[發(fā)明專(zhuān)利]用于將加強(qiáng)件摩擦攪拌焊接在飛行器面板上的改善方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310406874.2
• 申請(qǐng)日: 2013-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103658967B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克里斯托夫·米亞勒;帕特里克·利芬;羅曼·德拉艾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 空中客車(chē)營(yíng)運(yùn)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K20/12
• 分類(lèi)號(hào): B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 潘煒;吳煥芳

本發(fā)明提供一種用于將加強(qiáng)件（22）的凸緣（26）線(xiàn)性透明摩擦攪拌焊接（FSW）至用于飛行器的至少一個(gè)面板（24）上的方法，其中，焊縫（90）沿著加強(qiáng)件的所述凸緣（26）形成，并且焊縫在橫截面從加強(qiáng)件凸緣（26）的第一側(cè)邊緣（32a）延伸至相對(duì)的第二側(cè)邊緣（32b）。用于施行以上焊接方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括布置為三角形的三個(gè)焊頭（54a，54b），三個(gè)焊頭中的每一者均包括旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)（66a，66b）和在所述旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)的基部處延伸的肩部（74a，74b）。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及將加強(qiáng)件固定在飛行器面板特別是飛機(jī)面板上。

根據(jù)本發(fā)明涉及的面板可以是機(jī)身面板、翼面面板或者尾翼面板、也或者是形成儲(chǔ)存箱或者起落架艙的一部分的面板、或者任何其他類(lèi)型的面板。

固定至這些面板的加強(qiáng)件可以具體是機(jī)身周向框架、機(jī)身縱向桁架或者加強(qiáng)件、機(jī)翼表面或者尾翼加強(qiáng)桿或者肋狀物、地板橫向構(gòu)件或地板梁等。

背景技術(shù)

在飛行器中加強(qiáng)件至面板上的固定通常通過(guò)鉚接實(shí)現(xiàn)。

為了減少用于固定加強(qiáng)件至對(duì)應(yīng)面板上的時(shí)間和操作成本，設(shè)想了特別地包括所謂的摩擦攪拌焊接技術(shù)的另一技術(shù)。

通常，稱(chēng)為摩擦攪拌焊接(FSW)的技術(shù)已知用于以至少等同于使用常規(guī)鉚釘接合達(dá)到的效率的效率來(lái)制成允許力在所裝配的部件之間傳遞的快速持久的機(jī)械接合。

在圖1中示意性示出的該技術(shù)使用包括至少一個(gè)焊頭10的焊接裝置，該至少一個(gè)焊頭10包括旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)12、和肩部14，該肩部14延伸至旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)12的基部并且具有通常等于該旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)12的平均直徑的2至2.5倍的直徑。

兩個(gè)部件16a、16b的摩擦攪拌焊接涉及在兩個(gè)部件16a、16b之間的接合面18處將旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)12引入至兩個(gè)部件中，直到肩部14與部件16a、16b中的每個(gè)的表面進(jìn)行接觸為止。旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)12至構(gòu)成部件16a、16b的材料中的引入通過(guò)該材料的由于旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)12針對(duì)兩個(gè)部件16a和16b的摩擦產(chǎn)生的熱量而產(chǎn)生的局部軟化而成為可能。在旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)12的周?chē)牟考?6a、16b的材料的面團(tuán)樣狀態(tài)允許該旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)沿著接合面18移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)12的轉(zhuǎn)動(dòng)以及在適當(dāng)?shù)那闆r下肩部14的轉(zhuǎn)動(dòng)引起處于在面團(tuán)樣狀態(tài)的材料的攪拌。

通過(guò)旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)12引起的擠壓和通過(guò)肩部14產(chǎn)生的鍛造效果因此逐漸地導(dǎo)致焊縫的形成。該焊縫表現(xiàn)為兩種材料所共有的由于恢復(fù)再結(jié)晶現(xiàn)象而形成的新金相結(jié)構(gòu)的形式，其中，該金相結(jié)構(gòu)因此保證在冷卻后兩個(gè)部件16a、16b的良好結(jié)合。

如在圖2中示意性地示出的，通過(guò)使用反模板20，反壓力施加在部件16a、16b中的每個(gè)的與焊頭10相反的面上，以抵消通過(guò)旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)12施加的壓力。這種反模板有時(shí)結(jié)合了允許通過(guò)摩擦產(chǎn)生的熱的一部分被移除的冷卻裝置。這通常提高部件在焊接后的機(jī)械特性。這種冷卻裝置表現(xiàn)為例如下述通道21的形式：該通道21結(jié)合在反模板20中并且傳熱流體在通道21中流動(dòng)。

該摩擦攪拌焊接技術(shù)允許實(shí)現(xiàn)所謂的“對(duì)接焊接”，如在圖1和圖2中示出的，在該對(duì)接焊接中，其中，旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)12的軸線(xiàn)局部地平行于要被裝配的部件之間的接合面。

該技術(shù)還允許實(shí)現(xiàn)所謂的“透明焊接”，在該透明焊接中，旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)12的軸線(xiàn)局部地垂直于待裝配的部件之間的接合面。在該情況下，待裝配的部件中的一個(gè)被插入焊頭與待裝配的另一個(gè)部件之間。

摩擦攪拌焊接技術(shù)特別具有在待裝配的部件的組成材料的熔點(diǎn)之下實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，這特別地避免了與經(jīng)常與其他焊接技術(shù)同時(shí)出現(xiàn)的重新固化相關(guān)的問(wèn)題。

該技術(shù)另外提供不需要任何填充物材料和不引起任何污染煙霧散發(fā)的優(yōu)點(diǎn)。

此外，焊接裝置沿著待裝配的部件的接合面移動(dòng)時(shí)的速度可以達(dá)到每分鐘2米，使得該焊接技術(shù)允許使部件快速地并且以降低的成本裝配。

該焊接技術(shù)另外提供高度自動(dòng)化水平的可能性。