[0001] 本发明涉及螺柱焊接技术领域，更具体的说涉及一种飞机隔热件非标螺柱的焊接及检测方法。

[0002] 螺柱焊接是一种利用短路引弧将螺柱或其他紧固件焊在板材上的焊接方法，具有焊接变形小，焊接效率高，操作简单等优点，在航空发动机、汽车等领域具有广泛应用。螺柱焊接包括电容放电螺柱焊接、长周期电弧螺柱焊接、短周期电弧螺柱焊接等，螺柱焊接技术的关键是保证螺柱或紧固件与板材的连接强度和垂直度。

[0003] 飞机隔热件通常采用高温合金材料，由隔热板与螺柱组成，具有尺寸大、形状各异、螺柱数量多的特点，螺柱主要用于隔热板与承力结构件之间进行螺栓连接。由于特殊的结构需求使得飞机隔热件使用的螺柱无法完全满足GB/T 902.4‑2010规定的短周期螺柱焊用螺柱尺寸，为非标螺柱。非标螺柱上端部设有外螺纹，中间设有凸台，凸台下端部为光杆，如说明书附图1所示。

[0004] 短周期电弧螺柱焊接焊接变形小，适用于直径Φ5 mm及以上高温合金焊接，公开号为CN108500428A的专利公开了一种高温合金标准螺柱与浮动瓦块的短周期螺柱焊接技术方案，利用机器人焊接装置解决了浮动瓦块焊接变形大和螺柱定位精度低的问题。进一步地，公开号为CN204430533U的专利公开了一种自导正防烧伤螺柱焊接装置，利用在焊枪外添加防护外罩、导向柱及水平仪，提高了螺柱垂直度，避免了因焊接飞溅伤人的问题。但以上短周期螺柱焊接对材质为高温合金的直径8mm非标螺柱与隔热板（平面板材或曲面板材）的连接不再适用，主要存在以下问题：1)按常用焊枪的螺柱夹持头无法调稳非标螺柱，一是非标螺柱外螺纹长度短，夹
持面积小，二是非标螺柱上端部轻、下端部重，导致非标螺柱上端部垂直度调节性能好，下端部垂直度调节性能差，无法满足非标螺柱与隔热板的垂直度要求；并且专利
CN204430533U公开的一种自导正螺柱焊接装置无法焊接曲面板材；
2)常用的短周期螺柱焊枪端部由铜圆筒构成，高温合金材料比其他铝、不锈钢等
材料需采用更大规范的焊接参数，大规范的焊接参数导致铜圆筒易耗损变形，发生焊接飞溅，降低非标螺柱接头强度，形成无效连接；
3)非标螺柱的外螺纹任意位置垂直度均存在装配关系，无高效率检验方法，无法
预测下一步部件连接情况。

[0021] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将通过具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0022] 短周期电弧螺柱焊接焊接变形小，适用于直径Φ5 mm及以上高温合金焊接，但是对材质为高温合金的直径8mm非标螺柱与隔热板（平面板材或曲面板材）的焊接连接则不适用，主要存在以下问题：1）按常用焊枪的螺柱夹持头无法调稳非标螺柱，一是非标螺柱外螺纹长度短，夹持面积小，二是非标螺柱上端部轻、下端部重，导致非标螺柱上端部垂直度调节性能好，下端部垂直度调节性能差，无法满足非标螺柱与隔热板的垂直度要求；并且专利CN 
204430533U公开的一种自导正螺柱焊接装置无法焊接曲面板材；
2）常用的短周期螺柱焊枪端部由铜圆筒构成，高温合金材料比其他铝、不锈钢等材料需采用更大规范的焊接参数，大规范的焊接参数导致铜圆筒易耗损变形，发生焊接飞溅，降低非标螺柱接头强度，形成无效连接；
3）非标螺柱的外螺纹任意位置垂直度均存在装配关系，无高效率检验方法，无法预测下一步部件连接情况。

[0023] 基于此，本发明的实施例提出了一种飞机隔热件非标螺柱的焊接及检测方法，本发明在焊枪上增加不锈钢圆筒，然后使用专门的配套工装与其配合使用，不仅实现高温合金大规范参数的焊接，降低焊枪耗损率和飞溅几率，提高非标螺柱连接接头强度，而且适用于平面或曲面待焊板材的螺柱焊接，并且还能快速检测焊接后非标螺柱的垂直度。

[0024] 实施例1本实施例公开了一种平面隔热件非标螺柱的焊接及检测方法，其特征在于包括以
下详细步骤：
a、隔热板1折弯成形以及非标螺柱2机加成形。

[0025] 在本实施例中，机加成形的非标螺柱2的底部直径为8mm，制特定锥角167°±1°，非标螺柱2的外螺纹部分直径w1为MJ6，高度为h3，且8mm≤h3＜13mm，非标螺柱2的光杆部分高度为h1，且h1＞h3。非标螺柱2整体采用GH5188高温合金材料制作成形。

[0026] b、采用机械打磨的方式清理隔热板1和非标螺柱2的待焊区域，清理完成后用工业酒精将待焊区域清理干净，然后将隔热板1安装于配套工装上，具体地，隔热板1放置于配套工装的下模7上，所述的下模7为铜平台，平台尺寸600mm×600mm，然后再将配套工装中的上盖板3放置于隔热板1的待焊接面上。

[0027] c、在焊接前，首先将非标螺柱2安装于焊枪中，非标螺柱2安装完毕后将焊枪的端头置于上盖板3的通孔中，然后连接接地钳9，对隔热板1和非标螺柱2进行焊接。

[0028] 在本实施例中，需要说明的是，上盖板3上设置的通孔数量为几十乃至上百个，装夹一次隔热板可以完成多个非标螺柱2的焊接。

[0029] 在本实施例中，所述的接地钳9对称夹持在配套工装的下模7上，防止焊接过程中发生磁偏吹现象。

[0030] d、待所有非标螺柱2焊接完成后，首先拆除隔热板1上方的上盖板3，然后检查所有非标螺柱2底部的焊瘤焊渣，根据焊缝质量要求去除焊瘤焊渣。

[0031] e、在上盖板3的通孔中安装衬套13，使用Z方向支架12配合上盖板3对焊接的非标螺柱2的外螺纹任意位置的垂直度进行检测。

[0032] 在本实施例中，检测非标螺柱外螺纹的垂直度时，将Z方向支架12固定在下模7上，上盖板3固定在Z方向支架12上，非标螺柱2的螺纹部分从衬套13的通孔中穿过；若非标螺柱2与衬套13的通孔不发生干涉，则表示垂直度符合要求，否则不满足要求。

[0033] 进一步地，为了保证非标螺柱2焊接的垂直度，本发明对焊枪的结构做出了改进和调整，在焊枪的端部增加了不锈钢圆筒8和螺柱夹持头4，一方面不锈钢圆筒8与隔热板1呈面接触，保证焊接时的垂直度，另一方便螺柱夹持头4夹紧、扶正非标螺柱2，防止其歪斜，进一步保证了焊接后的垂直度。具体地，参照说明书附图2‑4，所述焊枪的端部固定设置有不锈钢圆筒8和螺柱夹持头4，螺柱夹持头4位于不锈钢圆筒8的空腔中，不锈钢圆筒8将整个螺柱夹持头4完全包覆，螺柱夹持头4通常与焊枪的端部采用螺纹连接。在本发明中，螺柱夹持头4也可以设计为一个空腔圆筒结构，利用自身的空腔夹紧非标螺柱2的上端螺纹部分。

[0034] 更进一步地，为了防止螺柱夹持头4在焊接时产生晃动，进而带动非标螺柱2一起晃动，影响焊接垂直度，在本实例中，所述不锈钢圆筒8的空腔中还设置有活动块5，活动块5位于不锈钢圆筒8与螺柱夹持头4之间，活动块5的一端通过弹簧6与不锈钢圆筒8的内壁连接，另一端抵持在螺柱夹持头4的外壁上。在安装非标螺柱2时，活动块5利用弹簧6的弹力发生收缩，夹紧螺柱夹持头4，使非标螺柱外螺纹部分的轴线与螺柱夹持头4自身的轴线同轴。所述活动块5均匀的分布在螺柱夹持头4的四周，并且抵持在螺柱夹持头4的那一侧的截面形状与螺柱夹持头4的形状相适配。

[0035] 在本实施例中，使用的上盖板3的厚度为5mm，其上设置的通孔的基本尺寸与不锈钢圆筒8的外径相同，优选的通孔加工公差要求±0.05mm，从而保证不锈钢圆筒8与隔热板1的垂直度。

[0036] 再进一步地，螺柱夹持头4保证了非标螺柱螺纹部分的垂直度，对于非标螺柱光杆部分的垂直，本实施例在不锈钢圆筒8的空腔中又增加了卡环组件11，所述的卡环组件11由钢丝11‑1、铰链销11‑2、第一合页11‑3和第二合页11‑4组成，其中铰链销11‑2、第一合页11‑3和第二合页11‑4组成铰链结构，所述的第一合页11‑3的一端嵌入至不锈钢圆筒8中，与不锈钢圆筒8的内壁固定连接，另一端通过铰链销11‑2与第二合页11‑4连接；钢丝11‑1由焊枪上的按钮控制，钢丝11‑1的一端与焊枪上的按钮连接，另一端与第二合页11‑4连接。在按钮被按下后，钢丝11‑1向下松弛，铰链结构开合，第二合页11‑4自由下垂，绕铰链销11‑2转动至竖直状态，整个卡环组件11呈打开状态；在按钮未按下时，钢丝11‑1向上运动，带动铰链结构啮合，第二合页11‑4绕铰链销11‑2转动至水平状态，卡环组件11呈闭合状态，第二合页
11‑4夹持非标螺柱2的光杆部分。卡环组件1在非标螺柱外螺纹安装前、安装中呈开合状态，安装后呈闭合状态，闭合状态下第二合页11‑4夹持非标螺柱2的光杆部分，使非标螺柱2的下端部与上端部同轴。

[0037] 在本实施例中，所述的卡环组件11与不锈钢圆筒8呈垂直均布，且与空腔内的活动块5呈60°交错排列。

[0038] 非标螺柱2的上端部螺纹部分利用活动块5调节其垂直度，下端部的光杆部分利用卡环组件11夹持保证垂直度，不锈钢圆筒8与隔热件1的待焊接区域呈面接触，保证了焊接时整体的垂直度。本发明通过配套工装、不锈钢圆筒8、活动块5、卡环组件11逐级配合，精确调整非标螺柱2与隔热板1的垂直度，实现非标螺柱2的有效焊接，提高焊后接头垂直度和连接强度。优选地，非标螺柱2与隔热板1焊接时，焊接电流为800 A‑850 A，焊接时间30 ms。经过650℃高温拉伸试验测试，此方法所得高温合金螺柱焊接的接头强度可达644 MPa。

[0039] 在本实施例中，所述步骤e中，隔热板1上焊接的非标螺柱2的外螺纹任意位置的垂直度采用镶嵌有衬套13的上盖板3进行检测，上盖板3通孔中镶嵌的衬套13直径为w3，w3＞w1且w3=w1+0.2 mm。在焊接后检测时，首先将衬套13镶嵌于上盖板3的通孔中，然后将上盖板3安装于Z方向支架12上，Z方向支架12由至少两个立柱组成，立柱通过销钉与下模7上的销钉孔连接，所述立柱沿周向设置有弧形的凹槽，并且凹槽沿立柱的高度方向至少分布有三个，所述的凹槽每一个的高度设为2mm，则三个凹槽可分别检测的位置区间为（h1，h1+5）、（h1+4，h1+9）、（h1+8，h1+13），进一步的，可检测非标螺柱外螺纹的位置区间为（h1，h1+13），从而实现非标螺柱外螺纹任意位置垂直度的检测。上盖板3上设置有与立柱的弧形凹槽适配的弧形卡槽，在检测垂直度时，上盖板3的弧形卡槽卡入立柱上的弧形凹槽中，弧形凹槽将上盖板托住。整个Z方向支架12既实现了上盖板3的固定，又保证了上盖板3上衬套13的水平度。若非标螺柱2的外螺纹能通过上盖板3上嵌入的衬套13的通孔而不发生干涉，则非标螺柱2的外螺纹垂直度满足要求，若不能通过衬套孔或与衬套孔发生干涉，则非标螺柱2的外螺纹垂直度不满足要求。非标螺柱2的外螺纹是否与衬套孔发生干涉可以通过肉眼观察以及塞尺等手段实现。

[0040] 实施例2本实施例公开了一种曲面隔热件非标螺柱的焊接及检测方法，本实施例与实施例
1的区别在于，所使用的配套工装的结构不一样，针对曲面隔热件，配套工装的下模7和上盖板3的型面按曲面待焊板材曲率加工，上盖板3在对应非标螺柱位置区域加工有通孔，优选的，通孔孔中心线垂直于曲面待焊板材。

[0041] 进一步地，曲面的隔热件采用液压成形。

[0042] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是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，均落入本发明的保护范围之内。