电子束焊接技术在大口径薄壁件上的应用

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1、制造技术研究航天制造技术电子束焊接技术在大口径薄壁件上的应用■鬻-陈振华谢美蓉王炜朱瑞灿李旭唐林峰张应宏杨美宁(首都航天机械公司，北京100076)摘要：针对补偿器采用传统焊接工艺存在的质量问题，开展内配式接头大口径补偿器真空电子束焊接技术研究。主要从焊前配车、工装设计、精密装配、焊接轨迹规划、电子束焊接、焊接变形控制等方面进行工艺攻关。产品焊接质量符合要求，在大口径薄壁件的焊接应用方面具有示范作用。关键词：大口径补偿器；真空电子束焊接；整体内撑装置ApplicationofEBWTechn0109yonLa唱eDi

2、ameterandThin—waUProductsChenZhenhuaXieMeirongWangWeiZhuRuicanLiXuTangLinfengZhangYin曲ong、，angMeining(capitalAerospaceMachine叮Company，Beijing100076)Abstract：Aimedatthequalityproblemofbellowswhichusedtraditionalweldingtechnology，theEBWresearchofla唱ediameterbello

3、wswithinsideassemblejointwascarriedout．TheprimaryresearchitemsincludecooperatiVetumingbeforewelding，work行xturedesign，preciseassemble，weldingpathplanning，electronbeamwelding，andthecontroUingofweIdingdef’onnation．Theproductweldingqualitysatisfiedwiththerequiremen

4、tsandsetanexampleofweldingapplicationonlargediameter—thinwaUproducts．Keywords：1argediameterbellows：VacuumEBW；integrallyinsidesuppondeVice1引言航天产品输送管补偿器主要负责输送燃料、气体等工作介质，工作状态要承受变形应力、高频振动、冲击和脉动作用等。大口径补偿器由波纹管和两侧的法兰零件分别焊接而成，为典型薄壁件，材料为不锈钢，波纹管两侧的直边段装配在法兰内壁，采用内配接头形式。大口径

5、(西D尺寸大)、大高度(三尺寸长)补偿器原先采用传统的滚焊工艺，存在熔核偏移、多层波纹管内层焊接不透、裂纹、气孔等焊接质量问题，大r】径补偿器电子束焊接成用研究不能满足设计要求的承压强度指标，需要采用可靠性高的焊接技术保证连接质量。真空电子束焊接是先进的焊接技术，具有功率密度高(106～109W／cm2)、热影响区小、焊接变形小、接头质量高等优点⋯。电子束焊接内配式接头大口径补偿器可精确控制能量输入，保证焊接质量和连接强度，是适宜于此类结构件的焊接技术。2总体方案1笙兰H至兰H篁H至薹H蔓篓大口径补偿器电子束焊接应用

6、研究流程作者简介：陈振华(1977一)，工程师．机械设计争业：研究方向：非标设备设计。收稿日期：2016—05—25产品交付47制造技术研究2016年6月第3期大口径补偿器电子束焊接对工装的功能性设计和制造精度要求高，焊前需严格找正轨迹，焊接过程需优化和控制焊接参数，并且内配式接头不易实现精密装配，焊缝在工件内侧，配车和焊接难度加大。针对大口径补偿器的电子束焊接，开展波纹管与法兰内配式接头精密配车、径向内撑轴向收紧的工装设计、波纹管管口与法兰内壁紧密贴实的高精度装配、薄壁件高质量精密焊接、大口径补偿器电子束焊接变形控

7、制等应用研究，保证内配式接头大口径补偿器的焊接质量。总体思路见图l。3技术攻关内容3．1大口径补偿器内配式接头精密配车与大口径波纹管装配的端部法兰焊前精密配车，包括径向配车和轴向配车两部分。以波纹管直边的实测外径为基准，配车法兰的内径尺寸，配合间隙以紧为宜。径向配车时在法兰内壁上加工出与波纹管壁厚矗相当的台阶，以保证波纹管与法兰的内配式接头表面平齐。轴向配合时需要满足接头处不留间隙或间隙尽可能小，并且法兰端面与波纹管第一个波侧壁贴合，接头根部允许倒尺角，可和波纹管直边段的底部尺配车。配车示意图见图2。配车前法兰配车后

8、法兰波纹管装配状态图2大口径补偿器配车示意图3．2大口径补偿器焊接工装设计配车后的法兰与波纹管装配成大口径补偿器以满足电子束焊接需求，装配质量很大程度上取决于焊接工装的适用性，该产品对焊接工装的设计和制造要求1234567高。需要满足对波纹管管壁径向整体内撑圆、轴向定位紧固、有效散热、夹持工件旋转、焊接路径通畅等功能。焊接工装结构如图3。一夹具