CN108526678A - 一种z型焊缝的搅拌摩擦焊接工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于搅拌摩擦焊在航空制造领域的工程应用，涉及到一种Z型焊缝的搅拌摩擦焊接工艺方法。本发明的工艺流程包括增加焊接工艺余量、焊接和切除焊接工艺余量等步骤。本发明将搅拌摩擦焊的起焊和收焊位置放在焊接工艺余量上，克服Z型焊缝应用搅拌摩擦焊技术时起焊和收焊存在的不足，满足零件生产的要求。本工艺方法简单实用、易操作，且不增加零件加工的经济成本。焊接可达性好，便于工装对零件进行装夹。

Description

一种Z型焊缝的搅拌摩擦焊接工艺方法
技术领域
本发明属于搅拌摩擦焊在航空制造领域的工程应用，涉及到一种Z型焊缝的搅拌摩擦焊接工艺方法。
背景技术
搅拌摩擦焊作为一项新型焊接技术，可以替代熔焊解决铝合金、镁合金等航空金属材料的难以焊接的问题，并且具有接头性能优良，焊接接头无裂纹、无气孔、无收缩等缺陷；焊接过程中无飞溅、无烟尘、无辐射、绿色环保；焊后零件的残余应力和变形小，因此搅拌摩擦焊技术在航空制造领域得到大量的工程应用。但搅拌摩擦焊技术也存在限制性。首先，在焊缝的起焊位置的接头性能不稳定，不能满足焊缝的力学性能要求；其次，搅拌摩擦焊在焊接结束的时总会留下尾孔，这在零件上不允许存在的。最后，对于Z型焊缝，搅拌摩擦焊需要合理的焊接工艺顺序和装夹方法。由于存在以上问题，影响了搅拌摩擦焊技术在Z型焊缝的工程应用。
发明内容
发明目的
本发明提供了一种实现Z型焊缝的焊接工艺方法，方便Z型焊缝进行焊接和装夹，本发明克服了搅拌摩擦焊焊缝起焊和收焊存在的不足，满足零件生产要求。
技术方案
一种Z型焊缝的搅拌摩擦焊接工艺方法，其特征在于该方法通过以下步骤实现：
步骤一、增加焊接工艺余量
Z型焊缝由上焊缝1和下焊缝2组成，在零件进行加工时，分别沿上焊缝1和下焊缝2的焊缝方向在焊缝两端增加焊接工艺余量5、6、7和8，将Z型焊缝改变成一个纵截面为类“工”字型焊缝，焊接工艺余量的焊缝处厚度与所在焊缝的厚度相同；
步骤二、焊接
本发明提供了2种实用焊接顺序，焊缝起焊和收焊点为A点、B点、C点、D点、E点、F点，其中A点、B点、D点、F点均都位于焊接工艺余量区，C点、E点位于零件上；具体焊接顺序如下：
焊接顺序一：
a.第一次装夹，完成对AB段和CD段焊缝焊接；焊接AB段时，A点和B点均可作为起焊和收焊点，焊接CD段时，只能从C点起焊，D点收焊。
b.零件翻转，二次装夹，完成EF段焊缝的焊接；E点选取时，保证焊缝CD和EF有重合部分；
焊接顺序二：
a.第一次装夹，完成AB段焊缝焊接；焊接时，A点和B点均可作为起焊和收焊点；
b.零件翻转，二次装夹，完成DF段焊缝的焊接；焊接时，D点和F点均可作为起焊和收焊点；
步骤三、切除焊接工艺余量
零件整体焊接完成后，通过机械加工方法切除焊接工艺余量。
在起焊前要清理焊缝。
AB段和CD段焊接完成后，清理CE段焊缝飞边和毛刺。
零件翻转，二次装夹后，采用机械打磨和化学清洗的方式对焊缝处进行清洗，去除焊缝处的氧化膜和油污。
(三)有益效果
本发明简单实用、易操作、不增加零件加工的经济成本，可实现搅拌摩擦焊技术在Z型焊缝的工程应用。增加焊接工艺余量将Z型焊缝变成类“工”字型的焊缝后，将搅拌摩擦焊的起焊和收焊位置放在焊接工艺余量上，克服搅拌摩擦焊在起焊和收焊位置存在的不足。同时，增加焊接工艺余量后，焊接可达性较好，便于工装对零件进行装夹。按照焊接顺序一对Z型焊缝焊接，一次装夹可完成大部分应焊焊缝，只剩余100mm到200mm左右长度的应焊焊缝未焊接，二次装夹后不影响原来零件的定位精度，适用于难装夹和搬运的大型零件；按照焊接顺序二对Z型焊缝焊接，起焊和收焊位置全部在焊接工艺余量区，保证了焊接质量，但一次装夹只可完成一条应焊焊缝，焊接第二条焊缝时需将零件翻转，对零件的定位精度有一定影响，该焊接顺序适用于对精度要求不高的零件。
附图说明
图1是Z型焊缝正视图
图2是Z型焊缝轴测视图
其中，1表示第一条焊缝位置，2表示第二条条焊缝位置，3、4表示具有Z形焊接边的零件。
图3是Z型焊缝焊接工艺余量正视图
图4是Z型焊缝焊接工艺余量轴测视图
其中，5、6、7和8表示某个零件增加的焊接工艺余量示意图。
图5是Z型焊缝焊接工艺余量对接轴测视图
其中，9、10、11表示两个零件对接后的焊接工艺余量示意图。
图6是焊缝起焊和收焊点位置俯视图
其中，A点、B点、C点、D点、E点表示起焊和收焊点位置，这些点均位于焊缝上。
图7是翻转后焊缝起焊和收焊点位置俯视图
其中，A点、C点、D点、E点、F点表示起焊和收焊点位置，这些点均位于焊缝上。
图8是Z型焊缝装夹外观示意图
其中，12表示工作平台，13和15为侧面定位块，14和16为前后定位块。
图9是Z型焊缝装夹内部结构示意图
其中，17和18为Z形焊缝内部焊接垫板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明，请参阅图1～图9
步骤一、增加焊接工艺余量
在零件进行加工时，分别沿上焊缝1和下焊缝2的焊缝方向在焊缝两端增加焊接工艺余量5、6、7和8，将Z型焊缝改变成一个类“工”字型焊缝。焊接工艺余量焊缝处厚度与所在焊缝的厚度相同，其结构形状可根据零件具体情况确定，其结构形状可以为“一”字形、L形、Z字形、T形、工字形等形状，或者零件端面的延伸。
步骤二、焊接
本发明提供了2种焊接顺序，焊缝起焊和收焊点为A点、B点、C点、D点、E点、F点，其中A点、B点、D点、F点均都位于焊接工艺余量区，C点、E点位于零件上。具体焊接顺序如下：
焊接顺序一：
a.第一次装夹。零件装夹示意图如图8和图9所示。要求将零件在上下、左右、前后方向压实顶紧，保证在焊接过程中零件不会发生移动，总装完成后保持焊缝处有开阔的空间，防止焊接过程中焊机机头和工装发生碰撞。
b.焊前清理焊缝。采用机械打磨和化学清洗的方式对焊缝处进行清洗，去除焊缝处的氧化膜和油污。
c.AB段和CD段焊缝焊接。焊接AB段时，A点和B点均可作为起焊和收焊点，焊接CD段时，只能从C点起焊，D点收焊。
d.清理CE段焊缝飞边和毛刺。采用刮刀、角磨机等工具去除比CE段稍长焊缝处的飞边和毛刺，便于进行下一步的焊接装夹。
e.零件翻转，二次装夹。
f.焊前清理焊缝。采用机械打磨和化学清洗的方式对焊缝处进行清洗，去除焊缝处的氧化膜和油污。
g.EF段焊缝的焊接。E点选取时，保证焊缝CD和EF有重合部分。
h.去除全部飞边和毛刺。拆卸装配工装，采用刮刀、角磨机等工具清除对整体零件产生的飞边和毛刺。
i.按相关标准验收。
焊接顺序二：
a.第一次装夹。零件装夹示意图如图8和图9所示。要求将零件在上下、左右、前后方向压实顶紧，保证在焊接过程中零件不会发生移动，总装完成后保持焊缝处有开阔的空间，防止焊接过程中焊机机头和工装发生碰撞。
b.焊前清理焊缝。采用机械打磨和化学清洗的方式对焊缝处进行清洗，去除焊缝处的氧化膜和油污。
c.对AB段焊缝焊接。焊接时，A点和B点均可作为起焊和收焊点。
d.清理AB段焊缝处飞边和毛刺。采用刮刀、角磨机等工具去除AB段焊缝的飞边和毛刺，便于进行下一步的焊接装夹。
e.零件翻转，二次装夹。
f.焊前清理焊缝。采用机械打磨和化学清洗的方式对焊缝处进行清洗，去除焊缝处的氧化膜和油污。
g.DF段焊缝的焊接。焊接时，D点和F点均可作为起焊和收焊点。
h.清理DF段焊缝处飞边和毛刺。拆卸装配工装，采用刮刀、角磨机等工具去除DF段焊缝的飞边和毛刺。
i.按相关标准验收。
步骤三、切除焊接工艺余量
零件整体焊接验收合格后，通过机械加工方法去除焊接工艺余量区，保持Z型零件的原有形状和尺寸。

Claims (4)

1.一种Z型焊缝的搅拌摩擦焊接工艺方法，其特征在于，该方法通过以下步骤实现：
步骤一、增加焊接工艺余量
Z型焊缝由上焊缝(1)和下焊缝(2)组成，在零件进行加工时，分别沿上焊缝(1)和下焊缝(2)的焊缝方向在焊缝两端增加焊接工艺余量(5、6、7、8)，将Z型焊缝改变成一个纵截面为类“工”字型焊缝，焊接工艺余量的焊缝处厚度与所在焊缝的厚度相同；
步骤二、焊接
焊缝起焊和收焊点为A点、B点、C点、D点、E点、F点，其中A点、B点、D点、F点均都位于焊接工艺余量区，C点、E点位于零件上；具体焊接顺序如下：
焊接顺序一：
a.第一次装夹，完成对AB段和CD段焊缝焊接；焊接AB段时，A点和B点均可作为起焊和收焊点，焊接CD段时，只能从C点起焊，D点收焊；
b.零件翻转，二次装夹，完成EF段焊缝的焊接；E点选取时，保证焊缝CD和EF有重合部分；
焊接顺序二：
a.第一次装夹，完成AB段焊缝焊接；焊接时，A点和B点均可作为起焊和收焊点；
b.零件翻转，二次装夹，完成DF段焊缝的焊接；焊接时，D点和F点均可作为起焊和收焊点；
步骤三、切除焊接工艺余量
零件整体焊接完成后，通过机械加工方法切除焊接工艺余量。
2.如权利要求1所述的Z型焊缝的搅拌摩擦焊接工艺方法，其特征在于，在起焊前要清理焊缝。
3.如权利要求1所述的Z型焊缝的搅拌摩擦焊接工艺方法，其特征在于，AB段和CD段焊接完成后，清理CE段焊缝飞边和毛刺。
4.如权利要求1所述的Z型焊缝的搅拌摩擦焊接工艺方法，其特征在于，零件翻转，二次装夹后，采用机械打磨和化学清洗的方式对焊缝处进行清洗，去除焊缝处的氧化膜和油污。
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