一种大展弦比骨架蒙皮翼类构件的焊接变形控制方法

摘要

本发明属于焊接变形控制技术领域，具体涉及一种大展弦比骨架蒙皮翼类构件的焊接变形控制方法。该焊接变形控制方法，包括将弹翼前后段分别进行焊接，然后再将分段焊接后的前后段弹翼在工装上进行整体焊接。分段焊接包括蒙皮成型、骨架成型、焊前修配、蒙皮与骨架周圈的定位焊接、蒙皮与骨架筋条的定位焊接、蒙皮与骨架筋条的正式焊接和蒙皮与骨架周圈的正式焊接。本发明在焊接过程中采用适当的焊接原则，使得整体焊接完成后的外形尺寸与理论外形偏差小于1.5mm，精度控制效果良好，已成功应用于飞行器试验。

权利要求

1.一种大展弦比骨架蒙皮翼类构件的焊接变形控制方法，其特征在于，所述焊接变形控制方法包括如下步骤：第一步、将弹翼前后段分别执行步骤S1～S5，进行分段焊接：S1、蒙皮成型：对机加成型的蒙皮进行热校平；

S2、骨架成型：对骨架进行粗精加工；

S3、焊前修配：蒙皮周圈预设工艺修配余量，通过钳修将蒙皮修配至骨架周圈的下限结构中；

S4、定位焊：定位焊接分两步进行，包括：

S4.1、蒙皮与骨架周圈的定位焊接：将蒙皮在展平状态下，与骨架周圈进行断续定位，保证蒙皮平整；定位焊时遵循对称施焊原则，即在翼面一侧的某一部位定位焊接后，翻转翼面，在对称的部位按相同参数进行定位焊接；

S4.2、蒙皮与骨架筋条的定位焊接：按跳跃断续双面对称施焊原则，同时遵循由筋条薄区向厚区施焊的原则，对蒙皮与骨架内部的筋条进行穿透焊定位，保证蒙皮平整固定于骨架上；

S5、正式焊：正式焊接分两步进行，包括：

S5.1、蒙皮与骨架筋条的正式焊接：按跳跃对称施焊和由薄区向厚区施焊原则对蒙皮与骨架内部的筋条进行穿透焊，焊接时，需在焊接一条筋条后，翻转翼面，对与之相对的一面筋条进行焊接，同时，焊接下一筋条时，选择与上一条筋条相距较远的筋条焊接，采用跳跃焊接的顺序能有效控制变形；

S5.2、蒙皮与骨架周圈的正式焊接：按断续分段对称施焊原则对蒙皮与骨架周圈进行满焊；

第二步、整体翼面焊接：

S6、将分段焊接后的前后段弹翼在工装上进行整体焊接。

2.如权利要求1所述的焊接变形控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用750℃，保温3h-4h的真空热校形参数，对TA15板材机加成型的蒙皮进行热校平，焊前蒙皮平面度控制在0.3以内。

3.如权利要求1所述的焊接变形控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，蒙皮周圈预设工艺修配余量0.3mm，通过钳修将蒙皮修配至骨架周圈的下限结构中，要求焊接间隙小于

0.1mm，阶差小于0.1mm。

4.如权利要求1所述的焊接变形控制方法，其特征在于，在所述步骤S4.1中，采用手工氩弧焊或激光焊进行蒙皮与骨架周圈的定位焊接。

说明书

一种大展弦比骨架蒙皮翼类构件的焊接变形控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于焊接变形控制技术领域，具体涉及一种大展弦比骨架蒙皮翼类构件的焊接变形控制方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着飞行器速度不断提高，对控制飞行姿态的翼类构件的外形精度也要求越来越高，对于长度尺寸2700mm，宽度尺寸370mm的弹翼构件，其理论外形偏差小于1.0mm，且为适应超声速飞行，翼类构件多为大展弦比的骨架蒙皮结构，采用焊接完成，同时为轻量化及减重考虑，蒙皮多为薄壁筋格结构，刚性差，骨架为窄筋狭长结构，蒙皮与骨架装配焊接的变形控制为技术难点。

发明内容

[0003] (一)要解决的技术问题

[0004] 本发明提出一种大展弦比骨架蒙皮翼类构件的焊接变形控制方法，以解决如何控制大展弦比翼类构件焊接变形的技术问题。

[0005] (二)技术方案

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提出一种大展弦比骨架蒙皮翼类构件的焊接变形控制方法，该焊接变形控制方法包括如下步骤：

[0007] 第一步、将弹翼前后段分别执行步骤S1～S5，进行分段焊接：

[0008] S1、蒙皮成型：对机加成型的蒙皮进行热校平；

[0009] S2、骨架成型：对骨架进行粗精加工；

[0010] S3、焊前修配：蒙皮周圈预设工艺修配余量，通过钳修将蒙皮修配至骨架周圈的下限结构中；

[0011] S4、定位焊：定位焊接分两步进行，包括：

[0012] S4.1、蒙皮与骨架周圈的定位焊接：将蒙皮在展平状态下，与骨架周圈进行断续定位，保证蒙皮平整；定位焊时遵循对称施焊原则，即在翼面一侧的某一部位定位焊接后，翻转翼面，在对称的部位按相同参数进行定位焊接；

[0013] S4.2、蒙皮与骨架筋条的定位焊接：按跳跃断续双面对称施焊原则，同时遵循由筋条薄区向厚区施焊的原则，对蒙皮与骨架内部的筋条进行穿透焊定位，保证蒙皮平整固定于骨架上；

[0014] S5、正式焊：正式焊接分两步进行，包括：

[0015] S5.1、蒙皮与骨架筋条的正式焊接：按跳跃对称施焊和由薄区向厚区施焊原则对蒙皮与骨架内部的筋条进行穿透焊，焊接时，需在焊接一条筋条后，翻转翼面，对与之相对的一面筋条进行焊接，同时，焊接下一筋条时，选择与上一条筋条相距较远的筋条焊接，采用跳跃焊接的顺序能有效控制变形；

[0016] S5.2、蒙皮与骨架周圈的正式焊接：按断续分段对称施焊原则对蒙皮与骨架周圈进行满焊；

[0017] 第二步、整体翼面焊接：

[0018] S6、将分段焊接后的前后段弹翼在工装上进行整体焊接。

[0019] 进一步地，在步骤S1中，采用750℃，保温3h-4h的真空热校形参数，对TA15板材机加成型的蒙皮进行热校平，焊前蒙皮平面度控制在0.3以内。

[0020] 进一步地，在步骤S2中，骨架周圈弦平面尺寸控制在0.5以内。

[0021] 进一步地，在步骤S3中，蒙皮周圈预设工艺修配余量0.3mm，通过钳修将蒙皮修配至骨架周圈的下限结构中，要求焊接间隙小于0.1mm，阶差小于0.1mm。

[0022] 进一步地，在步骤S4.1中，采用手工氩弧焊或激光焊进行蒙皮与骨架周圈的定位焊接。

[0023] 进一步地，在步骤S6中，在保证两段翼面弦平面尺寸相差小于0.5的状态下进行焊接，先进行定位焊接，从翼面外缘薄区位置向翼根厚区的顺序进行定位焊，焊接一侧后，翻转翼面焊接另一侧，待焊缝冷却至室温后，采用由厚区至薄区的方向正式焊接对接处焊缝，待焊缝冷却至室温后翻转翼面，采用相同参数由厚区至薄区的方向正式焊接另一面焊缝，完成焊接；待翼面冷却至室温后拆卸工装。

[0024] (三)有益效果

[0025] 本发明提出的大展弦比骨架蒙皮翼类构件的焊接变形控制方法，包括将弹翼前后段分别进行焊接，然后再将分段焊接后的前后段弹翼在工装上进行整体焊接。分段焊接包括蒙皮成型、骨架成型、焊前修配、蒙皮与骨架周圈的定位焊接、蒙皮与骨架筋条的定位焊接、蒙皮与骨架筋条的正式焊接和蒙皮与骨架周圈的正式焊接。本发明在焊接过程中采用适当的焊接原则，使得整体焊接完成后的外形尺寸与理论外形偏差小于1.5mm，精度控制效果良好，已成功应用于飞行器试验。

具体实施方式

[0026] 为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

[0027] 翼类构件的外形型面质量响飞行器气动外形布局，所以焊接变形的控制保证是大展弦比翼类构件关键技术，本实施例提出一种大展弦比骨架蒙皮翼类构件的焊接变形控制方法，此类大展弦比骨架蒙皮翼类构件由钛合金薄壁筋格双层金属蒙皮、铸造钛合金骨架两种结构装配焊接而成。蒙皮与骨架的焊接、弹翼前后段的对接位置均采用激光焊接，弹翼后段蒙皮存在一处折弯线。

[0028] 本实施例的焊接变形控制方法，具体包括如下步骤：

[0029] 第一步、将弹翼前后段分别执行步骤S1～S5，进行分段焊接：

[0030] S1、蒙皮成型：为提高焊前弱刚性蒙皮的平整度，采用750℃，保温3h-4h真空热校形的工艺参数，对TA15板材机加成型的蒙皮进行热校平，焊前蒙皮平面度控制在0.3以内。

[0031] S2、骨架成型：对骨架进行粗精加工，骨架周圈弦平面尺寸控制在0.5以内。

[0032] S3、焊前修配：蒙皮周圈预设工艺修配余量0.3mm，通过钳修将蒙皮修配至骨架周圈的下限结构中，要求焊接间隙小于0.1mm，阶差小于0.1mm。

[0033] S4、定位焊：定位焊接分两步进行，包括：

[0034] S4.1、蒙皮与骨架周圈的定位焊接：采用手工氩弧焊或激光焊将蒙皮在展平状态下，与骨架周圈进行断续定位，保证蒙皮平整。定位点长度按间距50mm，长度20mm参考执行，可根据实际阶差情况进行适应调整。定位焊时需遵循对称施焊原则，即在翼面一侧的某一部位定位焊接后，翻转翼面，在对称的部位按相同参数进行定位焊接。

[0035] S4.2、蒙皮与骨架筋条的定位焊接：按跳跃断续双面对称施焊原则，同时遵循由筋条薄区向厚区施焊的原则，对蒙皮与骨架内部的筋条进行穿透焊定位，保证蒙皮平整固定于骨架上。

[0036] S5、正式焊：正式焊接分两步进行，包括：

[0037] S5.1、蒙皮与骨架筋条的正式焊接：按跳跃对称施焊和由薄区向厚区施焊原则对蒙皮与骨架内部的筋条进行穿透焊。焊接时，需在焊接一条筋条后，翻转翼面，对与之相对的一面筋条进行焊接，同时，焊接下一筋条时，应选择与上一条筋条相距较远的筋条焊接，采用跳跃焊接的顺序能有效控制变形。

[0038] S5.2、蒙皮与骨架周圈的正式焊接：按断续分段对称施焊原则对蒙皮与骨架周圈进行满焊。

[0039] 第二步、整体翼面焊接：

[0040] S6、将分段焊接后的前后段弹翼在工装上进行整体焊接，其中：

[0041] 在保证两段翼面弦平面尺寸相差小于0.5的状态下进行焊接，先进行定位焊接，从翼面外缘薄区位置向翼根厚区的顺序进行定位焊，可参照定位焊长度20mm、间距30mm的尺寸执行，焊接一侧后，翻转翼面焊接另一侧，待焊缝冷却至室温后，采用由厚区至薄区的方向正式焊接对接处焊缝，待焊缝冷却至室温后翻转翼面，采用相同参数由厚区至薄区的方向正式焊接另一面焊缝，完成焊接。待翼面冷却至室温后拆卸工装，保证足够长的冷却时间可有效控制变形。

[0042] 设置焊接工艺参数：对接部位的参数满足焊透的前提下选择高速高功率的焊接参数，穿透焊参数已穿透蒙皮后，满足蒙皮与筋条熔宽0.8为宜。焊接顺序上按双侧对称施焊接、由薄区向后区焊接为原则进行，可达到该类翼面构件较理想的变形控制效果。

[0043] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。