[發明專利]一種三夾層薄壁搭接結構及其焊接方法

在審

• 申請號: 201611067540.7
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106735846A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 馬子奇;封小松;程怡;李丹;高嘉爽;張婧;張聃
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K33/00
• 代理公司: 上海航天局專利中心31107
• 代理人: 金家山

技術領域

本發明涉及攪拌摩擦焊接技術領域，特別涉及一種三夾層薄壁搭接結構及其焊接方法。

背景技術

攪拌摩擦焊作為一種基于微區鍛造的固相連接方法，已在鋁合金焊接方面取得巨大的成功。但是在薄壁搭接接頭焊接方面，依然不成熟，圖1a為傳統薄壁搭接接頭剖面結構示意圖；圖1b為傳統薄壁搭接接頭搭接后的剖面結構示意圖。參照圖1a以及圖1b，蒙皮11與骨架12之間為平面貼合接觸，將蒙皮11與骨架12焊接以后存在較為嚴重的虛焊，界面成形不良，界面邊緣存在溝槽13等大量致命缺陷，導致焊縫質量不穩定，焊縫強度低，可靠性差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三夾層薄壁搭接結構及其焊接方法，以解決傳統薄壁搭接結構焊接以后存在較為嚴重的虛焊的問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：提供一種三夾層薄壁搭接結構，包括蒙皮和骨架，所述骨架設置一臺階，所述臺階卡入所述蒙皮裝配，使蒙皮一分為二。

進一步地，在三夾層薄壁搭接結構中，所述蒙皮的厚度與臺階界面的邊長相等。

進一步地，在三夾層薄壁搭接結構中，攪拌針長度為2a~3a，攪拌針端部直徑為a~2a，攪拌針錐度為5°~10°，其中，a為所述蒙皮的厚度。

本發明還提供一種三夾層薄壁搭接結構的焊接方法，包括：選用相對應的攪拌工具，對蒙皮和骨架臺階之間的界面進行一次焊接。

進一步地，在三夾層薄壁搭接結構的焊接方法中，所述攪拌工具為攪拌針，所述攪拌針長度為2a~3a，所述攪拌針端部直徑為a~2a，所述攪拌針錐度為5°~10°，其中，a為所述蒙皮的厚度。

本發明提供的三夾層薄壁搭接結構，結構簡單，將常規的蒙皮骨架搭接結構，變為蒙皮-骨架臺階-蒙皮的新薄壁搭接焊接結構，這種新結構消除了常規搭接結構背面溝槽缺陷，提高了搭接焊縫的強度，同時改善蒙皮尺寸的協調性，降低焊接變形，獲得高質量的搭接焊縫。

本發明提供的三夾層薄壁搭接結構的焊接方法，根除虛焊缺陷，改善界面成形，消除溝槽缺陷；提高焊接時的尺寸協調性，降低焊接變形與殘余應力，提高焊縫強度。

附圖說明

下面結合附圖對發明作進一步說明：

圖1a為傳統薄壁搭接接頭剖面結構示意圖；

圖1b為傳統薄壁搭接接頭搭接后的剖面結構示意圖；

圖2a為本發明實施例提供的三夾層薄壁搭接結構剖面結構示意圖；

圖2b為本發明實施例提供的三夾層薄壁搭接結構焊接后的剖面結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的攪拌針的原理結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的三夾層薄壁搭接結構及其焊接方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

本發明的核心思想在于，本發明提供的三夾層薄壁搭接結構，結構簡單，將常規的蒙皮骨架搭接結構，變為蒙皮-骨架臺階-蒙皮的新薄壁搭接焊接結構，這種新結構消除了常規搭接結構背面溝槽缺陷，提高了搭接焊縫的強度，同時改善蒙皮尺寸的協調性，降低焊接變形，獲得高質量的搭接焊縫。本發明提供的三夾層薄壁搭接結構的焊接方法，根除虛焊缺陷，改善界面成形，消除溝槽缺陷；提高焊接時的尺寸協調性，降低焊接變形與殘余應力，提高焊縫強度。

圖2a為本發明實施例提供的三夾層薄壁搭接結構剖面結構示意圖；圖2b為本發明實施例提供的三夾層薄壁搭接結構焊接后的剖面結構示意圖。參照圖2a以及圖2b，本發明實施例提供的提供一種三夾層薄壁搭接結構，包括蒙皮21和骨架22，所述骨架22設置一臺階23，所述臺階23卡入所述蒙皮21裝配，使蒙皮21一分為二。

在本發明實施例中，所述蒙皮21的厚度與臺階23界面的邊長相等。

圖3為本發明實施例提供的攪拌針的原理結構示意圖。攪拌針長度h為2a~3a，攪拌針端部直徑d1=1~2a，攪拌針錐度θ為5~10°，攪拌針根部直徑d2為d1+2h·tanθ，攪拌工具軸肩直徑d3為（d2+3a）~（d2+7a）但不超過骨架寬度c+4a，其中，a為所述蒙皮的厚度，c為骨架寬度。

本發明還提供一種三夾層薄壁搭接結構的焊接方法，包括：選用相對應的攪拌工具，對蒙皮和骨架臺階之間的界面進行一次焊接。攪拌工具為相應的攪拌針。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變形而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。