[發明專利]一種減小T型結構件焊接撓曲變形的預拉伸裝置及方法

有效

• 申請號: 201610378780.2
• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN105921895B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 陶汪;韓冰;陳彥賓
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K26/70
• 分類號: B23K26/70;B23K26/211;B23K26/12;B23K26/142
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 遲芳

技術領域

本發明涉及一種T型結構件的焊接裝置及方法，具體涉及一種減小T型結構件焊接撓曲變形的預拉伸裝置及方法。

背景技術

目前，由長桁和蒙皮構成的T型結構件是大型客機機身壁板的主要結構形式，這種結構目前主要采用傳統的鉚接方法進行連接。鉚接技術作為一種機械連接方式，其工藝簡單，強度穩定可靠，檢查和排除故障容易，特別適用于對安全性能要求極高且需要重復使用的商用客機的制造，但鉚接由于使用大量鉚釘及密封材料導致了機身重量增加，不利于機身輕量化的發展方向。同時，鉚接技術經過長期發展日趨完善，其發展潛力已經基本被充分挖掘，未來雖然還可以在質量上和技術上加以提升，但想要取得較大程度的發展所面臨的難度極高。

20世紀90年代初，德國空客公司聯合歐洲多家激光焊接研究機構和激光焊接設備制造商率先開展了機身壁板雙側激光焊接技術的研究工作來代替傳統的鉚接技術，以期通過制造工藝的改變來實現減輕機身重量的目的。該技術先后被成功應用于空客A318、A380系列飛機下機身壁板的批量化加工制造過程中，實現了減輕機身重量和降低制造成本這兩個最為重要的目標。“基于以上所述，公開號為CN106134313B的專利公開日為2014年2月9日的一種應用于VPPA焊接的預拉伸方法，并公開了一種應用于VPPA焊接的預拉伸方法，公開了第一夾持機構、第二夾持機構、拉伸傳感器、承立柱、待焊接零件、液壓機構和反轉機構，液壓機構設置在承立柱底座平面上，其上設置帶槽道的墊塊，反轉機構通過軸座與承立柱連接固定，第一夾持機構通過旋轉軸與反轉機構的金屬杠桿連接，第二夾持機構與拉力傳感器連接，第一夾持機構、第二夾持機構均為自鎖機構，包含一個夾持塊和兩個楔形塊，夾持塊帶有帶有燕尾槽，楔形塊得到一面為45°斜面安裝于夾持塊的燕尾槽斜面上，楔形塊的另一面帶有尖齒，用于夾緊待焊接零件。該文獻中沒有公開能進行T型結構雙側焊接的裝置和方法，以及沒有公開對焊接件進行水平放置的裝置，沒有公開通過牽引滑塊圓柱定位銷和測量滑塊圓柱定位銷對蒙皮進行局部拉伸固定的裝置和方法。

機身上的長桁-蒙皮T型結構件通常是由鋁合金或鋁鋰合金材料制成，然而這類材料的熱膨脹系數較大，彈性模量較小；此外，雙側激光焊接過程中激光束的高能量密度導致蒙皮和長桁的不均勻受熱，并在焊縫冷卻過程中發生局部收縮變形；加之，T型結構件的剛度較大，局部的收縮形變無法被釋放；以上諸多因素導致了這種長桁-蒙皮焊接后獲得的T型焊接結構件存在明顯的撓曲變形，以撓度d表示，如圖8所示。過大的撓曲變形使機身壁板產生較大殘余裝配應力，影響機身的服役性能，甚至會直接導致機身壁板組件無法安裝。為了消除T型結構件的撓曲變形。通常采用機身噴丸或去應力熱處理的方法，然而，機身噴丸極容易對機身表面造成傷害，同時該方法對工藝參數要求很嚴格；機身去應力熱處理會改變母材的原始熱處理狀態而破壞母材的力學性能。顯然，機身噴丸和去應力熱處理的方法均需要投入大量資金且難以實現，大大增加了飛機的制造成本并降低了生產效率。

如果能夠在雙側激光焊接之前對長桁進行預拉伸變形，將會在焊后顯著減小T型焊接結構的撓曲變形，無需復雜繁瑣的后續矯形處理，降低飛機制造成本并提高生產效率。

發明內容

本發明為解決T型結構件雙側激光焊接后存在撓曲變形，需要采用機身噴丸或去應力熱處理的方法消除撓曲變形的問題，以及現有技術沒有公開通過拉伸滑塊定位銷和測量滑塊定位銷對蒙皮進行局部拉伸固定的裝置和方法，而提出了一種減小T型結構件焊接撓曲變形的預拉伸裝置及方法。