大型薄壁圆筒类结构件焊缝测量系统开发

摘要

搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接方法，具有焊后接头力学性能优越、成本低、效率高、环保无污染、应用范围广等优点。鉴于这些优势，相比预处理时间长、焊接施工难度大的传统TIG焊接方法，火箭贮箱与箱底之间的环缝焊接采用搅拌摩擦焊的方法则可以提高工艺的稳定性和焊接质量。为了保证搅拌摩擦焊的质量，贮箱和箱底的装配质量就要达到一定的精度。因此，在贮箱环缝进行搅拌摩擦焊前，就必须对环缝的阶差和间隙进行测量，以确定环缝是否合格。
　　火箭贮箱等大型铝合金构件直径大、壁厚薄，是弱刚性部件。焊接前，需采用在线测量的方法对环缝进行测量。测量时，要保证测量结果与位置具有对应关系。因此在测量后，就可以对不合格的地方进行调整直到其合格为止。这样可以有效保证装配质量进而提高焊接质量。本文基于上述工程实际需求，结合现有的硬件和LabVIEW虚拟仪器软件，开发了一套焊缝测量系统。测量采用激光视觉传感的方法，具有测量精度高、灵敏度高和抗电磁干扰能力强等优点。该系统可以测量环缝处的阶差和间隙，测量结果与位置具有对应好关系，并具有超差报警、测量结果保存与打印等功能。经过实验验证，以上功能都可以实现。最后，设计了一个焊缝调整装置。该装置具有定位支撑贮箱和对焊缝不合格的地方进行调整的功能，并利用Autodesk Inventor软件对该装置进行了仿真和有限元分析。
　　实验结果表明，该焊缝测量系统可以完成焊缝的测量任务，具有一定的实用性。所设计的焊缝调整装置在焊接力的作用下应力和应变可以满足要求。