一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于焊接方法，具體涉及一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法。它包括下述步驟：步驟一：改造被焊接件，在箱底叉形環(huán)上開焊漏槽，焊漏槽設(shè)置在箱底叉形環(huán)焊縫最底部，步驟二：焊接件搭接，將被焊接的箱底叉形環(huán)和短殼搭接在一起，形成焊縫，步驟三：焊接，用攪拌摩擦焊方式沿焊縫進(jìn)行焊接。本發(fā)明的顯著效果是：可以實(shí)現(xiàn)近無缺陷焊接，接頭的力學(xué)性能一致性和穩(wěn)定性得到顯著性提高，并且和熔焊鎖底接頭相比，其性能提高約20～30％。
【專利說明】一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接方法，具體涉及一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法。

【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫是連接貯箱前(后)短殼與前(后)箱底叉形環(huán)的I條環(huán)縫。和貯箱I型對(duì)接環(huán)縫相比，鎖底環(huán)縫接頭結(jié)構(gòu)形式較為特殊(如圖1、2所示)，短殼與箱底叉形環(huán)之間為插接接頭，焊縫正面開坡口。我國現(xiàn)役系列運(yùn)載火箭的鎖底環(huán)縫主要采用熔焊焊接工藝一次焊透。雖然現(xiàn)有的鎖底結(jié)構(gòu)及熔焊工藝可以滿足產(chǎn)品需求，但是在實(shí)際工程應(yīng)用中熔焊焊接的鎖底環(huán)縫存在較多問題，主要體現(xiàn)在:“焊接缺陷多”、“箱底存在打洞風(fēng)險(xiǎn)”、“接頭性能一致性差”等。攪拌摩擦焊技術(shù)作為一項(xiàng)新型固相焊接技術(shù)非常適合于進(jìn)行運(yùn)載火箭鋁合金貯箱的焊接，是大幅度提高貯箱性能的一項(xiàng)非常理想的焊接工藝方法。但是攪拌摩擦焊技術(shù)直接應(yīng)用于現(xiàn)有的貯箱鎖底接頭結(jié)構(gòu)會(huì)存在一些問題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)從結(jié)構(gòu)上講，鎖底接頭包含有1/2搭接接頭，而目前工程應(yīng)用的攪拌摩擦焊工具端部的攪拌能力較弱，導(dǎo)致焊縫根部的塑性金屬流動(dòng)性差，因此容易導(dǎo)致插接接頭的插接面向焊縫內(nèi)部延伸，不利于接頭性能的提高；(2)實(shí)際焊接時(shí)攪拌針長度、叉形環(huán)or短殼位于前進(jìn)側(cè)對(duì)接頭力學(xué)性能有很大的影響；(3)現(xiàn)有的鎖底結(jié)構(gòu)不適于攪拌摩擦焊工藝，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。因此本發(fā)明針對(duì)攪拌摩擦焊接工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)了新型的鎖底接頭結(jié)構(gòu)、開發(fā)了適用于新型鎖底接頭接頭的攪拌摩擦焊接工藝及攪拌摩擦焊工具，以進(jìn)一步提高我國運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的接頭質(zhì)量一致性、可靠性和穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷，提供一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法，包括下述步驟:
[0005]步驟一:改造被焊接件
[0006]在箱底叉形環(huán)上開焊漏槽，焊漏槽設(shè)置在箱底叉形環(huán)焊縫最底部，
[0007]步驟二:焊接件搭接
[0008]將被焊接的箱底叉形環(huán)2和短殼3搭接在一起，形成焊縫，
[0009]步驟三:焊接
[0010]用攪拌摩擦焊方式沿焊縫進(jìn)行焊接。
[0011]如上所述的一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法，其中，所述的步驟一中的焊漏槽與焊縫成45°，焊漏槽寬度范圍1.0?1.5mm，垂直深度1.5?2.0mm。
[0012]如上所述的一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法，其中，所述步驟三的焊接要求為:①攪拌摩擦焊接時(shí)，將箱底叉形環(huán)2置于焊縫前進(jìn)側(cè)位置(即位于箱底叉形環(huán)2 —側(cè)的攪拌工具旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)與行走速度方向一致)；②攪拌針長度=短殼板材厚度+K，K的取值范圍為0.2?0.3_。
[0013]如上所述的一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法，其中，焊接采用的攪拌摩擦焊工具為:①攪拌針結(jié)構(gòu)為在圓錐螺紋的基礎(chǔ)上間隔120°增開I個(gè)斜面，圓錐螺紋角度為16?20°，斜面開設(shè)深度約為0.5?0.75mm，斜面與攪拌針的夾角為8?10° ;②攪拌針末端平面上間隔120°設(shè)計(jì)了 3個(gè)呈一定程度凸起的結(jié)構(gòu)，凸起面為球面結(jié)構(gòu)，球面半徑約為SR2.25?2.5mm ；3個(gè)球面凸起結(jié)構(gòu)之間為深約1.25?1.5mm的凹槽。
[0014]本發(fā)明的顯著效果是:(I)本發(fā)明應(yīng)用于實(shí)際貯箱鎖底環(huán)縫焊接過程中無弧光、無煙塵、無飛濺，是一種綠色無污染的工藝方法。
[0015](2)將本發(fā)明中新設(shè)計(jì)的火箭貯箱叉形環(huán)鎖底結(jié)構(gòu)應(yīng)用于貯箱產(chǎn)品，并利用開發(fā)的攪拌摩擦焊工具及核心關(guān)鍵參數(shù)，貯箱鎖底環(huán)縫基本上可以實(shí)現(xiàn)近無缺陷焊接，接頭的力學(xué)性能一致性和穩(wěn)定性得到顯著性提高，并且和熔焊鎖底接頭相比，其性能提高約20?30%。
[0016](3)在對(duì)攪拌摩擦焊鎖底環(huán)縫進(jìn)行無損檢測(cè)和金相剖切時(shí)發(fā)現(xiàn)，短殼與叉形環(huán)的搭接界面沒有向焊縫內(nèi)部發(fā)生明顯延伸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫示意圖；
[0018]圖2是焊接位置示意圖；
[0019]圖3是改造后的箱底叉形環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是圖3中I處的局部放大圖；
[0021]圖5是焊接后的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0022]圖6是焊接后的焊縫橫截的示意圖。
[0023]圖中:1.鎖底環(huán)縫、2.箱底叉形環(huán)、3.短殼、4.焊漏槽。

【具體實(shí)施方式】
[0024]一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法，包括下述步驟:
[0025]步驟一:改造被焊接件
[0026]在箱底叉形環(huán)2上開焊漏槽4，焊漏槽4設(shè)置在箱底叉形環(huán)2焊縫最底部，且與焊縫成45°，焊漏槽4寬度范圍1.0?1.5_，垂直深度1.5?2.0_。
[0027]步驟二:焊接件搭接
[0028]將被焊接的箱底叉形環(huán)2和短殼3搭接在一起，形成焊縫。
[0029]步驟三:焊接
[0030]用攪拌摩擦焊方式沿焊縫進(jìn)行焊接。
[0031]焊接要求為:①攪拌摩擦焊接時(shí)，將箱底叉形環(huán)2置于焊縫前進(jìn)側(cè)位置(即位于箱底叉形環(huán)2 —側(cè)的攪拌工具旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)與行走速度方向一致)；②攪拌針長度=短殼板材厚度+K，K的取值范圍為0.2?0.3mm。
[0032]焊接可以采用常規(guī)攪拌摩擦焊工具，也可以使用本申請(qǐng)?zhí)峁┑墓ぞ?。本申?qǐng)?zhí)峁┑墓ぞ邽?①攪拌針結(jié)構(gòu)為在圓錐螺紋的基礎(chǔ)上間隔120°增開I個(gè)斜面，圓錐螺紋角度為16?20°，斜面開設(shè)深度約為0.5?0.75_，斜面與攪拌針的夾角為8?10° 攪拌針末端平面上間隔120°設(shè)計(jì)了 3個(gè)呈一定程度凸起的結(jié)構(gòu)，凸起面為球面結(jié)構(gòu)，球面半徑約為SR2.25?2.5mm ；3個(gè)球面凸起結(jié)構(gòu)之間為深約1.25?1.5mm的凹槽；此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效增加焊縫底部塑性金屬的攪拌能力，進(jìn)而可以防止搭接界面向焊縫內(nèi)部延伸。
【權(quán)利要求】
1.一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟一:改造被焊接件 在箱底叉形環(huán)上開焊漏槽，焊漏槽設(shè)置在箱底叉形環(huán)焊縫最底部， 步驟二:焊接件搭接 將被焊接的箱底叉形環(huán)2和短殼3搭接在一起，形成焊縫， 步驟三:焊接 用攪拌摩擦焊方式沿焊縫進(jìn)行焊接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法，其特征在于:所述的步驟一中的焊漏槽與焊縫成45°，焊漏槽寬度范圍1.0?1.5mm，垂直深度L 5 ?2.0mm0
3.如權(quán)利要求2所述的一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法，其特征在于:所述步驟三的焊接要求為:①攪拌摩擦焊接時(shí)，將箱底叉形環(huán)2置于焊縫前進(jìn)側(cè)位置(即位于箱底叉形環(huán)2—側(cè)的攪拌工具旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)與行走速度方向一致)；②攪拌針長度=短殼板材厚度+K，K的取值范圍為0.2?0.3mm。
4.如權(quán)利要求3所述的一種用于運(yùn)載火箭貯箱鎖底環(huán)縫的攪拌摩擦焊方法，其特征在于:焊接采用的攪拌摩擦焊工具為:①攪拌針結(jié)構(gòu)為在圓錐螺紋的基礎(chǔ)上間隔120°增開I個(gè)斜面，圓錐螺紋角度為16?20°，斜面開設(shè)深度約為0.5?0.75mm，斜面與攪拌針的夾角為8?10° ;②攪拌針末端平面上間隔120°設(shè)計(jì)了 3個(gè)呈一定程度凸起的結(jié)構(gòu)，凸起面為球面結(jié)構(gòu)，球面半徑約為SR2.25?2.5mm ；3個(gè)球面凸起結(jié)構(gòu)之間為深約1.25?1.5mm的凹槽。
【文檔編號(hào)】B23K20/12GK104439686SQ201410640026
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】王國慶, 郝云飛, 李延民, 趙衍華, 周慶, 王偉, 馬建波, 蘇磊 申請(qǐng)人:首都航天機(jī)械公司, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院