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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