CN115056564B - 一种高能束焊接实现钛合金点阵夹芯结构成型的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高能束焊接实现钛合金点阵夹芯结构成型的方法，具体步骤如下：步骤一、设计点阵夹芯结构模型；步骤二、按照步骤一中所设计的点阵夹芯结构模型制备点阵结构单元；步骤三、将经过步骤二所制备的点阵结构单元按照点阵夹芯结构模型设计进行排布，形成点阵框架结构，使得点阵框架结构与点阵夹芯结构模型保持一致；步骤四、将经过步骤三处理过的点阵框架结构进行三维扫描，并与所设计的点阵夹芯结构模型进行对比，保证点阵框架结构尺寸及相对位置与点阵夹芯结构模型保持一致；本方案采用激光焊接或电子束焊接两种高能束焊接方法实现点阵框架结构与蒙皮的连接，具有操作简单、高效、不易变形、焊接质量好等优点。

Description

一种高能束焊接实现钛合金点阵夹芯结构成型的方法
技术领域
本发明属于钛合金结构成型技术领域，具体涉及一种高能束焊接实现点阵夹芯结构成型的方法。
背景技术
钛合金具有比强度高、耐蚀等优异特点，在船舶、海洋工程、航空、航天和化工等领域中广泛应用，点阵结构在减重、承载、吸能和减振等领域具有广泛应用前景，现有技术中对钛合金点阵夹芯结构成型的方法为：采用手工焊接方式将蒙皮与点阵框架结构连接形成夹芯结构。主要存在以下问题：
（1）手工焊接方式操作难度大，效率低；
（2）手工焊接方式热输入量大，易变形；
（3）手工焊接方式只能单面焊接，容易产生焊接缺陷；
（4）手工焊接方式受操作空间限制大，焊接不易操作。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种高能束焊接实现点阵夹芯结构成型的方法，本方案采用激光焊接或电子束焊接两种高能束焊接方法实现点阵框架结构与蒙皮的连接，具有操作简单、高效、不易变形、焊接质量好等优点，在船舶、海洋工程和航空航天等钛合金装备领域具有良好的技术应用与市场前景。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高能束焊接实现钛合金点阵夹芯结构成型的方法，具体步骤如下：
步骤一、设计点阵夹芯结构模型；
步骤二、按照步骤一中所设计的点阵夹芯结构模型制备点阵结构单元；
步骤三、将经过步骤二所制备的点阵结构单元按照点阵夹芯结构模型设计进行排布，形成点阵框架结构，使得点阵框架结构与点阵夹芯结构模型保持一致；
步骤四、将经过步骤三处理过的点阵框架结构进行三维扫描，并与所设计的点阵夹芯结构模型进行对比，保证点阵框架结构尺寸及相对位置与点阵夹芯结构模型保持一致；
步骤五、将经过步骤四处理过的点阵框架结构与蒙皮进行装配，使得点阵框架结构与蒙皮装配贴合紧密、无间隙；
步骤六、按照点阵夹芯结构模型进行焊接路径编程；
步骤七、采用焊接工艺实现点阵框架结构与蒙皮连接，得到点阵夹芯框架结构，焊接工艺保证焊接路径与点阵框架结构保持一致；
步骤八、将经过步骤七处理过的点阵夹芯框架结构进行尺寸精度和焊接质量检测。
作为优选方案，所述步骤二中，通过钛合金焊接或3D打印制备点阵结构单元。
作为优选方案，所述步骤六中，按照点阵夹芯结构模型进行激光焊接或电子束焊接路径编程。
作为优选方案，所述步骤七中，所述焊接工艺采用激光焊接或电子束焊接。
与现有技术相比，本方案至少包括如下有益效果：
本发明针对钛合金点阵夹芯结构成型，采用激光焊接或电子束焊接两种高能束焊接方法实现点阵框架结构与蒙皮的连接，具有操作简单、高效、不易变形和焊接质量好等优点，具体表现在以下方面：（1）、通过激光焊接或电子束焊接，实现点阵框架结构与蒙皮的高质量连接，提高焊接效率，减少焊接变形，明显改善成型质量。（2）、点阵框架结构与蒙皮采用高能束自动化焊接，焊接效率大幅提高，减少时间成本和人力成本。（3）、高能束焊接热输入量小，结构变形小，有效保证整体结构成型精度。（4）、高能束焊接可以采用双面焊接成型，而且不受操作空间限制，焊接质量大幅提升。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中的实施例1中点阵夹芯结构模型；
图2为本发明中的点阵结构单元；
图3为实施例1中5×5阵列体心立方点阵框架结构；
图4为实施例2中4×4阵列体心立方点阵框架结构；
图中标记：1、点阵夹芯结构模型，2、蒙皮，3、点阵结构单元。
具体实施方式
以下通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益的结合到其它实施方式中。
需要说明的是：除非另做定义，本文所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语不表述数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，但并不排除其他具有相同功能的元件或者物件。
本方案提供一种高能束焊接实现钛合金点阵夹芯结构成型的方法，具体步骤如下：
步骤一、采用设计软件设计点阵夹芯结构模型1；
步骤二、按照步骤一中所设计的点阵夹芯结构模型1，通过钛合金焊接或3D打印制备点阵结构单元3；
步骤三、将经过步骤二所制备的点阵结构单元3按照模型设计进行排布，形成点阵框架结构，使得点阵框架结构与点阵夹芯结构模型1保持一致，点阵框架结构需要与设计点阵夹芯结构模型1保持一致；
步骤四、将经过步骤三处理过的点阵框架结构进行三维扫描，并与所设计的点阵夹芯结构模型1进行对比，保证点阵框架结构尺寸及相对位置与点阵夹芯结构模型1保持一致；
步骤五、将经过步骤四处理过的点阵框架结构与蒙皮2进行装配，点阵框架结构与蒙皮2装配贴合紧密、无间隙；
步骤六、按照点阵夹芯结构模型1进行激光焊接或电子束焊接路径编程；
步骤七、采用采用激光焊接或电子束焊接工艺实现点阵框架结构与蒙皮2连接，得到点阵夹芯框架结构，激光焊接或电子束焊接必须保证焊接路径与点阵框架结构保持一致，高能束焊接可以采用单面或双面焊接成型，而且不受操作空间限制，焊接质量大幅提升；
步骤八、将经过步骤七处理过的点阵夹芯框架结构进行尺寸精度和焊接质量检测。
实施例1
本实施例提供一种高能束焊接实现点阵夹芯结构成型的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、如图1所示，采用设计软件设计点阵夹芯结构模型1，点阵夹芯结构为体心立方结构，尺寸规格200×200×200mm，整体框架尺寸规格为1000×1000×200mm，蒙皮尺寸为1000×1000×5mm；
步骤二、采用3D打印方法，按照步骤一中所获得的点阵夹芯结构模型1制备点阵结构单元3，共计25个；
步骤三、将步骤二中所制备的点阵结构单元3按照模型设计进行排布为5×5阵列，形成点阵框架结构，如图3所示；
步骤四、将步骤三中所得到的点阵框架结构进行三维扫描，并与点阵夹芯结构模型1进行对比，确保点阵框架结构尺寸及相对位置与点阵夹芯结构模型1保持一致；
步骤五、将经过步骤四处理过的点阵框架结构与蒙皮2进行装配，保证蒙皮2与点阵框架结构之间紧密贴合；
步骤六、按照点阵夹芯结构模型1进行激光焊接路径编程；
步骤七、采用激光焊接实现点阵框架结构与蒙皮2连接；
步骤八、将经过步骤七处理过的点阵夹芯框架结构进行尺寸精度和焊接质量检测，尺寸精度和焊接质量均满足设计要求。
实施例2
本实施例提供一种高能束焊接实现点阵夹芯结构成型的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、采用设计软件设计点阵夹芯结构模型1，点阵结构为体心立方结构，尺寸规格400×400×400mm，整体框架尺寸规格为1600×1600×400mm，蒙皮2尺寸为1600×1600×15mm；
步骤二、采用钛合金焊接方法，按照步骤一中所获得的点阵夹芯结构模型1制备点阵结构单元3，共计16个；
步骤三、将步骤二中所制备的点阵结构单元3按照模型设计进行排布为4×4阵列，形成点阵框架结构，如图4所示；
步骤四、将经过步骤三所制备的点阵框架结构进行三维扫描，并与点阵夹芯结构模型1进行对比，确保点阵框架结构尺寸及相对位置与点阵夹芯结构模型1保持一致；
步骤五、将经过步骤四处理过的点阵框架结构与蒙皮2进行装配，保证蒙皮2与点阵框架结构之间紧密贴合；
步骤六、按照点阵夹芯结构模型1进行电子束焊接路径编程；
步骤七、采用电子束焊接实现点阵框架结构与蒙皮2连接；
步骤八、将经过步骤七处理过的点阵夹芯框架结构进行尺寸精度和焊接质量检测，尺寸精度和焊接质量均满足设计要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种高能束焊接实现钛合金点阵夹芯结构成型的方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、设计点阵夹芯结构模型；
步骤二、按照步骤一中所设计的点阵夹芯结构模型制备点阵结构单元，所述点阵结构单元为体心立方结构；
步骤三、将经过步骤二所制备的点阵结构单元按照点阵夹芯结构模型设计按照5×5或4×4进行排布，形成点阵框架结构，使得点阵框架结构与点阵夹芯结构模型保持一致；
步骤四、将经过步骤三处理过的点阵框架结构进行三维扫描，并与所设计的点阵夹芯结构模型进行对比，保证点阵框架结构尺寸及相对位置与点阵夹芯结构模型保持一致；
步骤五、将经过步骤四处理过的点阵框架结构与蒙皮进行装配，使得点阵框架结构与蒙皮装配贴合紧密、无间隙；
步骤六、按照点阵夹芯结构模型进行焊接路径编程；
步骤七、采用焊接工艺实现点阵框架结构与蒙皮连接，得到点阵夹芯框架结构，焊接工艺保证焊接路径与点阵框架结构保持一致；
步骤八、将经过步骤七处理过的点阵夹芯框架结构进行尺寸精度和焊接质量检测。
2.根据权利要求1所述的一种高能束焊接实现钛合金点阵夹芯结构成型的方法，其特征在于：所述步骤二中，通过钛合金焊接或3D打印制备点阵结构单元。
3.根据权利要求1所述的一种高能束焊接实现钛合金点阵夹芯结构成型的方法，其特征在于：所述步骤六中，按照点阵夹芯结构模型进行激光焊接或电子束焊接路径编程。
4.根据权利要求1所述的一种高能束焊接实现钛合金点阵夹芯结构成型的方法，其特征在于：所述步骤七中，所述焊接工艺采用激光焊接或电子束焊接。
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