[發明專利]一種帶筋壁板結構靜軸肩攪拌摩擦焊裝置及摩擦焊方法

有效

• 申請號: 201611183655.2
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN108372358B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 趙華夏;欒國紅
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種帶筋壁板結構靜軸肩攪拌摩擦焊裝置，其技術要點在于：前置焊接工位由攪拌針、軸肩、側頂滾輪和定位滾輪組成；后置焊接工位也由攪拌針、軸肩、側頂滾輪和定位滾輪組成，側頂滾輪沿筋條和蒙皮所形成的夾角處滾動，并同時與筋條和蒙皮相貼合；定位滾輪沿筋條的上表面滾動，并卡在筋條上，軸肩的外形與被焊工件的角焊縫相一致，前置焊接工位和后置焊接工位均實現筋板焊接接頭單側角焊縫的靜軸肩攪拌摩擦焊；本發明能夠避免鉚釘連接帶來的密封和減重等問題，解決了熔焊和傳統攪拌摩擦焊的工藝局限提高了結構的整體化程度和綜合性能，解決了筋板結構攪拌摩擦焊接裝夾和定位的難題，降低焊接熱輸入，提高焊接質量和接頭強度。

技術領域

本發明涉及攪拌摩擦焊技術領域，特別是涉及一種帶筋壁板結構靜軸肩攪拌摩擦焊裝置及摩擦焊方法。

背景技術

飛機機身、機翼、進氣道，船舶甲板以及火箭殼體等存在大量的帶筋壁板結構，采用有效的焊接技術替代鉚接實現筋板連接，形成整體壁板結構，具有結構減重、提高材料利用率、提高結構強度、提高密封性、改善氣動性能等優點。

激光焊等熔焊方法可以實現筋板T型接頭的焊接，但對于飛機結構常用的2系、7系等高強鋁合金及鋁鋰合金，熔焊方法難以實現高質量焊接。而現有技術中的攪拌摩擦焊只適用于對接或搭接結構，無法實現T型接頭的焊接。

發明內容

本發明的目的就是解決以上技術中存在的問題，并為此提供一種帶筋壁板結構靜軸肩攪拌摩擦焊裝置及摩擦焊方法。

一種帶筋壁板結構靜軸肩攪拌摩擦焊裝置，包括焊接機頭，焊接機頭內設置有前置焊接工位和后置焊接工位，前置焊接工位和后置焊接工位均實現筋板焊接接頭單側角焊縫的靜軸肩攪拌摩擦焊。

進一步地，前置焊接工位由攪拌針、軸肩、側頂滾輪和定位滾輪組成；后置焊接工位也由攪拌針、軸肩、側頂滾輪和定位滾輪組成。

進一步地，側頂滾輪沿筋條和蒙皮所形成的夾角處滾動，并同時與筋條和蒙皮相貼合；定位滾輪沿筋條的上表面滾動，并卡在筋條上。

進一步地，側頂滾輪與焊接機頭下表面夾角為30度-45度。

進一步地，軸肩的外形與被焊工件的角焊縫相一致。

一種帶筋壁板結構靜軸肩攪拌摩擦焊的摩擦焊方法，

第一步：將內置有攪拌針、軸肩、側頂滾輪、定位滾輪的焊接機頭放置于蒙皮和筋條組合而成的筋板結構上，筋條嵌于焊接機頭的凹槽內；

第二步：前置焊接工位和后置焊接工位的攪拌針收縮至軸肩內，同時軸肩和側頂滾輪向蒙皮和筋條移動，使軸肩和側頂滾輪與蒙皮和筋條的表面緊密貼合；

第三步：前置焊接工位和后置焊接工位的定位滾輪向下移動，卡緊待焊筋條；

第四步：攪拌針旋轉，并沿軸向運動緩慢扎入被焊工件，被焊材料在摩擦熱作用下發生塑化，形成塑性流動區；

第五步：焊接機頭帶動攪拌針、軸肩、側頂滾輪、定位滾輪沿焊縫方向移動，前置焊接工位及后置焊接工位利用攪拌針旋轉產生的摩擦熱分別完成筋板接頭兩側角焊縫的焊接；

第六步：停止攪拌針旋轉，攪拌針沿軸向移動，從被焊工件中抽出，軸肩、側頂滾輪、定位滾輪與被焊工件分離，焊接機頭向上抬起，焊接過程完成。

進一步地，被焊工件為蒙皮與筋條連接而成，焊縫位置為蒙皮與筋條的連接處形成的T型結構的兩側角焊縫。

進一步地，可焊接I型筋和L型筋及T型筋的任一種。

本發明的優點：

1、避免鉚釘連接帶來的密封和減重等問題，解決了熔焊和傳統攪拌摩擦焊的工藝局限；