本发明涉及航天航空制造，具体地，涉及一种铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正方法和系统。
背景技术：
1、铝合金筒段是航天航空飞行器舱体的主要结构组成，通常由一块或多块铝合金平板经弯曲成形、焊接拼合完成制造，例如，高速飞行器舱体常通过一块平板整体滚弯成筒形件，再将筒形件合口部位纵向焊接拼合制成。铝合金筒段纵向焊接过程中，其纵向焊缝区域及焊缝周边热影响区域不可避免发生焊接热变形，对于航天航空飞行器而言，由于其筒段壁厚往往很薄，结构抵御焊接变形的能力不足，焊接变形往往很大，且主要体现为内凹变形，严重影响筒段型面精度，必须对筒段纵向焊接变形进行校正才能达到精度要求。
2、目前，筒段纵向焊接变形的校正大多采用人工锤敲校形的方法，其主要依靠经验丰富的工人手持金属锤对纵向焊接变形区域逐段进行敲击，使区域逐段依次发生塑性变形，来逐渐达到精度要求。这种校形方法存在作业耗时长、劳动强度大，校形精度稳定性不足等问题，更为严重的是，筒段焊缝区域被敲裂的情况时有发生。
3、专利文献(申请号cn202211731206.2)公开了一种大径厚比铝合金内筋筒段高性能成形方法，该专利将旋压成形的带筋筒坯借助内撑模具预先胀形一定变形量，再放入热处理炉中时效处理，去除应力，进而校正筒坯变形，然而该专利校形过程需要投入一套整体内撑模具，耗费成本高，且铝合金时效处理时长一般在15小时以上，耗时很长，难以满足批量筒段校形需求。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正方法和系统。
2、根据本发明提供的铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正方法，包括：
3、步骤1：测量铝合金筒段纵向焊接变形区域的宽度；
4、步骤2：采用三点压弯方法，利用压弯加载模具将所测纵向焊接变形区域型面压弯至目标曲率；
5、步骤3：使用大功率激光器发射激光束，按预设离焦量、预设功率对压弯后的纵向焊接变形区域沿纵向进行正、反向往复多道次变速扫描；
6、步骤4：扫描结束，待纵向焊接变形区域冷却至室温便进行压弯卸载，完成对纵向焊接变形区域的变形校正；
7、步骤5：重复执行步骤1至步骤4，对铝合金筒段其余纵向焊接变形区域依次完成变形校正。
8、优选地，压弯加载模具长度为600mm，纵向焊缝2长度500mm；压弯加载模具的宽度为10mm，纵向焊缝宽度为4mm；
9、压弯前，使得压弯加载模具上两端的两个压弯支撑模具的跨距等于纵向焊接变形区域的宽度；
10、所述压弯加载模具采用软金属制造，其长度大于纵向焊缝长度，宽度为纵向焊缝宽度的2～3倍。
11、优选地，激光束的离焦量按激光束辐照到纵向焊接变形区域表面时形成光斑直径为纵向焊缝宽度的2～3倍时的离焦量进行设定；激光束的功率按激光束扫描纵向焊缝表面时最高温度达到300℃～350℃进行设定；激光束正、反向往复变速扫描道次数根据铝合金筒段上纵向焊缝的宽度、壁厚进行设定；以正向、反向来回变速扫描一轮计为1道次，往复扫描道次数大于等于纵向焊缝宽度与壁厚之比值；
12、激光束往复变速扫描规则为：激光束正向或反向扫描纵向焊接变形区域两端部时的扫描速度均快于扫描纵向焊接变形区域中部时的扫描速度，即激光束沿正向或反向扫描时，均按照快速-慢速-快速扫描；通过开展铝合金筒段纵向激光扫描温度场数值模拟，确定具体的速度变化取值，使激光扫描过程中筒段表面最高温度保持一致。
13、优选地，铝合金筒段直径为300mm、长度为500mm、壁厚为3mm，采用铝合金平板整体滚弯成筒形，再对滚弯后的合口纵缝进行激光焊接制成，纵向焊接变形区域宽度为30mm。
14、优选地，使用大功率激光器发射激光束，按照离焦量330mm、功率4000w对压弯后的纵向焊接变形区域沿纵向进行正向、反向往复2道次变速扫描；激光束扫描过程，其在纵向焊接变形区域表面辐照形成的移动激光光斑的直径为10mm；通过开展铝合金筒段纵向激光扫描温度场数值模拟，确定将激光束扫描纵向焊接变形区域两端部100mm范围时的扫描速度设置为15mm/s，扫描纵向焊接变形区域中部300mm范围时的扫描速度设置为10mm/s，整个正向或反向扫描过程，筒段表面最高温度始终保持在330～340℃。
15、根据本发明提供的铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正系统，包括：
16、模块m1：测量铝合金筒段纵向焊接变形区域的宽度；
17、模块m2：采用三点压弯方法，利用压弯加载模具将所测纵向焊接变形区域型面压弯至目标曲率；
18、模块m3：使用大功率激光器发射激光束，按预设离焦量、预设功率对压弯后的纵向焊接变形区域沿纵向进行正、反向往复多道次变速扫描；
19、模块m4：扫描结束，待纵向焊接变形区域冷却至室温便进行压弯卸载，完成对纵向焊接变形区域的变形校正；
20、模块m5：重复运行模块m1至模块m4，对铝合金筒段其余纵向焊接变形区域依次完成变形校正。
21、优选地，压弯加载模具长度为600mm，纵向焊缝2长度500mm；压弯加载模具的宽度为10mm，纵向焊缝宽度为4mm；
22、压弯前，使得压弯加载模具上两端的两个压弯支撑模具的跨距等于纵向焊接变形区域的宽度；
23、所述压弯加载模具采用软金属制造，其长度大于纵向焊缝长度，宽度为纵向焊缝宽度的2～3倍。
24、优选地，激光束的离焦量按激光束辐照到纵向焊接变形区域表面时形成光斑直径为纵向焊缝宽度的2～3倍时的离焦量进行设定；激光束的功率按激光束扫描纵向焊缝表面时最高温度达到300℃～350℃进行设定；激光束正、反向往复变速扫描道次数根据铝合金筒段上纵向焊缝的宽度、壁厚进行设定；以正向、反向来回变速扫描一轮计为1道次，往复扫描道次数大于等于纵向焊缝宽度与壁厚之比值；
25、激光束往复变速扫描规则为：激光束正向或反向扫描纵向焊接变形区域两端部时的扫描速度均快于扫描纵向焊接变形区域中部时的扫描速度，即激光束沿正向或反向扫描时，均按照快速-慢速-快速扫描；通过开展铝合金筒段纵向激光扫描温度场数值模拟，确定具体的速度变化取值，使激光扫描过程中筒段表面最高温度保持一致。
26、优选地，铝合金筒段直径为300mm、长度为500mm、壁厚为3mm，采用铝合金平板整体滚弯成筒形，再对滚弯后的合口纵缝进行激光焊接制成，纵向焊接变形区域宽度为30mm。
27、优选地，使用大功率激光器发射激光束，按照离焦量330mm、功率4000w对压弯后的纵向焊接变形区域沿纵向进行正向、反向往复2道次变速扫描；激光束扫描过程，其在纵向焊接变形区域表面辐照形成的移动激光光斑的直径为10mm；通过开展铝合金筒段纵向激光扫描温度场数值模拟，确定将激光束扫描纵向焊接变形区域两端部100mm范围时的扫描速度设置为15mm/s，扫描纵向焊接变形区域中部300mm范围时的扫描速度设置为10mm/s，整个正向或反向扫描过程，筒段表面最高温度始终保持在330～340℃。
28、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
29、(1)与人工锤敲校正方法相比，本发明提供的预应力激光弯曲校正方法自动化程度高、作业劳动强度低，校形精度高且稳定，能够避免锤敲冲击可能导致的焊缝区域开裂问题；
30、(2)与胀形-时效校正方法相比，本发明提供的预应力激光弯曲校正方法无需投入专用的整体模具，耗费成本少，且变形校正时主要涉及预压弯加载、激光扫描校正、冷却等过程，耗时比长时间保温时效要少得多，筒段纵向焊接变形的校正效率能够成倍提升。
1.一种铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正方法，其特征在于，压弯加载模具长度为600mm，纵向焊缝2长度500mm；压弯加载模具的宽度为10mm，纵向焊缝宽度为4mm；
3.根据权利要求1所述的铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正方法，其特征在于，激光束的离焦量按激光束辐照到纵向焊接变形区域表面时形成光斑直径为纵向焊缝宽度的2～3倍时的离焦量进行设定；激光束的功率按激光束扫描纵向焊缝表面时最高温度达到300℃～350℃进行设定；激光束正、反向往复变速扫描道次数根据铝合金筒段上纵向焊缝的宽度、壁厚进行设定；以正向、反向来回变速扫描一轮计为1道次，往复扫描道次数大于等于纵向焊缝宽度与壁厚之比值；
4.根据权利要求1所述的铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正方法，其特征在于，铝合金筒段直径为300mm、长度为500mm、壁厚为3mm，采用铝合金平板整体滚弯成筒形，再对滚弯后的合口纵缝进行激光焊接制成，纵向焊接变形区域宽度为30mm。
5.根据权利要求3所述的铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正方法，其特征在于，使用大功率激光器发射激光束，按照离焦量330mm、功率4000w对压弯后的纵向焊接变形区域沿纵向进行正向、反向往复2道次变速扫描；激光束扫描过程，其在纵向焊接变形区域表面辐照形成的移动激光光斑的直径为10mm；通过开展铝合金筒段纵向激光扫描温度场数值模拟，确定将激光束扫描纵向焊接变形区域两端部100mm范围时的扫描速度设置为15mm/s，扫描纵向焊接变形区域中部300mm范围时的扫描速度设置为10mm/s，整个正向或反向扫描过程，筒段表面最高温度始终保持在330～340℃。
6.一种铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正系统，其特征在于，压弯加载模具长度为600mm，纵向焊缝2长度500mm；压弯加载模具的宽度为10mm，纵向焊缝宽度为4mm；
8.根据权利要求6所述的铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正系统，其特征在于，激光束的离焦量按激光束辐照到纵向焊接变形区域表面时形成光斑直径为纵向焊缝宽度的2～3倍时的离焦量进行设定；激光束的功率按激光束扫描纵向焊缝表面时最高温度达到300℃～350℃进行设定；激光束正、反向往复变速扫描道次数根据铝合金筒段上纵向焊缝的宽度、壁厚进行设定；以正向、反向来回变速扫描一轮计为1道次，往复扫描道次数大于等于纵向焊缝宽度与壁厚之比值；
9.根据权利要求6所述的铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正系统，其特征在于，铝合金筒段直径为300mm、长度为500mm、壁厚为3mm，采用铝合金平板整体滚弯成筒形，再对滚弯后的合口纵缝进行激光焊接制成，纵向焊接变形区域宽度为30mm。
10.根据权利要求8所述的铝合金筒段纵向焊接变形预应力激光弯曲校正系统，其特征在于，使用大功率激光器发射激光束，按照离焦量330mm、功率4000w对压弯后的纵向焊接变形区域沿纵向进行正向、反向往复2道次变速扫描；激光束扫描过程，其在纵向焊接变形区域表面辐照形成的移动激光光斑的直径为10mm；通过开展铝合金筒段纵向激光扫描温度场数值模拟，确定将激光束扫描纵向焊接变形区域两端部100mm范围时的扫描速度设置为15mm/s，扫描纵向焊接变形区域中部300mm范围时的扫描速度设置为10mm/s，整个正向或反向扫描过程，筒段表面最高温度始终保持在330～340℃。
