CN103170743A - T型接头的补焊方法 - Google Patents
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Abstract
一种T型接头的补焊方法，该T型接头由水平焊接件和竖直焊接件焊接而成，该补焊方法包括：设置双激光束焊接装置以使其发射的双激光束分别位于竖直焊接件的两侧并且与水平焊接件成预定的入射角度；一对分别位于沿焊接前进方向的双激光束后方的保护气喷嘴同步喷射保护气；一对分别位于沿焊接前进方向的双激光束前方的送丝嘴同步送丝。相比于单激光束无填丝补焊和双激光束无填丝补焊，本发明解决了焊缝成形内凹的形式，较大程度的解决了接头的疲劳性能满足要求；相比于单激光束填丝补焊，本发明使得焊缝成形更均匀化，达到了消除原始焊缝成形缺陷的目的，且焊缝平滑过渡。本发明不仅使焊缝质量得到保证，同时减少了维修成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种T型接头的补焊方法。
背景技术
在飞机机身壁板中存在大量蒙皮-长桁的T型结构，90年代初空中客车公司率先开展了双侧激光同步焊接技术的研究，并对该结构进行了焊接，代替了传统铆接技术对该结构的连接。相比于铆接工艺，双侧激光同步焊接不仅提高了生产效率，而且大大减轻了机身重量，生产成本也得到有效降低，目前这一革新技术已成功应用于空中客车A318\A380等型号机身壁板的加工制造工艺上。
机身壁板T型结构的独特设计使得在双侧激光同步焊接过程中，送丝角度及位置存在很大局限性，大尺寸机身壁板焊接变形易造成焊接路径偏差以及送丝位置扰动等因素导致焊接过程稳定性恶化。由于焊接过程中这些不可避免的问题，易产生未熔合、咬边与塌陷等成形缺陷，降低了T型接头的力学性能，为满足应用条件必须进行焊接返修予以清除。
传统补焊方法主要是焊条电弧焊、钨极氩弧焊、带压焊接、搅拌摩擦焊等方法。经过大量的实践发现，这些方法在大型的蒙皮-长桁的T型结构的实际生产制造过程中都难以有效做到补焊修复缺陷。
发明内容
为了修补经过激光双侧同步焊接而成的大型T型接头的成形缺陷，尤其是铝合金T型接头，本发明提出一种新的补焊方法，该补焊方法操作方便、成本低廉、焊缝成形好且最大程度地保证补焊后的接头强度。
具体地，本发明公开了一种T型接头的补焊方法，该T型接头由水平焊接件和竖直焊接件焊接而成，补焊方法包括：设置双激光束焊接装置以使其发射的双激光束分别位于竖直焊接件的两侧并且与水平焊接件成预定的入射角度；一对分别位于沿焊接前进方向的双激光束后方的保护气喷嘴同步喷射保护气；一对分别位于沿焊接前进方向的双激光束前方的送丝嘴同步送丝。
具体地，该水平焊接件为蒙皮，竖直焊接件为长桁。
优选地，该双激光束的激光功率为1800-2200W，双激光束的入射角度为20°～35°，焊接速度为2～6m/min。
更优选地，该双激光束的激光功率为2200W，双激光束的入射角度为22°，焊接速度为6m/min。
优选地，该送丝嘴的送丝速度为4m/min。
优选地，该保护气的流量为10-20L/min。
更优选地，该保护气为He或Ar。
具体地，该T型接头的材料为铝合金。
本发明具有以下优点：
第一、补焊工艺与正常激光双侧同步焊接所用的设备一致，相对于焊条电弧焊、钨极氩弧焊和带压焊接，其焊接热输入小，产生的焊接变形小；相对于搅拌摩擦焊，T型结构的焊接可操作性灵活。
第二、该补焊方法的普适性强，本发明的补焊方法不仅适用于T型接头的补焊，也适用于十字结构、丁字结构、对接结构、搭接结构等结构的补焊。
通过实际的研究验证，相比于单激光束无填丝补焊和双激光束无填丝补焊，本发明解决了焊缝成形内凹的形式，较大程度的解决了接头的疲劳性能从而满足要求；相比于单激光束填丝补焊，本发明使得焊缝成形更均匀化，达到了消除原始焊缝成形缺陷的目的，且焊缝平滑过渡。本发明不仅使焊缝质量得到保证，同时减少了维修成本。
附图说明
为了解释本发明，将在下文中参考附图描述其示例性实施方式，附图中：
图1为本发明的T型接头的补焊示意图；
图中标记为：
1：蒙皮 2：长桁 3：保护气喷嘴
4：激光束 5：送丝嘴 6：表面成形缺陷
α：激光束入射角度α。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步地说明。
参见图1，其示出了通过补焊修复T型接头双侧激光同步焊接的成形缺陷的方法。首先，将T型接头的表面成形缺陷6处进行焊前清除氧化膜处理；然后，将该T型接头通过夹具固定在工作台上；接着，设置保护气喷嘴3使其位于待发射的激光束4沿焊接方向的正后方，设置送丝嘴5使其位于待发射的激光束4沿焊接方向的正前方；最后，对蒙皮1和桁条2组成的T型接头的表面成形缺陷6处，进行双激光束两侧同步填丝连续焊接。即，补焊时采用双激光束双侧同步焊接，且双侧均同步喷射保护气和同步填丝，这样，表面成形缺陷6处被连续焊接的焊缝所覆盖，从而达到修复效果。
具体地，补焊焊接参数可以设定如下：双激光束的激光功率为1800-2200W，双激光束的入射角度α为20°～35°，焊接速度为2～6m/min。更具体地，该双激光束的激光功率为2200W，双激光束的入射角度为22°，焊接速度为6m/min。较优地，送丝嘴的送丝速度为4m/min。
优选地，补焊时使用保护气，保护气为He或Ar，保护气的气流量为10～20L/min。
本发明中，从补焊焊缝成形角度来看，缺陷应采用填丝补焊方法进行补焊，同时为了保证补焊焊缝完全消除原始焊缝的表面成形缺陷，需要根据缺陷的严重程度以及偏移长桁或者蒙皮位置的大小合理地确定焊接工艺参数。
发明人发现，从补焊焊缝成形角度来看，缺陷应采用填丝补焊方法进行补焊，同时为了保证补焊焊缝的完全消除原始焊缝的成形缺陷，需要根据缺陷的严重程度以及偏移桁条或者蒙皮位置的大小合理地确定焊接工艺参数。
对原始接头和补焊接头(这些补焊接头包括单侧光束无填丝补焊、单侧光束填丝补焊、双侧光束非填丝补焊、双侧光束填丝补焊而形成的补焊接头)进行横向拉伸(沿蒙皮垂直长桁方向)和轴向拉伸(沿蒙皮和长桁方向)试验发现，补焊接头以双侧填丝补焊接头的拉伸强度最高，分别为原始接头的95.8％和89.8％，同时双侧填丝补焊接头的拉伸强度值分布比较均匀。
在此，T型接头的材料为铝合金，然而，本领域的技术人员应当可以理解，本发明所述的方法并不限于铝合金T型接头的补焊，也可以对其他物理化学属性类似于铝合金的其他材料的T型接头依照本方法进行补焊。
虽然在上述实施方式中以蒙皮为水平焊接件并以长桁为竖直焊接件的T型接头为例进行了描述，然而本领域的普通技术人员应当可以了解，本发明还可以应用于其他由水平焊接件和竖直焊接件焊接形成的T型接头。
本发明不以任何方式限制于在说明书和附图中呈现的示例性实施方式。示出以及描述的实施方式(的部分)的所有组合明确地理解为并入该说明书之内并且明确地理解为落入本发明的范围内。而且，在如权利要求书概括的本发明的范围内，很多变形是可能的。此外，不应该将权利要求书中的任何参考标记构造为限制本发明的范围。
Claims (8)
1.一种T型接头的补焊方法，所述T型接头由水平焊接件和竖直焊接件焊接而成，所述补焊方法包括：
设置双激光束焊接装置以使其发射的双激光束分别位于所述竖直焊接件的两侧并且与所述水平焊接件成预定的入射角度；
一对分别位于沿焊接前进方向的双激光束后方的保护气喷嘴同步喷射保护气；
一对分别位于沿焊接前进方向的双激光束前方的送丝嘴同步送丝。
2.根据权利要求1所述的补焊方法，其中，所述水平焊接件为蒙皮，竖直焊接件为长桁。
3.根据权利要求1所述的补焊方法，所述双激光束的激光功率为1800-2200W，双激光束的入射角度为20°～35°，焊接速度为2～6m/min。
4.根据权利要求3所述的补焊方法，其中，所述双激光束的激光功率为2200W，双激光束的入射角度为22°，焊接速度为6m/min。
5.根据权利要求3或4所述的补焊方法，其中，所述送丝嘴的送丝速度为4m/min。
6.根据权利要求3或4所述的补焊方法，其中，所述保护气的流量为10-20L/min。
7.根据权利要求6所述的补焊方法，其中，所述保护气为He或Ar。
8.根据权利要求1-3任一项所述的补焊方法，所述T型接头的材料为铝合金。
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