CN109865952A - 一种激光填丝焊中预置焊丝方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光填丝焊中预置焊丝的方法，采用机加的方法，在接口区域加工出金属台阶，充当焊丝，长度和接头相等。在随后的焊接过程中，热源熔化预置的台阶，形成焊缝。采用预置焊丝方法，既可以在工艺系统中省去送丝速度、焊丝直径、送丝角度、光丝距离和光丝横向距离等参数的调节，又可以在激光焊接设备中免除焊丝悬挂结构、焊丝推拉机构、焊丝校直机构、焊丝在线清理机构等子系统，还可以略去焊接工艺鉴定阶段送丝参数、激光参数和行走参数的协同调试运行程序。

Description

一种激光填丝焊中预置焊丝方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别适用于飞机I型长桁－蒙皮结构和⊥型长桁－蒙皮结构的激光填丝焊加工。

背景技术

在飞机制造领域，为了提高飞机的机动性和荷载比，同时达到减重的目的，采用I型长桁代替L型长桁，使用翼边较小的⊥字长桁代替大翼边的⊥长桁。使用双光束激光焊技术代替铆接技术，在长桁的两侧和蒙皮焊接，形成I型长桁－蒙皮结构和⊥型长桁－蒙皮结构。采用激光焊接代替铆接，可以进一步减少长桁翼板的宽度，简化制造流程，增大工作效率，提高接头连接强度，达到继续减重的目的。

采用激光焊接I型长桁－蒙皮和⊥型长桁－蒙皮结构时，长桁与蒙皮之间存在0.1mm～0.2mm间隙，焊接过程也会产生材料烧损。采用常规自熔焊方法时，溶化的母材重新填充接头形成焊缝，必然造成焊缝凹陷、咬边等缺陷。因此，为了保证熔化的金属充填间隙，形成外观饱满的角焊缝，必须采用激光填丝焊接技术，让熔化的焊丝补充到间隙中，并在角接区域形成尺寸满足要求的角焊缝。为了防止出现焊缝表面的凹陷、咬边等缺陷，形成饱满的角焊缝，要求两条焊缝形成稳定的焊喉，增大母材与焊缝的熔合比，提高接头强度。

然而，从激光自熔焊改进激光填丝焊，必须引入焊丝和焊丝自动送进技术，也必然会涉及材料、设备和工艺鉴定等问题。在焊丝材料选择上包括焊丝直径、焊丝种类、材料状态等因素，工艺设置上包括送丝速度、送丝角度、光丝距离和光丝横向距离等参数，在硬件设备中必须添加焊丝悬挂结构、焊丝推拉机构、焊丝校直机构、焊丝在线清理机构等子系统，在生产上包括送丝参数、激光参数和行走参数的协同调试运行程序等等。特别是由于引入了焊丝，增加了工艺参数的数量，对已经就非常复杂的参数调节，再次带来更多的不确定性。

无疑，引入焊丝势必将造成极大的不可知方面，增加硬件和软件的工作量，给焊接质量增加了不可控制因素。所以，如何做到不引入焊丝，达到相同的目的，又可以填充焊件之间的间隙，还可以形成饱满的角焊缝，也不增加工艺参数的数量，最好不进行硬件改造、不增加材料标准，成为使用激光长桁－蒙皮焊接技术的关键。

发明内容

为了解决上述问题而设计的。本发明采用机加的方法，在长桁的待焊接边缘加工出长度和接口相等的台阶，充当填充金属，相当于在焊接区域预置了焊丝，但又无需在硬件、软件和工艺鉴定等方面做过大的修正。

一种激光填丝焊中预置焊丝的方法，在长桁－蒙皮接头的角接区域的长桁待焊边缘处预置出和接头等长度的台阶充当焊丝，焊接时熔化预置的台阶，形成焊缝。蒙皮厚度为1.2mm的长桁－蒙皮结构，当两条焊缝为共溶池的接头时，预置台阶部分的截面尺寸为0.8mm×0.8mm；两条焊缝为不共溶池的接头时，预置台阶部分的尺寸为1.2mm×1.2mm。

使用该方法省去了送丝速度、送丝角度、光丝距离等工艺参数的调节，节约悬挂机构、推拉机构和在线清理结构等硬件的改造经费，绕过送丝系统和行走系统、激光系统的协调运行。

以下结合实施例附图，对本申请作进一步详细描述：

附图说明

图1 I型长桁－蒙皮结构焊接结构示意图。

图2 I型长桁－蒙皮结构共溶池焊缝结构示意图。

图3⊥型长桁－蒙皮结构焊接结构示意图。

图4⊥型长桁－蒙皮结构不共溶池焊缝结构示意图。

图中编号说明：1－I型长桁；2－蒙皮；3－台阶；4－⊥型长桁；5－共溶池焊缝；6－不共溶池焊缝

具体实施方式

一种激光填丝焊中预置焊丝的方法，在长桁－蒙皮接头的角接区域的长桁待焊边缘处预置出和接头等长度的台阶充当焊丝，焊接时熔化预置的台阶，形成焊缝。蒙皮厚度为1.2mm的长桁－蒙皮结构，当两条焊缝为共溶池的接头时，预置台阶部分的截面尺寸为0.8mm×0.8mm；两条焊缝为不共溶池的接头时，预置台阶部分的尺寸为1.2mm×1.2mm。

本例中参见附图1，I型长桁1有效厚度1.0～2.0mm，蒙皮2厚度1.2mm，均为钛合金TC4退火态，为T形接焊缝。装配结构如图1所示，焊接完成后结构如图2所示。首先铣切I型长桁1，使之达到两侧带有0.8mm×0.8mm台阶3，有效厚度满足要求。随后将带有台阶3的一端和1.2mm厚度蒙皮2进行装配定位，间隙均匀一致，为如图1所示。最后，采用双光束激光焊方法从两侧同时焊接，熔化台阶3和对应的母材，形成共溶池焊缝5，连接I型长桁1和蒙皮3。

焊缝在蒙皮2上的溶深不得大于1.2mm，也就是不得透过下表面的蒙皮材料，保证气动面不受损伤。在施焊过程中，两侧焊缝溶池相互贯通，达到排除溶池中气体、杂质的目的，减少缺陷，共同形成焊缝。

同样参见附图3，⊥型长桁4翼板厚度3.0～4.0mm，蒙皮2厚度1.2mm，均为钛合金TC4退火态，翼板和蒙皮2重合形成T形接头。装配结构如图3所示，焊接完成后结构如图4所示。常规的方法是，首先铣切⊥型长桁4的翼板两侧，使之达到两侧带有1.2mm×1.2mm台阶3。随后将带有翼板一端和1.2mm厚度蒙皮2进行装配定位，间隙均匀一致，如图3所示。最后，采用双光束激光焊方法从两侧同时焊接，熔化台阶和对应的母材，形成不共溶池焊缝6，连接⊥型长桁4和蒙皮3。

焊缝在蒙皮上的溶深不得大于1.2mm，也就是不得透过下表面的蒙皮材料，保证气动面不受损伤。在施焊过程中，两侧焊缝溶池不会相互贯通，各自独立形成焊缝。但要求两侧激光束同时施焊，保证长桁－蒙皮结构变形最小。

对于共溶池的I型长桁－蒙皮结构接头，在I型长桁1与蒙皮2接触的端部，加工出0.8mm×0.8mm的台阶。不共溶池的⊥型长桁－蒙皮结构接头，在⊥型长桁4翼板两边外侧，铣切出横截面为1.2mm×1.2mm台阶。之后使用激光束熔化台阶和对应部分的母材，共同形成角焊缝，使焊缝与母材达到均匀圆滑过渡，消除了应力集中。由于相当于焊丝的台阶金属是固定不动的，不需要送丝机构、校直机构和在线清理机构等辅助机构，也省去了各项焊丝送进参数的调整，给生产带来极大的便利。

Claims (2)

1.一种激光填丝焊中预置焊丝的方法，其特征在于在长桁－蒙皮接头的角接区域的长桁待焊边缘处预置出和接头等长度的台阶充当焊丝，焊接时熔化预置的台阶，形成焊缝。

2.根据权利要求1所述的一种激光填丝预置焊丝的方法，其特征在于蒙皮厚度为1.2mm的长桁－蒙皮结构，当两条焊缝为共溶池的接头时，预置台阶部分的截面尺寸为0.8mm×0.8mm；两条焊缝为不共溶池的接头时，预置台阶部分的尺寸为1.2mm×1.2mm。