一種氣密油箱結構件的摩擦焊接工藝的製作方法
2023-05-08 02:25:56
專利名稱：一種氣密油箱結構件的摩擦焊接工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及焊接技術領域，屬於由摩擦產生熱的摩擦焊接，特別涉及一種氣密油箱結構件的摩擦焊接工藝。
背景技術：
航空飛行器的油箱除了需要承受較大的外部載荷外，還需要承受一定的內壓，同時又需進行分段供油，油箱內各個隔艙和整個艙體氣密性要求高。因此需要採用滿足油箱各方面使用要求的成形工藝。採用氣密性能好的焊接油箱就成了必然選擇。根據油箱特殊使用要求，如油箱內的加強筋和油箱壁之間其厚薄不一致，而採取傳統的攪拌摩擦焊，僅是用於平板件對焊的應用；而採用氬弧焊或其它保護焊方式，不能很好的保證實現焊接處的氣密性設計要求，而且還易造成焊接後的變形。
發明內容
本發明的目的是，針對上述問題，採用攪拌摩擦焊焊接形式，使油箱在焊接成型後，不僅能承受較大的外部載荷，還需承受較大的內壓，同時在焊接後油箱不變形。為實現上述目的，本發明採用以下技術方案，氣密油箱結構件的摩擦焊接工藝，將氣密油箱內的環形框架設計成中間帶腹板的框架，該框架的截面為圓形，油箱蒙皮為鈑金件，並衝壓成圓筒狀，其特徵在於，工藝步驟如下
1)將蒙皮的焊接區域進行化銑，使蒙皮的焊接區域增加厚度5 IOmm ； 2)焊接前選用試件，並根據試件材料厚度、對焊機的行進速度和攪拌頭的轉速進行設
定；
3)將蒙皮套在框架外面，採用夾具將環形框架和蒙皮夾緊，夾具的壓塊在焊縫兩側，且兩壓塊之間的距離為13mm 20mm ；
4)夾緊後，測量每一道待焊焊縫處的蒙皮與壓塊的間隙，為0 0.4mm，局部為0 0. 6mm ；
5)根據步驟2試件確定拌頭的轉速和工件的相對旋轉運動的速度；
6)蒙皮和框架在夾具上相對攪拌頭繞軸線做相對旋轉運動，連續完成整個焊接過程， 且在蒙皮與框架間形成焊區；
7)焊縫接頭處重疊15mm 25mm，並在匙孔處填料； 8 )焊接成型後，將蒙皮表面殘餘凸臺打磨修平。本發明的優點是，採用筒體蒙皮與框架之間搭接後攪拌摩擦焊，異於傳統的母材對接後攪拌摩擦焊。焊接時攪拌頭以一定速度高速旋轉，焊件在夾具上相對攪拌頭做旋轉運動，從而實現油箱軸向焊接，對框架與蒙皮環縫採取在攪拌頭高速旋轉的同時，工件繞軸線做相對旋轉運動，使蒙皮與框架觸部位固相連接，從而實現框架與蒙皮焊接。
圖1是本發明的焊接典型剖面結構圖。圖中1、蒙皮，2、框架，3、焊區。
具體實施例方式現結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，參見圖1，氣密油箱結構件的摩擦焊接工藝，將氣密油箱內的環形框架設計成中間帶腹板的框架，該框架的截面為圓形，油箱蒙皮為鈑金件，並衝壓成圓筒狀，其特徵在於，工藝步驟如下
1)將蒙皮1的焊接區域進行化銑，使蒙皮1的焊接區域增加厚度5 IOmm；
2)焊接前選用試件，並根據試件材料厚度、對焊機的行進速度和攪拌頭的轉速進行設
定；
3)將蒙皮1套在框架2外面，採用夾具將環形框架2和蒙皮1夾緊，夾具的壓塊在焊縫兩側，且兩壓塊之間的距離為13mm 20mm ；
4)夾緊後，測量每一道待焊焊縫處的蒙皮1與壓塊的間隙，為0 0.4 mm，局部為0 0. 6mm ；
5)根據步驟2試件確定拌頭的轉速和工件的相對旋轉運動的速度；
6)蒙皮1和框架2在夾具上相對攪拌頭繞軸線做相對旋轉運動，連續完成整個焊接過程，且在蒙皮1與框架2間形成焊區3 ；
7)焊縫接頭處重疊15mm 25mm，並在匙孔處填料；
8)焊接成型後，將蒙皮1表面殘餘凸臺打磨修平。實施例1 氣密油箱結構件的摩擦焊接工藝，採用蒙皮1和框架2之間搭接後攪拌摩擦焊，異於傳統的母材對接後攪拌摩擦焊。將環形框架設計成中間帶腹板的框架2，該框截面為圓形，採用機加而成，蒙皮1 為鈑金件，通過模具衝壓成圓筒狀。根據油箱攪拌摩擦焊焊接接頭型式，同時為了保證焊接質量，使油箱框架2與蒙皮1 (環縫)焊接處形成焊區3，工藝步驟如下
1)將蒙皮1的焊接區域進行化銑，使蒙皮1的焊接區域增加厚度IOmm ； 2)焊接前選用試件進行各種參數(試件材料厚度、焊機的行進速度和攪拌頭的旋轉速度)的設定；
3)將蒙皮1套在框架2外面，採用夾具將環形框架2和蒙皮1夾緊，壓塊儘量靠近焊縫，由於攪拌頭軸肩為Φ 10 mm,與左右壓塊間的間隙分別5 mm，為了保證焊接時焊接質量， 所以壓塊之間的距離為20 mm ；
4)夾緊後，測量每一道待焊焊縫處的同心度，即蒙皮與壓塊的間隙，其高低差為 0. 4mm,局部不超過0. 6mm ；
5)根據步驟2試件確定拌頭的轉速和工件的相對旋轉運動的速度；
6)蒙皮1和框架2在夾具上相對攪拌頭繞軸線做相對旋轉運動，連續完成整個焊接過程，且在蒙皮1與框架2間形成焊區3 ；
7)對於整個焊接過程出現中斷時，接頭處焊縫重疊20mm，並在匙孔處填料； 8)焊接成型後，將蒙皮1表面殘餘凸臺打磨修平。實施例2 氣密油箱結構件的摩擦焊接工藝，其工藝步驟如下1)將蒙皮1的焊接區域進行化銑，使蒙皮1的焊接區域增加厚度8mm ； 2)焊接前選用試件進行各種參數(試件材料厚度、焊機的行進速度和攪拌頭的旋轉速度)的設定；
3)將蒙皮1套在框架2外面，採用夾具將環形框架2和蒙皮1夾緊，壓塊儘量靠近焊縫， 由於攪拌頭軸肩為Φ 10 mm，與左右壓塊間的間隙分別2. 5mm，為了保證焊接時焊接質量，所以壓塊之間的距離為15 mm;
4)夾緊後，測量每一道待焊焊縫處的同心度，即蒙皮與壓塊的間隙，其高低差為 0. 4mm,局部不超過0. 6mm ；
5)根據步驟2試件確定拌頭的轉速和工件的相對旋轉運動的速度；
6)蒙皮1和框架2在夾具上相對攪拌頭繞軸線做相對旋轉運動，連續完成整個焊接過程，且在蒙皮1與框架2間形成焊區3 ；
7)對於整個焊接過程出現中斷時，接頭處焊縫重疊15mm，並在匙孔處填料；
8)焊接成型後，將蒙皮1表面殘餘凸臺打磨修平。由於軸肩高速旋轉並對母材-蒙皮1局部的擠壓，相當於銑刀作用，會對母材-蒙皮1局部有一定的切削量，通過前期的試驗件的測量，該切削量為母材-蒙皮1局部的10%， 因此油箱成型後，攪拌摩擦焊後會形成凹槽，母材-蒙皮1局部局部厚度會減小，從而削弱母材-蒙皮1局部的強度。為了不降低母材的實際使用厚度，將母材-蒙皮1局部(攪拌摩擦焊焊接區域)增加了一定的厚度。通過化銑實現母材-蒙皮1局部(一定寬度內)增加厚度。焊接時攪拌頭以一定速度高速旋轉，焊件在夾具上相對攪拌頭做旋轉運動，從而實現油箱軸向焊接。對框架2與蒙皮1環縫採取在攪拌頭高速旋轉的同時，工件繞軸線做相對旋轉運動，使蒙皮1與框架2接觸部位固相連接，從而實現框架2與蒙皮1焊接。
權利要求
1.氣密油箱結構件的摩擦焊接工藝，將氣密油箱內的環形框架設計成中間帶腹板的框架，該框架的截面為圓形，油箱蒙皮為鈑金件，並衝壓成圓筒狀，其特徵在於，工藝步驟如下1)將蒙皮⑴的焊接區域進行化銑，使蒙皮⑴的焊接區域增加厚度5 IOmm ； 2)焊接前選用試件，並根據試件材料厚度、對焊機的行進速度和攪拌頭的轉速進行設定；3)將蒙皮(1)套在框架(2)外面，採用夾具將環形框架(2)和蒙皮(1)夾緊，夾具的壓塊壓在焊縫兩側，且兩壓塊之間的距離為13mm 20mm ；4)夾緊後，測量每一道待焊焊縫處的蒙皮(1)與壓塊間隙，為0 0.4 mm，局部為0 0. 6mm ；5)根據步驟2試件確定拌頭的轉速和工件的相對旋轉運動的速度；6)蒙皮(1)和框架(2)在夾具上相對攪拌頭繞軸線做相對旋轉運動，連續完成整個焊接過程，且在蒙皮(1)與框架(2)間形成焊區(3)；7)焊縫接頭處重疊15mm 25mm，並在匙孔處填料；8)焊接成型後，將蒙皮(1)表面殘餘凸臺打磨修平。
全文摘要
本發明公開一種氣密油箱結構件的摩擦焊接工藝。將氣密油箱內的環形框架設計成中間帶腹板的框架，該框架的截面為圓形，油箱蒙皮為鈑金件，並衝壓成圓筒狀。採用筒體與框之間搭接後攪拌摩擦焊，焊接時攪拌頭以一定速度高速旋轉，焊件在夾具上相對攪拌頭做旋轉運動，從而實現油箱軸向焊接。
文檔編號B23K20/12GK102350584SQ20111029320
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者劉慧慧, 孫啟星, 梁可人, 毛端華, 潘海華, 王再玉, 蔣若冰, 黃海龍 申請人:江西洪都航空工業集團有限責任公司