制造包含中筒的中筒组件；

按照中筒的外径形状加工导管A端头，中筒的高度是导管A外径的头2倍～2.5倍；采用T型插入连接的方法组装三通油嘴中的中筒和需要连接的导管A，调节导管A的插入深度和两个组件的位置关系，确保插入深度不超过中筒的壁厚，在中筒的外表面沿两个导管形成的相贯线焊接一周，形成焊缝A，最终制造出包含中筒的中筒组件；

步骤2、制造包含堵块在内的堵块组件；

采用直管插入的方法，组装三通油嘴中的堵块和需要连接的导管B，保证两组件的轴线重合，调节导管B的插入深度，确保插入深度在10mm～15mm之间，焊接堵块和导管B，形成圆形的焊缝B，最终形成包含堵块在内的堵块组件。

步骤3、将底座安装在油箱要求的出入孔中，并保证底座和油箱之间的间隙小于0.2mm，按照角接的方法，将底座焊接到油箱表面，形成圆形的焊缝，确保油箱上焊缝的熔深是壁厚的0.5倍～0.8倍；

步骤4、将包含中筒的组件套接到底座外表面台阶上，调整中筒的位置和状态，满足三通油嘴的位置关系，调整中筒的水平和垂直位置，保证组件之间的间隙在0.1mm～0.15mm之间，沿周向定位焊；

步骤5、完成中筒和底座的装配后，调整焊枪的位置，确保焊接激光束从中筒的上部开口进入中筒的内部，不得损伤中筒上边缘，并落在中筒和底座相交处，采用编程或者示教的方法，确保焊枪沿焊枪行走轨迹运行，同时焊接激光束持续从中筒的上部开口进入中筒的内表面，沿周向焊接中筒和底座，在中筒的内壁形成圆形的焊缝D；

步骤6、焊缝D位于中筒内壁和底座相交处，达到连接中筒和底座的目的，使用直径合适的钻头清理焊缝D，保证底座的油路通畅，从中筒内部焊接形成焊缝D，可以避开导管A和油箱对焊接位置的遮挡，保证焊接激光束的可达性；

步骤7、按照中筒凸台位置，装配含有堵块的组件，调整两者的位置关系，保证错边不超过0.1mm，焊接堵块和中筒，并形成圆形的焊缝E，完成三通油嘴的制造。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)有效避让了影响焊接的位置，保证激光焊接的可达性。2)将三通油嘴铸件更换为导管成品，更变了制造方法和装配流程，提高了制件质量和服役寿命。3)充分发挥激光焊接精准定位和非接触的优势，提高制造和装配质量。

附图说明

图1为中筒组件的焊接示意图(其中a为剖面图，b为立体图)；

图2为堵块组件的焊接示意图(其中a为剖面图，b为立体图)；

图3为油箱外壁和底座的焊接示意图(其中a为剖面图，b为立体图)；

图4为底座和中筒组件的装配示意图；

图5为底座和中筒组件的管内壁焊接示意图(其中a为剖面图，b为立体图)；

图6为中筒组件焊接完成示意图；

图7为中筒组件和堵块组件的装配焊接示意图(其中a为剖面图，b为立体图)；

图中：1中筒、2导管A、3焊缝A、4导管B、5堵块、6焊缝B、7油箱、8底座、9焊缝C、10焊枪、11焊接激光束、12焊枪行走轨迹、13焊缝D、14焊缝E。

具体实施方式

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、完整的阐述。

本发明的目的在于提供一种采用激光焊制造和安装三通油嘴的方法，最大限度减少构件的结构重量，简化制造流程，提高连接和密封质量。首先是将三通油嘴的结构分解为底座、中筒、堵块三部分，底座与油箱外壁连接，中筒呈T型或者近似T型结构，包含一条支线导管，堵块为直线状态，并与另外一支导管连接。其次，采用激光焊接技术，按照管-管T形插接和管-管直线对接的方法，分别连接中筒、堵块和两路导管，形成中筒组件和堵块组件。最后使用激光焊接技术，按照由下到上的次序，将各个组件焊接在一起，完成三通油嘴的安装，达到燃油系统分流和分量的目的。

一种使用激光焊接技术制造三通油嘴的方法，包括如下步骤：如图1所示，按照中筒1的外径形状加工导管A2端头，中筒1的高度是导管A2外径的头2倍～2.5倍。采用T型插入连接的方法组装三通油嘴中的中筒1和需要连接的导管A2，调节导管A2的插入深度和两个组件的位置关系，确保插入深度不超过中筒1的壁厚。在中筒1的外表面，沿两个导管形成的相贯线焊接一周，形成焊缝A3，最终制造出包含中筒1的中筒组件。

如图2所示，采用直管插入的方法，组装三通油嘴中的堵块5和需要连接的导管B4，保证两组件的轴线重合，调节导管B4的插入深度，确保插入深度在10mm～15mm之间。焊接堵块5和导管B4，形成圆形的焊缝B6，最终形成包含堵块5在内的堵块组件。

如图3所示，将底座8安装在油箱7要求的出入孔中，并保证底座8和油箱7之间的间隙小于0.2mm。按照角接的方法，将底座8焊接到油箱7表面，形成圆形的焊缝9，确保油箱7上焊缝的熔深是壁厚的0.5倍～0.8倍。

如图4所示，将包含中筒1的组件套接到底座8外表面台阶上，调整中筒1的位置和状态，满足三通油嘴的位置关系。调整中筒1的水平和垂直位置，保证组件之间的间隙在0.1mm～0.15mm之间，沿周向定位焊。

如图5所示，完成中筒1和底座8的装配后，调整焊枪10的位置，确保焊接激光束11从中筒1的上部开口进入中筒1的内部，不得损伤中筒1上边缘，并落在中筒1和底座8相交处。采用编程或者示教的方法，确保焊枪10沿焊枪行走轨迹12运行，同时焊接激光束11持续从中筒1的上部开口进入中筒1的内表面，沿周向焊接中筒1和底座8，在中筒1的内壁形成圆形的焊缝D13。

如图6所示，焊缝D13位于中筒1内壁和底座8相交处，达到连接中筒1和底座8的目的，使用直径合适的钻头清理焊缝D13，保证底座8的油路通畅。从中筒1内部焊接形成焊缝D13，可以避开导管A2和油箱7对焊接位置的遮挡，保证焊接激光束11的可达性。

如图7所示，按照中筒1凸台位置，装配含有堵块5的组件，调整两者的位置关系，保证错边不超过0.1mm。焊接堵块5和中筒1，并形成圆形的焊缝E14，完成三通油嘴的制造。

本发明采用了分解式三通油嘴结构和激光焊接方法，均采用不锈钢材料制造，成功克服了上述困难。本发明不再使用铸件制造三通油嘴，摈弃了铸造带来的沙眼、疏松和不密实等缺陷，改用不锈钢成品管材，提高了组件质量。摈弃了手工焊接、螺纹连接和非金属密封技术，采用激光焊接技术，提高了接头强度和焊缝质量，满足了紧固连接和高压密封的要求。分解了三通油嘴结构，采用分步安装和焊接的方法，省去了三通油嘴在三个方向调姿步骤，提高了装配效率。

以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种使用激光焊接技术制造三通油嘴的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、制造包含中筒(1)的中筒组件；

按照中筒(1)的外径形状加工导管A(2)端头，中筒(1)的高度是导管A(2)外径的头2倍～2.5倍；采用T型插入连接的方法组装三通油嘴中的中筒(1)和需要连接的导管A(2)，调节导管A(2)的插入深度和两个组件的位置关系，确保插入深度不超过中筒(1)的壁厚，在中筒(1)的外表面沿两个导管形成的相贯线焊接一周，形成焊缝A(3)，最终制造出包含中筒(1)的中筒组件；

步骤2、制造包含堵块(5)在内的堵块组件；

采用直管插入的方法，组装三通油嘴中的堵块(5)和需要连接的导管B(4)，保证两组件的轴线重合，调节导管B(4)的插入深度，确保插入深度在10mm～15mm之间，焊接堵块(5)和导管B(4)，形成圆形的焊缝B(6)，最终形成包含堵块(5)在内的堵块组件；

步骤3、将底座(8)安装在油箱(7)要求的出入孔中，并保证底座(8)和油箱(7)之间的间隙小于0.2mm，按照角接的方法，将底座(8)焊接到油箱(7)表面，形成圆形的焊缝(9)，确保油箱(7)上焊缝的熔深是壁厚的0.5倍～0.8倍；

步骤4、将包含中筒(1)的组件套接到底座(8)外表面台阶上，调整中筒(1)的位置和状态，满足三通油嘴的位置关系，调整中筒(1)的水平和垂直位置，保证组件之间的间隙在0.1mm～0.15mm之间，沿周向定位焊；

步骤5、完成中筒(1)和底座(8)的装配后，调整焊枪(10)的位置，确保焊接激光束(11)从中筒(1)的上部开口进入中筒(1)的内部，不得损伤中筒(1)上边缘，并落在中筒(1)和底座(8)相交处，采用编程或者示教的方法，确保焊枪(10)沿焊枪行走轨迹(12)运行，同时焊接激光束(11)持续从中筒(1)的上部开口进入中筒(1)的内表面，沿周向焊接中筒(1)和底座(8)，在中筒(1)的内壁形成圆形的焊缝D(13)；

步骤6、焊缝D(13)位于中筒(1)内壁和底座(8)相交处，达到连接中筒(1)和底座(8)的目的，使用直径合适的钻头清理焊缝D(13)，保证底座(8)的油路通畅，从中筒(1)内部焊接形成焊缝D(13)，可以避开导管A(2)和油箱(7)对焊接位置的遮挡，保证焊接激光束(11)的可达性；

步骤7、按照中筒(1)凸台位置，装配含有堵块(5)的组件，调整两者的位置关系，保证错边不超过0.1mm，焊接堵块(5)和中筒(1)，并形成圆形的焊缝E(14)，完成三通油嘴的制造。

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