CN114043115B - 一种提高封闭腔焊接质量的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高封闭腔焊接质量的方法，含有第一焊接件和第二焊接件，第一焊接件焊接在第二焊接件上，焊接后第一焊接件与第二焊接件之间形成一个封闭腔，焊接前，在第一焊接件上设置一个通气孔，该通气孔用于平衡焊接过程中封闭腔的内外压力差，焊接完成后，用一个与通气孔相匹配的堵头焊接在该通气孔上，形成完整的焊件，所述的通气孔的孔壁为锥形，所述的堵头是圆台形，堵头圆台形的锥度与通气孔孔壁的锥度一致；在圆台堵头的周围表面设有多个贯通圆台上下表面的通气槽，将堵头置于第一焊接件的通气孔上时，堵头上的通气槽与封闭腔连通。
Description
技术领域
本申请涉及焊接技术，具体是一种提高封闭腔焊接质量的方法。
背景技术
高强度钢30CrMnSiA和超高强度钢30CrMnSiNi2A具有强度高、疲劳寿命长和冲击载荷高等优越的综合性能，用于制造起落架系统中立柱、包桥和伸缩机构等部件。伸缩机构通过包桥和起落架连接，按照拉回或者伸展的方式牵引包桥运动，收放起落架。
在制造时包桥和起落架立柱之间需要焊接，为了装配和减重，在包桥和起落架立柱接触的表面制有下陷槽，连同装配和制造的不均匀性，在包桥内表面和起落架立柱的外表面存在一个较大的封闭腔形成滞气室，存有一定量的空气。由于滞气室的存在，采用搭接方式焊接起落架立柱和包桥时，滞气室内被加热的空气大量外冲，影响焊缝成型和焊接质量。为了解决上述问题，工程上在包桥受压区域预先钻制工艺孔，尺寸在φ20mm～25mm之间，用于平衡内外气压，保证被加热空气自由流出，缓解滞气室内的压力，消除外冲气体冲击封闭搭接焊缝，提高焊缝质量。
采用预先钻制工艺孔的方法，解决了起落架立柱和包桥之间封闭搭接焊缝的问题，但是带来了如何封闭工艺孔的问题。如何堵焊起落架系统中主要承力部件包桥上的工艺孔，成为航空制造的技术瓶颈。钻制工艺孔只是将大范围的封闭焊缝缩减到小范围，并没有解决滞气室内气流外冲的问题，工艺孔同样需要焊接封闭。传统法的做法，是采用堵头堵焊工艺孔。将起落架立柱的外表面作为堵头的定位面，分别倒角工艺孔和堵头的端面，形成Y形坡口，采用弧焊方法堵焊工艺孔。这种方法只是转移了问题，没有彻底解决问题。
同样的问题又出现在工艺孔的堵焊中，焊接时滞气室内被加热的空气外冲，继续影响工艺孔的焊接质量，特别是在最终封闭工艺孔时，气流路径变窄，大量高温高压空气持续外冲，焊缝区域出现未熔透和气孔等焊接缺陷。这些缺陷均是严重的裂纹疲劳源，必然影响起落架的服役状态和使用寿命，降低起落架系统的安全等级。因此，如何排除滞气室中的气体，消除工艺孔焊缝上的缺陷，保证焊接质量，成为提高起落架系统的关键问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本申请的目的在于提供一种提高封闭腔焊接质量的方法，通过改善通气孔和堵头的结构来消除滞气室对焊接质量的影响。
一种提高封闭腔焊接质量的方法，含有第一焊接件和第二焊接件，第一焊接件焊接在第二焊接件上，焊接后第一焊接件与第二焊接件之间形成一个封闭腔，焊接前，在第一焊接件上设置一个通气孔，该通气孔用于平衡焊接过程中封闭腔的内外压力差，焊接完成后，用一个与通气孔相匹配的堵头焊接在该通气孔上，形成完整的焊件，其特征在于包含以下内容，1)所述的通气孔的孔壁为锥形，所述的堵头是圆台形，堵头圆台形的锥度与通气孔孔壁的锥度一致；2)在圆台堵头的周围表面设有多个贯通圆台上下表面的通气槽，将堵头置于第一焊接件的通气孔上时，堵头上的通气槽与封闭腔连通。
焊接堵头时，将整体焊件放置在真空室内，进行抽真空，使封闭腔内的空气通过堵头通气槽排出，当真空度低于5×10-2Pa时，采用电子束焊接工艺将堵头封闭焊接在通气孔上即可。
本申请的有益效果在于：1)在工艺孔和堵头设计中，使用圆台代替圆柱，自然定位，省去了定位焊工序和定位焊夹具。2)使用电子束焊接在真空环境下焊接的特点，抽出滞气室内绝大多数的空气，保证真空度低于5×10-2Pa。3)焊接过程中，利用工艺孔和堵头之间的透气槽，抽出滞气室内的残余空气，避免滞气室内空气对焊缝的冲击。
以下结合实施例附图对本申请作进一步详细说明。
附图说明
图1为飞机起落架包桥和立柱焊接装配示意图。
图2为焊件中封闭腔与通气孔关系示意图。
图3为堵头结构示意图。
图4为堵头锥面角度示意图。
图中编号说明：1第一焊接件、2第二焊接件、3焊缝、4通气孔、5封闭腔、6堵头、7通气槽。
具体实施方式
参见附图，本申请以飞机的起落架立柱和包裹式包桥的装配连接为例，以包裹式包桥作为第一焊接件1，以起落架立柱作为第二焊接件2，第一焊接件1为环形结构，将第一焊接件1的两侧焊接到第二焊接件2上，第一焊接件1与第二焊接件2之间有封闭腔5，为了降低封闭腔5内的滞留空气对焊缝3的冲击影响，在第一焊接件上开设一个通气孔4，该通气孔4用于平衡焊接过程中封闭腔5的内外压力差，通过通气孔4将封闭腔5内的气体向外引流，避免封闭腔内的空气被电焊加热后膨胀，以高速高压的方式冲击焊缝3，影响焊接质量。在焊接完成后，再用一个与通气孔4相匹配的堵头6焊接在该通气孔4上，形成完整的焊件。
本申请特别之处体现在通气孔与堵头的结构和焊接工艺，最大范围的减少封闭腔5内的滞留气体对焊接质量的影响。本申请将通气孔4制成锥形孔，孔壁的母线和中轴线夹角为5°，对应的堵头6是圆台形，堵头圆台形的锥度与通气孔孔壁的锥度一致，圆台形堵头6的母线和中轴线夹角为5°；在圆台堵头6的周围表面设有6个-8个贯通圆台上下表面的通气槽7，将堵头6置于第一焊接件的通气孔4上时，堵头6上的通气槽7与封闭腔5连通。这样在焊接堵头时，还需要将焊件置于真空焊接室内抽真空，封闭腔5内的滞留气空气通过堵头6上的通气槽7被抽出，直到焊接室的真空度小于5×10-2Pa，采用电子束焊接工艺将堵头封闭焊接在通气孔上，焊接时，起焊点应该在非通气槽部位，保证终焊点完全覆盖起焊点，焊接重合距离10mm～20mm为最佳。焊接时不停止抽真空，保证封闭腔5内滞留的空气继续沿透气槽流出，并通过真空泵排出焊接室。
Claims (2)
1.一种提高封闭腔焊接质量的方法，含有第一焊接件和第二焊接件，第一焊接件焊接在第二焊接件上，焊接后第一焊接件与第二焊接件之间形成一个封闭腔，焊接前，在第一焊接件上设置一个通气孔，该通气孔用于平衡焊接过程中封闭腔的内外压力差，焊接完成后，用一个与通气孔相匹配的堵头焊接在该通气孔上，形成完整的焊件，其特征在于包含以下内容，1)所述的通气孔的孔壁为锥形，所述的堵头是圆台形，堵头圆台形的锥度与通气孔孔壁的锥度一致；2)在圆台堵头的周围表面设有多个贯通圆台上下表面的通气槽，将堵头置于第一焊接件的通气孔上时，堵头上的通气槽与封闭腔连通，焊接堵头时，将整体焊件放置在真空室内，进行抽真空，使封闭腔内的空气通过堵头通气槽排出，当真空度低于5×10-2Pa时，采用电子束焊接工艺将堵头封闭焊接在通气孔上即可。
2.如权利要求1所述的提高封闭腔焊接质量的方法，其特征在于，起焊点应该在非通气槽部位，保证终焊点完全覆盖起焊点，焊接重合距离10mm～20mm。
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