大尺寸分流锥焊接变形控制方法与流程

1.本发明属于燃气导排用导流器制造技术领域，具体涉及一种大尺寸分流锥焊接变形控制方法。


背景技术：

2.火箭发动机工作原理是推进剂药注在燃烧室壳体内燃烧，产生的高温燃气快速积累，形成高压环境，然后经过拉瓦尔型喷管高速排出，燃气在产生和排出之间形成一种动态平衡，在反作用下获得预期稳定推力的过程。高温、高压、高速燃气流经过喷管扩散段开口端喷射出来时产生强大的推力，此时需要一种导流装置对燃气流进行导排，排到远离发射塔的空间中，从而保护火箭周围的建筑设施。同时通过导流器导流槽对燃气定向导排，保证火箭获得预设的上升角度。
3.某型号火箭发动机工作时可产生高温约3200℃、高速约2500m/s的两相燃气流，形成约35t向下的作用力，且持续时间数秒。因此对导流器的承载能力、抗烧蚀性能提出了较高的要求。导流器一般由前导流槽、分流锥和防热层总成、后导流槽三部分组成，其中分流锥和防热层总成是首先与燃气流接触的部分，承受着主要的作用力和高温烧蚀，对火箭发动机燃气导排起着十分重要的作用。分流锥和防热层(绝热材料)是通过胶粘剂进行胶连，因此要求分流锥粘接面具有较好的平面度，对分流锥面板的外形尺寸提出了较高的要求。分流锥主要由底板、桁架、面板三部分焊接而成，一般制造顺序为：先机加底板，保证底板贴“地”面的平面度，然后在底板上焊接桁架，再在桁架上焊接面板。对于大尺寸桁架结构的分流锥，最后焊接的面板焊接变形量较大，为保证面板较好的平面度，需要使用数倍厚的面板坯料，焊接后进行表面机加。这种方式不仅废料，薄壁面板机械加工和焊接均有较大的困难(大尺寸薄壁面板截面为多段折线)，对分流锥的制造费用、周期和质量影响较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种降低焊接难度、提高面板平面度且降低制造成本的大尺寸分流锥焊接变形控制方法。
5.为实现上述目的，本发明所设计的大尺寸分流锥焊接变形控制方法，所述分流锥包括底板、桁架和面板，所述面板的截面型面为多段折线型；所述焊接变形控制方法如下：
6.1)根据多段折线型的折弯将面板按若干个单元板加工，将面板的各单元板按由前往后的顺序固定在定位工装上，定位工装的截面型面与面板截面的型面，使得各单元板与定位工装的型面呈一一对应安装；
7.2)将桁架各杆件的一端焊接在面板上，然后将各杆件的另一端机加使得另一端的端面处在同一平面上；
8.3)将底板焊接在桁架的另一端，机加底板的平面去除余量。
9.进一步地，所述步骤1)中，若干个单元板安装的具体过程为：第一块单元板紧紧贴合在定位工装对应的型面上后，第二块单元板紧紧贴合在定位工装对应的型面上，第二块
单元板与第一块单元板的对接面贴合，第一块单元板和第二块单元板均与定位工装的型面进行点焊固定，同时，第一块单元板和第二单元板之间点焊固定；第三块单元板紧紧贴合在定位工装对应的型面上后与第二块单元板的对接面贴合，第三块单元板均与定位工装的型面进行点焊固定，同时，第二块单元板和第三单元板之间点焊固定；剩下的单元板与第三块单元板的安装定位方式一样，直至所有的单元板都固定在定位工装对应的型面上。
10.与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明焊接变形控制方法，通过将面板首先分块固定在定位工装上，然后再焊接桁架和底板，相对于现有技术中先将桁架焊在底板上，再将面板焊在桁架上，大大降低了各部件焊接难度，有效提高了分流锥面板的平面度，有利于同防热层粘接面的粘接质量，同时，减少了分流锥的制造成本。
附图说明
11.图1为分流锥结构示意图；
12.图2为定位工装结构示意图。
具体实施方式
13.下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
14.本发明为大尺寸分流锥焊接变形控制方法，如图1所示分流锥包括底板3、桁架2和面板1，底板的厚度为4mm，面板的厚度为3mm，所述面板的截面型面为多段折线型，根据多段折线型的折弯将面板拆分为若干个单元板；焊接变形控制方法具体如下：
15.1)将面板的各单元板按由前往后的顺序(即图中的从左到右的顺序)固定在定位工装上，定位工装4的截面型面与面板截面的型面，如图2所示，使得各单元板与定位工装的型面呈一一对应安装；
16.当第一块单元板紧紧贴合在定位工装对应的型面上后，第二块单元板紧紧贴合在定位工装对应的型面上，同时第二块单元板与第一块单元板的对接面贴合，第一块单元板和第二块单元板均与定位工装的型面进行点焊固定，同时，第一块单元板和第二单元板之间点焊固定；第三块单元板紧紧贴合在定位工装对应的型面上后与第二块单元板的对接面贴合，第三块单元板均与定位工装的型面进行点焊固定，同时，第二块单元板和第三单元板之间点焊固定；剩下的单元板与第三块单元板的安装定位方式一样，直至所有的单元板都固定在定位工装对应的型面上；通过激光焊接，将单元板焊接成一个整体的面板，焊缝不需要打磨；
17.2)将桁架各杆件的一端焊接在面板上，然后将各杆件的另一端机加使得另一端的端面处在同一平面上，为底板焊接提供良好的平面度；
18.3)将底板焊接在桁架的另一端，机加底板的平面去除余量，保证底板平面度的要求。
19.本发明焊接变形控制方法，通过将面板首先分块固定在定位工装上，然后再焊接桁架和底板，相对于现有技术中先将桁架焊在底板上，再将面板焊在桁架上，大大降低了各部件焊接难度，有效提高了分流锥面板的平面度，有利于同防热层粘接面的粘接质量，同时，减少了分流锥的制造成本。


技术特征：
1.一种大尺寸分流锥焊接变形控制方法，所述分流锥包括底板、桁架和面板，所述面板的截面型面为多段折线型；其特征在于：所述焊接变形控制方法如下：1)根据多段折线型的折弯将面板按若干个单元板加工，将面板的各单元板按由前往后的顺序固定在定位工装上，定位工装的截面型面与面板截面的型面，使得各单元板与定位工装的型面呈一一对应安装；2)将桁架各杆件的一端焊接在面板上，然后将各杆件的另一端机加使得另一端的端面处在同一平面上；3)将底板焊接在桁架的另一端，机加底板的平面去除余量。2.根据权利要求1所述大尺寸分流锥焊接变形控制方法，其特征在于：所述步骤1)中，若干个单元板安装的具体过程为：第一块单元板紧紧贴合在定位工装对应的型面上后，第二块单元板紧紧贴合在定位工装对应的型面上，第二块单元板与第一块单元板的对接面贴合，第一块单元板和第二块单元板均与定位工装的型面进行点焊固定，同时，第一块单元板和第二单元板之间点焊固定；第三块单元板紧紧贴合在定位工装对应的型面上后与第二块单元板的对接面贴合，第三块单元板均与定位工装的型面进行点焊固定，同时，第二块单元板和第三单元板之间点焊固定；剩下的单元板与第三块单元板的安装定位方式一样，直至所有的单元板都固定在定位工装对应的型面上。

技术总结
本发明公开了一种大尺寸分流锥焊接变形控制方法，分流锥包括底板、桁架和面板，面板的截面型面为多段折线型；根据多段折线型的折弯将面板按若干个单元板加工，将面板的各单元板按由前往后的顺序固定在定位工装上，定位工装的截面型面与面板截面的型面，使得各单元板与定位工装的型面呈一一对应安装；将桁架各杆件的一端焊接在面板上，然后将各杆件的另一端机加使得另一端的端面处在同一平面上；将底板焊接在桁架的另一端，机加底板的平面去除余量。相对于现有技术中先将桁架焊在底板上，再将面板焊在桁架上，大大降低了各部件焊接难度，有效提高了分流锥面板的平面度，有利于同防热层粘接面的粘接质量，减少了分流锥的制造成本。减少了分流锥的制造成本。减少了分流锥的制造成本。


技术研发人员：龙小裕 高建国 朱兴涛 李青艳 熊贺芹 舒威 常飞虎
受保护的技术使用者：湖北三江航天江北机械工程有限公司
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2022/1/25