一種鋁合金空心結(jié)構(gòu)的焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種鋁合金空心結(jié)構(gòu)的焊接方法，針對(duì)火焰釬焊焊縫質(zhì)量差、空心結(jié)構(gòu)變形量大、攪拌摩擦單面焊工藝難度大等實(shí)際情況，通過(guò)采用鑲配形式的焊接接頭，凸臺(tái)與空槽止口定位，過(guò)盈配合的形式對(duì)接，滿足凸臺(tái)端面為空腔型面，符合雙面對(duì)稱焊接的要求，通過(guò)雙面對(duì)稱攪拌摩擦焊方法，將鋁合金空心結(jié)構(gòu)的空腔槽焊合，形成空心結(jié)構(gòu)的空腔。此方法先進(jìn)合理，速度快，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化；焊縫組織致密，無(wú)氣孔、夾雜等明顯缺陷，與火焰釬焊相比，一次焊接合格率由25.54%提高至92.25%，焊縫強(qiáng)度提高50%以上；空心結(jié)構(gòu)完整，無(wú)明顯變形。
【專利說(shuō)明】一種鋁合金空心結(jié)構(gòu)的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種鋁合金空心結(jié)構(gòu)的焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金構(gòu)件質(zhì)量輕、耐蝕性好、比強(qiáng)度高，在各工業(yè)部門(mén)特別是在航空、航天、汽 車(chē)、船艦工業(yè)上獲得了廣泛的應(yīng)用。為了適應(yīng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)輕質(zhì)量，通氣除冰的要求，越來(lái)越 多的鋁合金大型導(dǎo)流葉片設(shè)計(jì)為空心結(jié)構(gòu)?？招慕Y(jié)構(gòu)的導(dǎo)流葉片因鍛造現(xiàn)有技術(shù)的限制， 無(wú)法直接鍛造成型，一般采用分體鍛造，加工空腔，裝配后焊接的方法。
[0003]目前變形鋁合金一般采用火焰釬焊方法，實(shí)心結(jié)構(gòu)的焊接接頭一般為對(duì)接，兩邊 對(duì)齊夾緊即可進(jìn)行焊接，要求不高，焊接難度不大。但對(duì)于空心結(jié)構(gòu)的葉片來(lái)說(shuō)，該方法不 能滿足空腔型面尺寸、精度的要求。鋁合金膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱性好，火焰釬焊焊后變形較大， 很難形成滿足要求的空心結(jié)構(gòu)，并且容易產(chǎn)生大量焊接缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，焊接的合 格率很低，平均一次焊接合格率為25%左右。
[0004]攪拌摩擦焊屬于一種焊接新技術(shù)，是固相連接，焊縫無(wú)熔化金屬、焊接缺陷少、力 學(xué)性能好，但該技術(shù)在空心結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流葉片中的應(yīng)用，受到空心結(jié)構(gòu)對(duì)焊接接頭的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006]為解決現(xiàn)有鋁合金空心結(jié)構(gòu)采用火焰釬焊出現(xiàn)的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種鋁合金 空心結(jié)構(gòu)的焊接方法，通過(guò)焊接接頭設(shè)計(jì)成鑲配形式，凸臺(tái)與空槽止口定位，過(guò)盈配合的形 式對(duì)接，凸臺(tái)端面形成空腔型面，焊接接頭符合雙面對(duì)稱焊接的要求，從而能夠通過(guò)攪拌摩 擦焊焊接成型。
[0007]技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0009]所述一種鋁合金空心結(jié)構(gòu)的焊接方法，其特征在于:采用以下步驟:
[0010]步驟1:按照空心結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔尺寸，在鋁合金板厚度截面中心加工內(nèi)腔槽，在鋁合 金鑲條厚度截面中心加工凸臺(tái)，且凸臺(tái)端面為空腔型面；
[0011]步驟2:將經(jīng)過(guò)步驟I加工處理后的鋁合金板和鋁合金鑲條依次進(jìn)行堿洗和酸洗； 所述堿洗過(guò)程為將待洗部件浸入溫度為65°C的濃度為5%的NaOH溶液中至少30秒，然后用 水沖洗；所述酸洗過(guò)程為將待洗部件浸入濃硝酸中至少I(mǎi)分鐘，然后用水沖洗，并烘干；
[0012]步驟3:用酒精將內(nèi)腔槽和凸臺(tái)的裝配面擦拭干凈，并將內(nèi)腔槽與凸臺(tái)裝配，其中 內(nèi)腔槽與凸臺(tái)為過(guò)盈配合，內(nèi)腔槽與凸臺(tái)對(duì)接縫配合面的配合間隙不大于0.05mm ；
[0013]步驟4:采用攪拌摩擦焊工藝對(duì)步驟3裝配好的內(nèi)腔槽與凸臺(tái)對(duì)接縫進(jìn)行焊接。
[0014]有益效果
[0015]本發(fā)明針對(duì)火焰釬焊焊縫質(zhì)量差、空心結(jié)構(gòu)變形量大、攪拌摩擦單面焊工藝難度 大等實(shí)際情況，通過(guò)采用鑲配形式的焊接接頭，凸臺(tái)與空槽止口定位，過(guò)盈配合的形式對(duì)接，滿足凸臺(tái)端面為空腔型面，符合雙面對(duì)稱焊接的要求，通過(guò)雙面對(duì)稱攪拌摩擦焊方法，將鋁合金空心結(jié)構(gòu)的空腔槽焊合，形成空心結(jié)構(gòu)的空腔。此方法先進(jìn)合理，速度快，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化；焊縫組織致密，無(wú)氣孔、夾雜等明顯缺陷，與火焰釬焊相比，一次焊接合格率由25.54%提高至92.25%，焊縫強(qiáng)度提高50%以上；空心結(jié)構(gòu)完整，無(wú)明顯變形。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為鋁合金板與鑲條示意圖；
[0017]圖2為圖1截面示意圖；
[0018]圖3為鋁合金空心板焊接接頭示意圖 ；
[0019]圖4為鋁合金空心板焊接過(guò)程示意圖；
[0020]圖5為焊后鑲條凸臺(tái)照片；
[0021]圖6為焊后焊縫微觀形貌；
[0022]圖中:1、鋁合金板；2、鑲條；3、凸臺(tái)；4、內(nèi)腔槽；5、空腔；6、空心葉片葉盆面；7、對(duì)接縫；8、空心葉片葉背面；9、對(duì)接縫；10、攪拌頭；11、攪拌針；12、攪拌針頂端；13、凸臺(tái)水平中心線；14、主軸；15、焊縫中心線。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例描述本發(fā)明:
[0024]本實(shí)施例中的鋁合金空心結(jié)構(gòu)為鋁合金空心葉片，其焊接方法采用以下步驟:
[0025]步驟1:按照空心葉片的內(nèi)腔尺寸，在鋁合金板厚度截面中心加工葉片內(nèi)腔槽，在鋁合金鑲條厚度截面中心加工凸臺(tái)，且凸臺(tái)端面為葉片的空腔型面；
[0026]本實(shí)施例中采用的鋁合金板和鑲條的材料標(biāo)號(hào)為6A02-T6，鋁合金板尺寸為300mmX 150mmX 10mm,鑲條的尺寸為300_X 20_X 10mm,利用統(tǒng)床在招合金板厚度截面中心處加工出280mmX100mmXL3mm的葉片內(nèi)腔槽，內(nèi)腔槽厚度為1.3+°_3臟，內(nèi)
腔槽的粗糙度為f ，配合面的粗糙度為f 。利用銑床在鑲體厚度截面中心加工出
280mmX2.4mmX 1.3mm的凸臺(tái)，凸臺(tái)長(zhǎng)度尺寸根據(jù)內(nèi)腔槽尺寸而定，凸臺(tái)厚度為1.3_a3mm,
凸臺(tái)端面為葉片的空腔型面，其粗糙度￥，配合面的粗糙度為。
[0027]步驟2:將經(jīng)過(guò)步驟I加工處理后的鋁合金板和鋁合金鑲條依次進(jìn)行堿洗和酸洗；所述堿洗過(guò)程為將待洗部件浸入溫度為65°C的濃度為5%的NaOH溶液中至少30秒，然后用水沖洗；所述酸洗過(guò)程為將待洗部件浸入濃硝酸中至少I(mǎi)分鐘，然后用水沖洗，并烘干；
[0028]步驟3:用酒精將葉片內(nèi)腔槽和凸臺(tái)的裝配面擦拭干凈，并將內(nèi)腔槽與凸臺(tái)裝配，其中內(nèi)腔槽與凸臺(tái)為過(guò)盈配合，裝配時(shí)可用橡皮錘進(jìn)行敲擊，內(nèi)腔槽與凸臺(tái)對(duì)接縫配合面的配合間隙不大于0.05mm ；
[0029]步驟4:采用攪拌摩擦焊工藝對(duì)步驟3裝配好的內(nèi)腔槽與凸臺(tái)對(duì)接縫進(jìn)行焊接。本實(shí)施例中采用龍門(mén)式攪拌摩擦焊機(jī)，先進(jìn)行空心葉片葉盆面的攪拌摩擦焊，后進(jìn)行空心葉片葉背面的攪拌摩擦焊。攪拌摩擦焊加工的工藝參數(shù):攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度n=1000r/min ;焊接速度V=90mm/min ;主軸傾斜角度:1.5° ;攪拌針向進(jìn)氣邊偏移,距鑲配面0.7mm。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁合金空心結(jié)構(gòu)的焊接方法，其特征在于:采用以下步驟: 步驟1:按照空心結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔尺寸，在鋁合金板厚度截面中心加工內(nèi)腔槽，在鋁合金鑲條厚度截面中心加工凸臺(tái)，且凸臺(tái)端面為空腔型面； 步驟2:將經(jīng)過(guò)步驟I加工處理后的鋁合金板和鋁合金鑲條依次進(jìn)行堿洗和酸洗；所述堿洗過(guò)程為將待洗部件浸入溫度為65°C的濃度為5%的NaOH溶液中至少30秒，然后用水沖洗；所述酸洗過(guò)程為將待洗部件浸入濃硝酸中至少I(mǎi)分鐘，然后用水沖洗，并烘干； 步驟3:用酒精將內(nèi)腔槽和凸臺(tái)的裝配面擦拭干凈，并將內(nèi)腔槽與凸臺(tái)裝配，其中內(nèi)腔槽與凸臺(tái)為過(guò)盈配合，內(nèi)腔槽與凸臺(tái)對(duì)接縫配合面的配合間隙不大于0.05mm ； 步驟4:采用攪拌摩擦焊工藝對(duì)步驟3裝配好的內(nèi)腔槽與凸臺(tái)對(duì)接縫進(jìn)行焊接。
【文檔編號(hào)】B23K20/24GK103521941SQ201310477263
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】梁養(yǎng)民, 楊卓勇, 彭穎, 胡建華, 王運(yùn)會(huì), 楊薇, 謝國(guó)印, 秦仁章 申請(qǐng)人:西安航空動(dòng)力股份有限公司