CN106903420A - 小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法 - Google Patents

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尹玉环
崔凡
夏佩云
汤化伟
沈浩然
张聃
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1225—Particular aspects of welding with a non-consumable tool

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Abstract

本发明涉及一种小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法，包括：第一步，盖板与底板装配、定位焊；第二步，制作小直径搅拌工具；第三步，将定位好的雷达面板装夹在工作台面上并进行焊缝轨迹对中模拟；第四步，安装搅拌工具开始焊接。本发明提供的小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法，与现有技术相比，其优点在于：一、通过采用辅助热源与搅拌摩擦焊进行复合，辅助热源先行对被焊材料进行预热，使材料发生软化，更容易进行流动与混合，有利于消除未焊透和弱结合等缺陷；二、在辅助热源条件下，可以采用直径较小的搅拌工具进行焊接，能够有效防止锁底台阶塌陷。

Description

小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接领域，具体是一种小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法。
背景技术
我国复杂结构有源相控阵雷达面板目前正处于研制阶段，一般采用LF5、LF6铝合金作为主体结构材料，采用底板+盖板焊接制造的方式，多为锁底结构接头，采用的主要焊接方法为搅拌摩擦焊。
新型雷达面板多为锁底结构的蛇形水道，具有焊缝密集交错、长度大的特点，为确保冷却水的流量，水道内部用于焊接的锁底台阶一般仅为5mm左右。焊接过程中为防止锁底台阶塌陷，极易发生由于压入深度不足而引起的未焊透、弱结合等问题；而一旦压入深度过大，台阶就会发生塌陷，严重影响焊接质量，因此急需一种更加先进、可靠的焊接方法来弥补传统搅拌摩擦焊在雷达面板锁底结构焊接中的不足，在确保锁底台阶完好的情况下，促进焊接过程中的材料流动与混合，消除未焊透和弱结合等现象，确保军用雷达面板的高质量、高可靠焊接制造，确保我国新型有源相控阵雷达面板的研制进度，为我国武器装备的跨越式发展提供可靠保障。
发明内容
本发明解决的是现有搅拌摩擦焊工艺小台阶结构雷达面板的焊接中容易出现锁底台阶坍塌及未焊透等问题；为解决上述问题，本发明提供了一种小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法，包括如下步骤：
第一步，底板与盖板装配、定位焊；
第二步，制作小直径搅拌工具；
第三步，将定位好的雷达面板装夹在工作台面上并进行焊缝轨迹对中；
第四步，安装搅拌工具开始焊接。
进一步，所述第一步中的装配要求盖板与底板锁底台阶紧密贴合，定位焊点之间距离为20-50mm。
所述雷达面板焊缝均为锁底结构，锁底台阶宽度不超过6mm，焊接厚度不超过15mm。
所述小直径搅拌工具，搅拌针端部直径不超过锁底台阶宽度的50%，轴肩直径不超过焊接厚度的2.5倍。
所述焊接方法为复合搅拌摩擦焊接方法，焊接过程中采用一个辅助热源对被焊工件进行预热，然后再进行搅拌摩擦焊接。
所述辅助热源与搅拌摩擦焊设备进行集成，于搅拌工具之前先行，两者之间距离为30-60mm。
所述辅助热源可以采用激光、TIG电弧、超声。
本发明提供的小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法，与现有技术相比，其优点在于：一、通过采用辅助热源与搅拌摩擦焊进行复合，辅助热源先行对被焊材料进行预热，使材料发生软化，更容易进行流动与混合，有利于消除未焊透和弱结合等缺陷；二、在辅助热源条件下，可以采用直径较小的搅拌工具进行焊接，能够有效防止锁底台阶塌陷。
本发明提供的小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法能够有效地解决小台阶结构雷达面板传统搅拌摩擦焊过程的台阶塌陷、未焊透和弱结合等问题。
附图说明
图1为小台阶结构雷达面板局部结构示意图（底板）；
图2为小台阶结构雷达面板局部结构示意图（盖板）；
图3为本发明小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法示意图；
图中：1为底板、2为锁底台阶、3为盖板、4为小直径搅拌工具、5为轴肩，6为搅拌针，7为辅助热源，8为焊缝。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1至图3，所示，本实施例提供的小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法，包括如下步骤：
第一步，底板1与盖板3装配、定位焊；
第二步，制作小直径搅拌工具4；
第三步，将定位好的雷达面板装夹在工作台面上并进行焊缝轨迹对中；
第四步，安装搅拌工具4开始焊接。
具体为：
第一步，底板1与盖板3装配、定位焊，要求盖板3与底板锁底台阶2紧密贴合，定位焊点之间距离为20-50mm，优选地，定位点之间的距离为30mm；
第二步，制作小直径搅拌工具4，搅拌针5端部直径不超过锁底台阶2宽度的50%，轴肩直径6不超过焊接厚度的2.5倍；
第三步，将定位好的雷达面板装夹在工作台面上并进行焊缝8轨迹对中；
第四步，安装搅拌工具4开始焊接，焊接过程中采用一个辅助热源7对被焊工件进行预热，然后再进行搅拌摩擦焊接。所述辅助热源7与搅拌摩擦焊设备进行集成，于搅拌工具4之前先行，两者之间距离为30-60mm，辅助热源7可以采用激光、TIG电弧、超声等，优选地，辅助热源7与搅拌工具4之间的距离为40mm，采用激光作为辅助热源。
采用传统搅拌摩擦焊接方法，在小台阶结构雷达面板的焊接过程中极易发生台阶塌陷、未焊透或弱结合等焊接问题。采用本发明的焊接方法，以辅助热源增加焊接过程热输入，提高材料的塑形和流动性能，在这种条件下采用小直径搅拌工具一方面能够有效解决台阶塌陷的问题，同时在辅助热源的作用下，能够避免未焊透和弱结合等缺陷，实现小台阶结构雷达面板的高质量焊接。

Claims (7)

1.一种小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，盖板与底板装配、定位焊；
第二步，制作小直径搅拌工具；
第三步，将定位好的雷达面板装夹在工作台面上并进行焊缝轨迹对中；
第四步，安装搅拌工具开始焊接。
2.根据权利要求1所述的小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，所述第一步中的装配要求盖板与底板台阶紧密贴合，定位焊点之间距离为20-50mm。
3.根据权利要求1所述的小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，所述雷达面板焊缝均为锁底结构，锁底台阶宽度≤6mm，焊接厚度≤15mm。
4.根据权利要求1所述的小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，所述小直径搅拌工具的搅拌针端部直径超过锁底台阶的宽度≤50%，轴肩直径超过焊接厚度≤2.5倍。
5.根据权利要求1所述的小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，焊接过程中采用一个辅助热源对被焊工件进行预热，然后再进行搅拌摩擦焊接。
6.根据权利要求5所述的小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，所述辅助热源与搅拌摩擦焊设备进行集成，于搅拌工具之前先行，两者之间距离为30-60mm。
7.根据权利要求5所述的小台阶结构雷达面板的复合搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，所述辅助热源可采用激光、TIG电弧、超声。
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