[發(fā)明專利]基于冷-熱拉伸的攪拌摩擦薄板膠焊方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010411577.7
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111438434B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫朝海;姬書得
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

一種基于冷?熱拉伸的攪拌摩擦薄板膠焊方法，屬于攪拌摩擦焊領(lǐng)域。該方法基于冷?熱拉伸焊接夾具實(shí)現(xiàn)攪拌摩擦膠焊。首先，在對應(yīng)冷?熱拉伸焊接夾具上插入相應(yīng)的冷?熱塊，將待焊的上板和下板疊放在一起，兩板之間涂有膠層，涂膠后放置于冷?熱拉伸焊接夾具中。其次，將冷?熱拉伸焊接夾具放置于攪拌摩擦焊機(jī)工作臺上，設(shè)置焊接參數(shù)進(jìn)行焊接。最后，焊接完成后，熱塊持續(xù)施加0～1000s的10～200℃的輔熱，對膠層進(jìn)行固化的同時(shí)降低焊縫應(yīng)力，取下焊接板材并去除殘膠，完成焊接。本發(fā)明能夠提高零件的裝配精度；在焊接預(yù)先在焊縫中制備壓應(yīng)力來緩和焊接過程中的拉應(yīng)力，達(dá)到減小焊接變形的目的；安裝時(shí)不需要對應(yīng)正負(fù)極，安裝便捷；使用方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種攪拌摩擦焊領(lǐng)域，尤其涉及一種基于冷-熱拉伸的攪拌摩擦薄板膠焊方法。

技術(shù)背景

航空航天技術(shù)的發(fā)展水平是國家科技進(jìn)步的重要標(biāo)志。航空材料連接技術(shù)是影響航空航天工業(yè)發(fā)展的因素之一。飛機(jī)蒙皮等薄板結(jié)構(gòu)大多采用機(jī)械鉚接的方式進(jìn)行連接。但是，鉚接所使用的鉚釘將會增加連接接頭的重量，從而增加飛行器飛行的負(fù)擔(dān)。使用傳統(tǒng)熔化焊對薄板結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時(shí)，焊接過程中較大的熱輸入會使薄板材料產(chǎn)生的翹曲等變形加劇，不利于薄壁結(jié)構(gòu)的裝配精度。

攪拌摩擦焊作為一種先進(jìn)的連接技術(shù)，具有連接強(qiáng)度高、焊接溫度低和焊接應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。采用攪拌摩擦焊對薄板進(jìn)行焊接時(shí)，焊接溫度較低、板材變形較小，然而對于薄壁結(jié)構(gòu)的焊后變形仍較突出。同時(shí)，在攪拌摩擦搭接焊時(shí)焊接接頭密封性較差，不利于在密封性要求過高的條件下使用。為此，眾多學(xué)者提出了一種攪拌摩擦膠焊的方式來彌補(bǔ)攪拌摩擦焊搭接接頭密封性較差的問題。常規(guī)攪拌摩擦膠焊采用先焊接再封膠最后對膠層進(jìn)行固化的流程。這增加了攪拌摩擦膠焊的工序，影響攪拌摩擦膠焊的使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

為解決傳統(tǒng)攪拌摩擦焊密封性差、薄板焊接翹曲問題，本發(fā)明提出了一種基于冷-熱拉伸的攪拌摩擦薄板膠焊方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于冷-熱拉伸的攪拌摩擦薄板膠焊方法，基于冷-熱拉伸焊接夾具實(shí)現(xiàn)攪拌摩擦膠焊。

所述冷-熱拉伸焊接夾具包括上下夾具兩部分，上、下夾具2、8將待焊板材裝夾在中間，上夾具2開槽露出待焊區(qū)域，開槽處用于通過攪拌頭1。在上、下夾具2、8接觸待焊板材的整個(gè)表面裝有冷-熱塊(下夾具表面冷-熱塊7、上夾具表面冷-熱塊9)。

所述冷-熱塊通過五孔定位的方式裝于夾具內(nèi)壁之上，冷-熱塊下表面裝有1～20個(gè)應(yīng)變片，以便測量焊接過程中板材變形產(chǎn)生的壓力。冷-熱塊采用兩正極，兩負(fù)極相對安裝的供電方式，該方式可以在冷-熱塊安裝時(shí)不再區(qū)分安裝方向(兩個(gè)正極，兩個(gè)負(fù)極，這樣避免旋轉(zhuǎn)一定角度而不能直徑插入的問題)。在冷-熱塊工作表面12的正下方設(shè)有分段式插頭10、電源正極11、電源負(fù)極14、電源正極16、電源負(fù)極17；所述分段式插頭10上方分段，分別對應(yīng)不同的應(yīng)變片13正負(fù)接線，分段式插頭10下方設(shè)有鎖緊凹槽15。安裝后，冷-熱塊對應(yīng)的插孔里設(shè)有彈簧壓片19，冷-熱塊插入后，彈簧壓片19扣緊冷-熱塊對應(yīng)的凹槽進(jìn)行鎖緊。

所述冷-熱塊分為冷塊和熱塊兩種。冷塊的工作表面裝有半導(dǎo)體制冷片，將半導(dǎo)體制冷片冷面朝向工作表面，熱面緊貼冷塊的塊體，從而便于半導(dǎo)體制冷塊的散熱。所述熱塊的工作表面裝有電阻絲。

進(jìn)一步的，冷-熱塊工作表面可以采用正方形、等邊三角形等不同的形狀，且工作表面可作成不同曲率的弧形，以適應(yīng)不同的待焊板材的形狀。

一種基于冷-熱拉伸的攪拌摩擦薄板膠焊方法，包括以下步驟：

步驟一：在對應(yīng)冷-熱拉伸焊接夾具上插入相應(yīng)的冷-熱塊。該插入方式可以分為：上冷下熱(上夾具2裝冷塊，下夾具8裝熱塊)、上熱下冷(上夾具2裝熱塊，下夾具8裝冷塊)和冷熱混合(上、下夾具2、8表面均相間插入冷-熱塊)三種方式。特別地，冷熱快可鋪滿整個(gè)夾具表面，也可以只安裝在焊縫周圍。