CN102350584A - 一种气密油箱结构件的摩擦焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种气密油箱结构件的摩擦焊接工艺。将气密油箱内的环形框架设计成中间带腹板的框架，该框架的截面为圆形，油箱蒙皮为钣金件，并冲压成圆筒状。采用筒体与框之间搭接后搅拌摩擦焊，焊接时搅拌头以一定速度高速旋转，焊件在夹具上相对搅拌头做旋转运动，从而实现油箱轴向焊接。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，属于由摩擦产生热的摩擦焊接，特别涉及一种气密油箱结构件的摩擦焊接工艺。
背景技术
航空飞行器的油箱除了需要承受较大的外部载荷外，还需要承受一定的内压，同时又需进行分段供油，油箱内各个隔舱和整个舱体气密性要求高。因此需要采用满足油箱各方面使用要求的成形工艺。采用气密性能好的焊接油箱就成了必然选择。根据油箱特殊使用要求，如油箱内的加强筋和油箱壁之间其厚薄不一致，而采取传统的搅拌摩擦焊，仅是用于平板件对焊的应用；而采用氩弧焊或其它保护焊方式，不能很好的保证实现焊接处的气密性设计要求，而且还易造成焊接后的变形。
发明内容
本发明的目的是，针对上述问题，采用搅拌摩擦焊焊接形式，使油箱在焊接成型后，不仅能承受较大的外部载荷，还需承受较大的内压，同时在焊接后油箱不变形。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，气密油箱结构件的摩擦焊接工艺，将气密油箱内的环形框架设计成中间带腹板的框架，该框架的截面为圆形，油箱蒙皮为钣金件，并冲压成圆筒状，其特征在于，工艺步骤如下：
1)将蒙皮的焊接区域进行化铣，使蒙皮的焊接区域增加厚度5～10mm；
2)焊接前选用试件，并根据试件材料厚度、对焊机的行进速度和搅拌头的转速进行设定；
3)将蒙皮套在框架外面，采用夹具将环形框架和蒙皮夹紧，夹具的压块在焊缝两侧，且两压块之间的距离为13mm～20mm；
4)夹紧后，测量每一道待焊焊缝处的蒙皮与压块的间隙，为0～0.4 mm，局部为0～0.6mm；
5) 根据步骤2试件确定拌头的转速和工件的相对旋转运动的速度；
6)蒙皮和框架在夹具上相对搅拌头绕轴线做相对旋转运动，连续完成整个焊接过程，且在蒙皮与框架间形成焊区；
7)焊缝接头处重叠15mm～25mm，并在匙孔处填料；
8）焊接成型后，将蒙皮表面残余凸台打磨修平。
本发明的优点是，采用筒体蒙皮与框架之间搭接后搅拌摩擦焊，异于传统的母材对接后搅拌摩擦焊。焊接时搅拌头以一定速度高速旋转，焊件在夹具上相对搅拌头做旋转运动，从而实现油箱轴向焊接，对框架与蒙皮环缝采取在搅拌头高速旋转的同时，工件绕轴线做相对旋转运动，使蒙皮与框架触部位固相连接，从而实现框架与蒙皮焊接。
附图说明
图1是本发明的焊接典型剖面结构图。
图中：1、蒙皮，2、框架，3、焊区。
具体实施方式
现结合实施例和附图对本发明作进一步说明，参见图1，气密油箱结构件的摩擦焊接工艺，将气密油箱内的环形框架设计成中间带腹板的框架，该框架的截面为圆形，油箱蒙皮为钣金件，并冲压成圆筒状，其特征在于，工艺步骤如下：
1)将蒙皮1的焊接区域进行化铣，使蒙皮1的焊接区域增加厚度5～10mm；
2)焊接前选用试件，并根据试件材料厚度、对焊机的行进速度和搅拌头的转速进行设定；
3)将蒙皮1套在框架2外面，采用夹具将环形框架2和蒙皮1夹紧，夹具的压块在焊缝两侧，且两压块之间的距离为13mm～20mm；
4)夹紧后，测量每一道待焊焊缝处的蒙皮1与压块的间隙，为0～0.4 mm，局部为0～0.6mm；
5) 根据步骤2试件确定拌头的转速和工件的相对旋转运动的速度；
6)蒙皮1和框架2在夹具上相对搅拌头绕轴线做相对旋转运动，连续完成整个焊接过程，且在蒙皮1与框架2间形成焊区3；
7)焊缝接头处重叠15mm～25mm，并在匙孔处填料；
8）焊接成型后，将蒙皮1表面残余凸台打磨修平。
实施例1：气密油箱结构件的摩擦焊接工艺，采用蒙皮1和框架2之间搭接后搅拌摩擦焊，异于传统的母材对接后搅拌摩擦焊。
将环形框架设计成中间带腹板的框架2，该框截面为圆形，采用机加而成，蒙皮1为钣金件，通过模具冲压成圆筒状。
根据油箱搅拌摩擦焊焊接接头型式，同时为了保证焊接质量，使油箱框架2与蒙皮1（环缝）焊接处形成焊区3，工艺步骤如下：
1)将蒙皮1的焊接区域进行化铣，使蒙皮1的焊接区域增加厚度10mm；
2)焊接前选用试件进行各种参数（试件材料厚度、焊机的行进速度和搅拌头的旋转速度）的设定；
3)将蒙皮1套在框架2外面，采用夹具将环形框架2和蒙皮1夹紧，压块尽量靠近焊缝，由于搅拌头轴肩为φ10㎜，与左右压块间的间隙分别5㎜，为了保证焊接时焊接质量，所以压块之间的距离为20㎜；
4)夹紧后，测量每一道待焊焊缝处的同心度，即蒙皮与压块的间隙，其高低差为0.4mm，局部不超过0.6mm；
5)根据步骤2试件确定拌头的转速和工件的相对旋转运动的速度；
6)蒙皮1和框架2在夹具上相对搅拌头绕轴线做相对旋转运动，连续完成整个焊接过程，且在蒙皮1与框架2间形成焊区3；
7)对于整个焊接过程出现中断时，接头处焊缝重叠20mm，并在匙孔处填料；
8)焊接成型后，将蒙皮1表面残余凸台打磨修平。
实施例2：气密油箱结构件的摩擦焊接工艺，其工艺步骤如下：
1)将蒙皮1的焊接区域进行化铣，使蒙皮1的焊接区域增加厚度8mm；
2)焊接前选用试件进行各种参数（试件材料厚度、焊机的行进速度和搅拌头的旋转速度）的设定；
3)将蒙皮1套在框架2外面，采用夹具将环形框架2和蒙皮1夹紧，压块尽量靠近焊缝，由于搅拌头轴肩为φ10㎜，与左右压块间的间隙分别2.5㎜，为了保证焊接时焊接质量，所以压块之间的距离为15㎜；
4)夹紧后，测量每一道待焊焊缝处的同心度，即蒙皮与压块的间隙，其高低差为0.4mm，局部不超过0.6mm；
5)根据步骤2试件确定拌头的转速和工件的相对旋转运动的速度；
6)蒙皮1和框架2在夹具上相对搅拌头绕轴线做相对旋转运动，连续完成整个焊接过程，且在蒙皮1与框架2间形成焊区3；
7)对于整个焊接过程出现中断时，接头处焊缝重叠15mm，并在匙孔处填料；
8)焊接成型后，将蒙皮1表面残余凸台打磨修平。
由于轴肩高速旋转并对母材-蒙皮1局部的挤压，相当于铣刀作用，会对母材-蒙皮1局部有一定的切削量，通过前期的试验件的测量，该切削量为母材-蒙皮1局部的10%，因此油箱成型后，搅拌摩擦焊后会形成凹槽，母材-蒙皮1局部局部厚度会减小，从而削弱母材-蒙皮1局部的强度。为了不降低母材的实际使用厚度，将母材-蒙皮1局部（搅拌摩擦焊焊接区域）增加了一定的厚度。通过化铣实现母材-蒙皮1局部（一定宽度内）增加厚度。
焊接时搅拌头以一定速度高速旋转，焊件在夹具上相对搅拌头做旋转运动，从而实现油箱轴向焊接。对框架2与蒙皮1环缝采取在搅拌头高速旋转的同时，工件绕轴线做相对旋转运动，使蒙皮1与框架2接触部位固相连接，从而实现框架2与蒙皮1焊接。
Claims (1)
1.气密油箱结构件的摩擦焊接工艺，将气密油箱内的环形框架设计成中间带腹板的框架，该框架的截面为圆形，油箱蒙皮为钣金件，并冲压成圆筒状，其特征在于，工艺步骤如下：
1)将蒙皮(1)的焊接区域进行化铣，使蒙皮(1)的焊接区域增加厚度5～10mm；
2)焊接前选用试件，并根据试件材料厚度、对焊机的行进速度和搅拌头的转速进行设定；
3)将蒙皮(1)套在框架（2）外面，采用夹具将环形框架（2）和蒙皮(1)夹紧，夹具的压块压在焊缝两侧，且两压块之间的距离为13mm～20mm；
4)夹紧后，测量每一道待焊焊缝处的蒙皮(1)与压块间隙，为0～0.4 mm，局部为0～0.6mm；
5) 根据步骤2试件确定拌头的转速和工件的相对旋转运动的速度；
6)蒙皮(1)和框架（2）在夹具上相对搅拌头绕轴线做相对旋转运动，连续完成整个焊接过程，且在蒙皮(1)与框架（2）间形成焊区（3）；
7)焊缝接头处重叠15mm～25mm，并在匙孔处填料；
8）焊接成型后，将蒙皮(1)表面残余凸台打磨修平。
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2011
- 2011-09-30 CN CN2011102932030A patent/CN102350584A/zh active Pending
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