[發明專利]一種適用于曲面攪拌摩擦焊接的T型自支撐結構

在審

• 申請號: 201811495845.7
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109483079A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 劉杰;何廣忠;閆占奇;李文曉
• 申請（專利權）人: 中車長春軌道客車股份有限公司
• 主分類號: B23K33/00
• 分類號: B23K33/00;B23K20/12
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 田春梅

一種適用于曲面攪拌摩擦焊接的T型自支撐結構涉及曲面金屬結構的攪拌摩擦焊接技術領域，其包括筋板、仿型曲面板及兩個倒角，仿型曲面板的曲率、長度均對應與曲面蒙皮板的曲率、長度相等，仿型曲面板的寬度大于等于攪拌頭的軸肩直徑D；筋板的頂部端面固連在仿型曲面板的內側凹面上，且筋板中心線的延長線經過仿型曲面板的最高點；兩個倒角均與筋板和仿型曲面板固連，倒角的半徑d為筋板的厚度。本發明通過在筋板上增加與曲面蒙皮板內側凹面貼合的仿型曲面板和倒角，大大減少了裝配貼合間隙，倒角使得焊接過程中攪拌頭軸肩下方有足夠的材料支撐，焊接時軸向頂鍛力可以順利的傳遞到筋板處，省去了軸肩下方需要額外工裝支撐背部的復雜性。

技術領域

本發明涉及曲面金屬結構的攪拌摩擦焊接技術領域，具體涉及一種適用于曲面攪拌摩擦焊接的T型自支撐結構。

背景技術

攪拌摩擦焊(FSW)作為一種固相焊接方法，具有焊接接頭成形美觀、綜合力學性能良好、焊接變形小、綠色環保和無需添加焊材等優點，適用于鋁合金、鎂合金、鈦合金、銅合金等金屬材料焊接，因此攪拌摩擦焊在造船、航空、航天及軌道交通等領域獲得了廣泛的推廣和應用。

在曲面T型接頭的焊接上，目前采用的熔焊雙側角接技術，接頭成型差，性能低，不能夠滿足車體連接的需求。

常規攪拌摩擦焊接過程伴隨較大的頂鍛力，一般在300kg-2000kg之間，焊接前需要較小的裝配間隙和錯邊量，因此需要對T型工件背部進行剛性支撐，減少裝配間隙等，但原有的熔焊T型接頭形式不能夠滿足攪拌摩擦焊的裝配及焊接需求，這一現狀限制了攪拌摩擦焊接工藝方法在一些復雜結構件上的應用。現有的解決方法大多集中在改進焊機的功能和優化工裝結構等角度來實現曲面攪拌摩擦焊的應用，其。

如圖1所示，對于將兩個曲面焊接合成為一個曲面蒙皮板1而言，由于曲面蒙皮板1的曲面特性，若采用攪拌摩擦焊進行焊接，其攪拌頭5在焊接過程中施加的頂鍛力，單純依靠支撐筋板2則難以保證兩個曲面的裝配間隙和錯邊量，導致無法滿足攪拌摩擦焊的要求。

發明內容

為了解決曲面蒙皮板由于焊接過程中無法保證兩個曲面的裝配間隙和錯邊量而導致無法使用攪拌摩擦焊進行焊接的技術問題，本發明提供一種適用于曲面攪拌摩擦焊接的T型自支撐結構。

本發明解決技術問題所采取的技術方案如下：

一種適用于曲面攪拌摩擦焊接的T型自支撐結構，其包括筋板、仿型曲面板及兩個倒角，仿型曲面板的曲率與曲面蒙皮板的曲率相等，仿型曲面板的寬度大于等于攪拌頭的軸肩直徑D，仿型曲面板的長度與曲面蒙皮板的長度相等；筋板的頂部端面固連在仿型曲面板的內側凹面上，且筋板中心線的延長線經過仿型曲面板的最高點；兩個倒角固連在筋板與仿型曲面板的連接位置處，且均與筋板和仿型曲面板固連，倒角的半徑d為筋板的厚度。

本發明的有益效果是：通過在筋板上增加與曲面蒙皮板內側凹面弧形貼合的仿型曲面板和倒角，大大減少了裝配貼合間隙，倒角的存在使得焊接過程中攪拌頭軸肩下方有足夠的材料支撐，焊接時軸向頂鍛力可以順利的傳遞到筋板處，實現曲面蒙皮板的背部自支撐，而省去了軸肩下方需要額外工裝支撐背部的復雜性。同時，本發明給出了確定倒角半徑的公式，使得倒角在節約材料的前提下，保證了焊接時攪拌頭軸肩下方材料不會出現塌陷的情況。通過本發明的T型自支撐結構，使得攪拌摩擦焊能夠順利應用在曲面蒙皮板的焊接上，提高了生產效率。

附圖說明

圖1是現有單純采用支撐筋板對曲面蒙皮板進行攪拌摩擦焊的結構示意圖。

圖2是本發明適用于曲面攪拌摩擦焊接的T型自支撐結構的應用結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。