CN109483079A - 一种适用于曲面搅拌摩擦焊接的t型自支撑结构 - Google Patents

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刘杰
何广忠
闫占奇
李文晓
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B23K20/127—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 friction stir welding involving a mechanical connection

Abstract

一种适用于曲面搅拌摩擦焊接的T型自支撑结构涉及曲面金属结构的搅拌摩擦焊接技术领域，其包括筋板、仿型曲面板及两个倒角，仿型曲面板的曲率、长度均对应与曲面蒙皮板的曲率、长度相等，仿型曲面板的宽度大于等于搅拌头的轴肩直径D；筋板的顶部端面固连在仿型曲面板的内侧凹面上，且筋板中心线的延长线经过仿型曲面板的最高点；两个倒角均与筋板和仿型曲面板固连，倒角的半径d为筋板的厚度。本发明通过在筋板上增加与曲面蒙皮板内侧凹面贴合的仿型曲面板和倒角，大大减少了装配贴合间隙，倒角使得焊接过程中搅拌头轴肩下方有足够的材料支撑，焊接时轴向顶锻力可以顺利的传递到筋板处，省去了轴肩下方需要额外工装支撑背部的复杂性。

Description

一种适用于曲面搅拌摩擦焊接的T型自支撑结构
技术领域
本发明涉及曲面金属结构的搅拌摩擦焊接技术领域，具体涉及一种适用于曲面搅拌摩擦焊接的T型自支撑结构。
背景技术
搅拌摩擦焊(FSW)作为一种固相焊接方法，具有焊接接头成形美观、综合力学性能良好、焊接变形小、绿色环保和无需添加焊材等优点，适用于铝合金、镁合金、钛合金、铜合金等金属材料焊接，因此搅拌摩擦焊在造船、航空、航天及轨道交通等领域获得了广泛的推广和应用。
在曲面T型接头的焊接上，目前采用的熔焊双侧角接技术，接头成型差，性能低，不能够满足车体连接的需求。
常规搅拌摩擦焊接过程伴随较大的顶锻力，一般在300kg-2000kg之间，焊接前需要较小的装配间隙和错边量，因此需要对T型工件背部进行刚性支撑，减少装配间隙等，但原有的熔焊T型接头形式不能够满足搅拌摩擦焊的装配及焊接需求，这一现状限制了搅拌摩擦焊接工艺方法在一些复杂结构件上的应用。现有的解决方法大多集中在改进焊机的功能和优化工装结构等角度来实现曲面搅拌摩擦焊的应用，其。
如图1所示，对于将两个曲面焊接合成为一个曲面蒙皮板1而言，由于曲面蒙皮板1的曲面特性，若采用搅拌摩擦焊进行焊接，其搅拌头5在焊接过程中施加的顶锻力，单纯依靠支撑筋板2则难以保证两个曲面的装配间隙和错边量，导致无法满足搅拌摩擦焊的要求。
发明内容
为了解决曲面蒙皮板由于焊接过程中无法保证两个曲面的装配间隙和错边量而导致无法使用搅拌摩擦焊进行焊接的技术问题，本发明提供一种适用于曲面搅拌摩擦焊接的T型自支撑结构。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
一种适用于曲面搅拌摩擦焊接的T型自支撑结构，其包括筋板、仿型曲面板及两个倒角，仿型曲面板的曲率与曲面蒙皮板的曲率相等，仿型曲面板的宽度大于等于搅拌头的轴肩直径D，仿型曲面板的长度与曲面蒙皮板的长度相等；筋板的顶部端面固连在仿型曲面板的内侧凹面上，且筋板中心线的延长线经过仿型曲面板的最高点；两个倒角固连在筋板与仿型曲面板的连接位置处，且均与筋板和仿型曲面板固连，倒角的半径d为筋板的厚度。
本发明的有益效果是：通过在筋板上增加与曲面蒙皮板内侧凹面弧形贴合的仿型曲面板和倒角，大大减少了装配贴合间隙，倒角的存在使得焊接过程中搅拌头轴肩下方有足够的材料支撑，焊接时轴向顶锻力可以顺利的传递到筋板处，实现曲面蒙皮板的背部自支撑，而省去了轴肩下方需要额外工装支撑背部的复杂性。同时，本发明给出了确定倒角半径的公式，使得倒角在节约材料的前提下，保证了焊接时搅拌头轴肩下方材料不会出现塌陷的情况。通过本发明的T型自支撑结构，使得搅拌摩擦焊能够顺利应用在曲面蒙皮板的焊接上，提高了生产效率。
附图说明
图1是现有单纯采用支撑筋板对曲面蒙皮板进行搅拌摩擦焊的结构示意图。
图2是本发明适用于曲面搅拌摩擦焊接的T型自支撑结构的应用结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明适用于曲面搅拌摩擦焊接的T型自支撑结构包括：筋板2、仿型曲面板3及两个倒角4，仿型曲面板3的曲率与曲面蒙皮板1的曲率相等，仿型曲面板3的宽度大于等于搅拌头5的轴肩直径D，仿型曲面板3的长度与曲面蒙皮板1的长度相等；筋板2的顶部端面固连在仿型曲面板3的内侧凹面上，且筋板2中心线的延长线K经过仿型曲面板3的最高点；两个倒角4固连在筋板2与仿型曲面板3的连接位置处，且均与筋板2和仿型曲面板3固连，倒角4的半径d为筋板2的厚度。
本发明适用于曲面搅拌摩擦焊接的T型自支撑结构使用时，将仿型曲面板3的外端面贴合在构成曲面蒙皮板1的两个焊件的下端面1-1上，使两个焊件的装配间隙满足搅拌摩擦焊的要求，启动焊机，利用搅拌头5完成曲面蒙皮板1的焊接，焊接完成后，T型支撑结构即转为曲面蒙皮板1的背部支撑筋板。经过检测，焊接后的曲面蒙皮板1满足各项指标要求。

Claims (1)

1.一种适用于曲面搅拌摩擦焊接的T型自支撑结构，其特征在于，该结构包括筋板(2)、仿型曲面板(3)及两个倒角(4)，仿型曲面板(3)的曲率与曲面蒙皮板(1)的曲率相等，仿型曲面板(3)的宽度大于等于搅拌头(5)的轴肩直径D，仿型曲面板(3)的长度与曲面蒙皮板(1)的长度相等；筋板(2)的顶部端面固连在仿型曲面板(3)的内侧凹面上，且筋板(2)中心线的延长线经过仿型曲面板(3)的最高点；两个倒角(4)固连在筋板(2)与仿型曲面板(3)的连接位置处，且均与筋板(2)和仿型曲面板(3)固连，倒角(4)的半径d为筋板(2)的厚度。
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