[發(fā)明專利]一種金屬薄壁件鉚改焊結(jié)構(gòu)的激光噴丸輕量化方法與裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710255955.5
• 申請(qǐng)日: 2017-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN106826248A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永康;楊青天;于秋云;楊智帆;楊豐槐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23P23/04
• 分類號(hào): B23P23/04
• 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: 羅滿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬表面處理及焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬薄壁件鉚改焊結(jié)構(gòu)的激光噴丸輕量化方法。本發(fā)明還涉及一種金屬薄壁件鉚改焊結(jié)構(gòu)的激光噴丸輕量化裝置。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，航空航天業(yè)在國(guó)民生產(chǎn)和生活中起著越來越重要的作用。為了滿足國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的貨運(yùn)客運(yùn)需求，ARJ21、C919、運(yùn)20等飛機(jī)與長(zhǎng)征5號(hào)等火箭相繼完成研發(fā)與服役，相應(yīng)的，航空航天制造業(yè)在國(guó)民生產(chǎn)中占比也越來越大。

航空航天器件中重量的控制是頭等大事，也是影響航空航天器運(yùn)載效率的主要因素。提高航空航天器效率的方法主要有兩種，一是研發(fā)大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，二是對(duì)航空航天器進(jìn)行減重。減重能夠增加軍用飛機(jī)的航程，提高軍機(jī)的載彈量，對(duì)于民用飛機(jī)來說，可以提高載客量，節(jié)約成本等。對(duì)航空航天器減重的方法有材料減重和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減重兩種方法。

選材方面，目前已廣泛采用輕質(zhì)材料，如鈦合金、高強(qiáng)鋁合金、復(fù)合材料等。傳統(tǒng)裝配連接技術(shù)已難以滿足這些先進(jìn)材料的工藝要求，焊接技術(shù)已由原來的輔助制造工藝演變成為飛機(jī)制造中的關(guān)鍵技術(shù)。目前航空航天器件中還存在大量的鉚接結(jié)構(gòu)，將鉚接改成焊接能夠簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效減輕重量。如空中客車A330/A340機(jī)身壁板采用激光雙光束對(duì)稱焊接，取代原有的鉚接密封壁板，減重達(dá)到15％，降低成本15％，同時(shí)提高了壁板的密封性能。

隨著焊接技術(shù)的快速發(fā)展，焊接結(jié)構(gòu)件在航空航天器件中占比越來越大，如焊接結(jié)構(gòu)件在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)零部件總數(shù)中所占比例已超過50％，焊接的工作量已占發(fā)動(dòng)機(jī)制造總工時(shí)的10％左右。雖然焊接技術(shù)，特別是高能束流焊接技術(shù)在航空航天器件減重中起著重要作用，但仍然存在焊接變形和焊縫強(qiáng)度問題，這些問題的存在給航空航天器的正常使用帶來很大的潛在威脅。

因此，如何在減輕金屬薄壁件的重量的基礎(chǔ)上，消除金屬薄壁件焊接結(jié)構(gòu)的焊縫變形，提高焊縫強(qiáng)度，保證零件的尺寸精度，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種金屬薄壁件鉚改焊結(jié)構(gòu)的激光噴丸輕量化方法，能夠通過焊接的方式減輕金屬薄壁件的重量，并且消除焊縫區(qū)殘余拉應(yīng)力，強(qiáng)化焊縫強(qiáng)度，保證零件的尺寸精度。本發(fā)明的另一目的是提供一種金屬薄壁件鉚改焊結(jié)構(gòu)的激光噴丸輕量化裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種金屬薄壁件鉚改焊結(jié)構(gòu)的激光噴丸輕量化方法，包括：

夾持焊接件，并掃描焊縫位置，生成激光處理路徑；

按照所述激光處理路徑對(duì)所述焊縫的兩側(cè)表面進(jìn)行激光噴丸處理。

優(yōu)選地，夾持焊接件時(shí)，使所述焊縫的表面保持水平。

優(yōu)選地，掃描焊縫位置，具體包括：

掃描所述焊縫在空間中的位置，并確定所述焊縫的形狀和厚度。

優(yōu)選地，按照所述激光處理路徑對(duì)所述焊縫的兩側(cè)表面進(jìn)行激光噴丸處理具體包括：

同時(shí)通過兩束激光分別對(duì)所述焊縫的表面和底面按照所述激光處理路徑進(jìn)行激光噴丸處理。

優(yōu)選地，同時(shí)通過兩束激光分別對(duì)所述焊縫的表面和底面按照所述激光處理路徑進(jìn)行激光噴丸處理之前，還包括：

調(diào)整兩束激光在所述焊縫的表面和底面的投影位置，并使兩束激光的焦點(diǎn)在所述焊縫上的投影相同。

優(yōu)選地，調(diào)整兩束激光在所述焊縫的表面和底面的投影位置之后，且在按照所述激光處理路徑對(duì)所述焊縫的兩側(cè)表面進(jìn)行激光噴丸處理之前，還包括：

在所述焊縫的表面和/或底面涂覆用于防止被激光燒灼以及用于提高激光誘導(dǎo)的應(yīng)力波壓力峰值激光噴丸專用貼膜。

優(yōu)選地，對(duì)所述焊縫的兩側(cè)表面進(jìn)行激光噴丸處理之后，還包括：

檢測(cè)所述焊接件的形變分布情況，并判斷形變量是否滿足要求，如果否，則根據(jù)所述焊接件的形變分布情況調(diào)整兩束激光的強(qiáng)度，并繼續(xù)對(duì)所述焊接件的兩側(cè)表面進(jìn)行激光噴丸處理。

本發(fā)明還提供一種金屬薄壁件鉚改焊結(jié)構(gòu)的激光噴丸輕量化裝置，包括用于夾持焊接件的夾持機(jī)器人、用于掃描所述焊接件上的焊縫位置的掃描設(shè)備、與所述掃描設(shè)備信號(hào)連接并用于根據(jù)其掃描結(jié)果生成激光處理路徑的主控機(jī)，以及與所述主控機(jī)信號(hào)連接、用于按照所述激光處理路徑對(duì)所述焊縫的兩側(cè)表面進(jìn)行激光噴丸處理的激光器。

優(yōu)選地，還包括與所述主控機(jī)信號(hào)連接、用于對(duì)所述激光器發(fā)出的激光在所述焊縫上進(jìn)行對(duì)焦的反射鏡。

優(yōu)選地，還包括與所述主控機(jī)信號(hào)連接、用于對(duì)所述焊接件的表面涂覆用于防止被激光燒灼和用于提高激光誘導(dǎo)的應(yīng)力波壓力峰值的激光噴丸專用貼膜的涂覆機(jī)器人。