CN112108536B - 一种大型薄壁铝合金t型壁板结构双光束焊后矫形方法 - Google Patents

一种大型薄壁铝合金t型壁板结构双光束焊后矫形方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法。所述方法包括第一步：将吸附平台的吸附槽内放置同曲率陶瓷加热毯；第二步：用专用焊接夹具装夹固定壁板边缘；第三步：采用真空泵吸附壁板蒙皮背部，加强固定壁板；第四步：打开加热毯控制柜，对壁板进行加热、保温和冷却的矫形过程。本发明应用于大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形领域，降低了焊后矫形的成本，提高了焊后矫形效率，并可通过制定不同的热处理工艺曲线，对构件进行定向精准的矫形措施。

Description

一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法
技术领域
本发明应用于大型薄壁铝合金T型结构焊后矫形领域，特别涉及一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法。
背景技术
随着我国航空航天事业的飞速发展，具有高比强度、高服役寿命、良好减重性的高强度铝合金大尺寸薄壁复杂结构得到大量采用，并在航空航天领域具有广泛的应用前景。铝合金T型壁板结构双激光束双侧同步焊接技术作为蒙皮-长桁壁板制造过程的重要技术，主要用于蒙皮与桁条间的可靠连接。然而，由于目前国内尚未掌握机身壁板蒙皮-桁条T型壁板结构双激光束双侧焊接的成熟工艺，加之大型薄壁铝合金蒙皮-长桁壁板的结构与材料的特点，导致该类构件在焊后会产生较大的翘曲变形，严重降低焊接质量，影响构件的后续装配过程。
双激光束双侧同步焊接大型薄壁铝合金T型壁板结构的焊后矫形技术是激光焊接生产中的关键环节。相比于传统的“火焰矫形法”和“喷丸矫形法”的对焊件表面造成的损伤以及工艺复杂性等缺点，本发明应用于一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形过程，通过对整体变形区域的热处理和装夹约束，可对该结构实现无损伤矫形和残余应力消除，显著提高构件的生产质量，操作方便，是一种具有良好的经济效益的大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明提供一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法。
本发明的目的是提供一种能够有效提高矫形效率、操作方便、矫形质量高、经济效益好的大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法。
为达到上述目的，本发明的一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法，包括步骤如下：
步骤一将吸附平台的吸附槽内放置同曲率等槽深的陶瓷加热毯，使放置加热毯后的吸附平台为同一个曲面。
步骤二用专用焊接夹具装夹壁板边缘，使夹具压紧位置为吸附平台上的密封圈处。
步骤三将焊接工装平台背部的气孔连接真空泵，打开真空泵调整抽速，直至壁板与吸附槽内的陶瓷加热毯贴合并形成为真空。
步骤四确定壁板的加热温度与保温时间，打开加热毯控制柜，对壁板进行加热、保温和自然冷却过程，直至去除装夹后的蒙皮曲率和吸附平台曲率一致，矫形过程结束。
优选地，根据权利要求1所述的一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法，其特征在于，上述步骤一中的陶瓷加热毯尺寸与吸附平台的吸附槽尺寸一致，陶瓷加热毯的长度较蒙皮长度短3-5cm。陶瓷加热毯宽度较蒙皮环向弧长宽度短4-8cm。
优选地，根据权利要求1所述的一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法，其特征在于，上述步骤二中的壁板为单曲率壁板。
优选地，根据权利要求1所述的一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法，其特征在于，上述步骤二中的壁板类型包括为三桁条壁板、五桁条壁板、七桁条壁板、十桁条壁板。
优选地，根据权利要求1所述的一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法，其特征在于，上述步骤二中的专用焊接夹具包括D16螺旋压紧器，快速水平压紧夹，D28“U”型压紧器。
优选地，根据权利要求1所述的一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法，其特征在于，上述步骤三中，保持真空的方法具体为：调整真空泵抽速，确定合适的真空吸附力，直至壁板与吸附槽内的陶瓷加热毯贴合，并保证壁板蒙皮背部边缘与吸附平台上的密封圈紧密贴合，直至真空泵出气口无气排出。
优选地，根据权利要求1所述的一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法，其特征在于，上述步骤四中的陶瓷加热毯的加热和保温过程由一体式控制柜独立控制，通过一体式控制柜设定各加热毯的加热最高温度和保温时间，从而使壁板结构得到精准的矫形控制。
附图说明
图1为五桁条壁板结构示意图；
图2为D28“U”压紧器结构示意图；
图3为陶瓷加热毯结构示意图；
图4为五桁条壁板双激光束焊后矫形过程结构示意图；
图5为矫形方法的操作流程结构示意图；
附图标记说明：
1-桁条；2-蒙皮；3-快速水平压紧夹；4-D16螺旋压紧器；5-D28“U”型压紧器；6-陶瓷加热毯；7-焊接工装平台；8-加热毯控制柜；9-真空泵。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案进行详细地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，并非所有实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1至图5，分别为；本发明中五桁条壁板结构示意图；本发明中D28“U”型压紧器的结构示意图；本发明中陶瓷加热毯结构示意图；本发明中大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形过程结构示意图；本发明矫形方法的操作流程结构示意图。
某2系铝合金五桁条单曲壁板的焊接部分蒙皮厚度为2mm，壁板长度为1.8mm，内曲率半径1530mm，外曲率半径为1534mm。采用双激光束双侧同步焊接实现蒙皮与桁条的连接，其焊后的翘曲变形为20.3mm。根据产品焊后变形要求，焊接转配前焊件的最大翘曲量≤2.5mm。首先将同曲率等槽厚的陶瓷加热毯防止与吸附平台的吸附槽内，随后将焊后的壁板进行焊缝清理打磨后重新放置于焊接工装平台上，随后用快速水平压紧夹和D16螺旋压紧器分别压紧壁板蒙皮的纵向边缘然和横向边缘。
然后将D28“U”型压紧器沿焊接工装平台侧方伸入至蒙皮边缘压住蒙皮并拧紧，加大平台与壁板蒙皮的贴合力。其中，蒙皮纵向和横向均采用2个U型压紧器。
随后将焊接工装平台背部的气孔通过气管连接到真空泵，并打开真空泵调整抽气速率为40m3/h。当真空泵出气口无气排出时，通过加热毯控制柜进行加热，根据该2系铝合金材料制定加热温度与保温时间，加热壁板的最高温度为200℃，保温8小时，随后自然冷却。其中，加热过程的壁板温度通过控制柜实现。
矫形完成后，壁板的最大翘曲量≤2.5mm，完全满足变形要求。该示例表明本发明可有效的解决大型薄壁铝合金T型壁板结构的焊后矫形难点，为双激光束双侧同步焊接在航空航天等领域中的广泛应用奠定了基础。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，
对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一 将吸附平台的吸附槽内放置同曲率等槽深的陶瓷加热毯，使放置加热毯后的吸附平台为同一个曲面；
步骤二 用专用焊接夹具装夹壁板边缘，使夹具压紧位置为吸附平台上的密封圈处；
步骤三 将焊接工装平台背部的气孔连接真空泵，打开真空泵调整抽速，直至壁板与吸附槽内的陶瓷加热毯贴合并形成为真空；
步骤四 确定壁板的加热温度与保温时间，打开加热毯一体式控制柜，通过一体式控制柜设定各加热毯的加热最高温度和保温时间，对壁板进行加热、保温和自然冷却过程，直至去除装夹后的蒙皮曲率和吸附平台曲率一致，矫形过程结束；
陶瓷加热毯尺寸与吸附平台的吸附槽尺寸一致，陶瓷加热毯的长度较蒙皮长度短3-5cm，陶瓷加热毯宽度较蒙皮环向弧长宽度短4-8cm；
形成真空的方法具体为：调整真空泵抽速，确定合适的真空吸附力，直至壁板与吸附槽内的陶瓷加热毯贴合，并保证壁板蒙皮背部边缘与吸附平台上的密封圈紧密贴合，直至真空泵出气口无气排出。
2.根据权利要求1所述的一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法，其特征在于，所述壁板为单曲率壁板，壁板类型包括为三桁条壁板、五桁条壁板、七桁条壁板、十桁条壁板。
3.根据权利要求1所述的一种大型薄壁铝合金T型壁板结构双光束焊后矫形方法，其特征在于，上述步骤二中的专用焊接夹具包括D16螺旋压紧器，快速水平压紧夹，D28“U”型压紧器。
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