CN111745296A - 用于蒙皮-桁条t型接头的蒙皮预置双凸台方法及其焊接工艺 - Google Patents

用于蒙皮-桁条t型接头的蒙皮预置双凸台方法及其焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于T型接头的蒙皮预置双凸台结构及其焊接工艺，其特点在于，在蒙皮与桁条的连接处预置了双凸台。通过设计合适的凸台间距与凸台高度，使凸台代替填充焊丝的同时便于桁条的装夹。对于蒙皮预置双凸台T型接头结构的焊接工艺，具体步骤如下：将蒙皮预置双凸台的T型结构进行焊前处理；将桁条置于蒙皮的双凸台之间并使用专用夹具进行固定；调整激光光束入射和保护气喷嘴的位置，保证桁条两侧激光束分别聚焦在双凸台外侧棱边上；开展双激光束双侧同步焊接。使用该结构与工艺对蒙皮‑桁条T型接头进行焊接，使复杂的双激光束双侧同步填丝焊接过程简单化，从而大大提高焊接效率。

Description

用于蒙皮-桁条T型接头的蒙皮预置双凸台方法及其焊接工艺
技术领域
本发明属于激光焊接工艺领域，尤其指代一种用于T型接头的蒙皮预置双凸台结构及其焊接工艺。
背景技术
激光焊接技术是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接具有能量密度高，焊接速度快，焊缝的深宽比大以及热影响区窄等优点。在激光焊接过程中，通过激光辐射加热工件表面使其快速升温至熔点以上，表面热量通过热传导向内部扩散，并形成熔池。熔池内的液态金属凝固后形成焊缝，从而实现两个工件的连接。通过控制激光功率、焊接速度、保护气流量等参数，可以使工件形成合适的熔池，达到最优的连接效果。目前激光焊接已被成功应用于航空航天，汽车制造以及微小型零件的精密焊接等领域。
针对蒙皮-桁条T型结构的双激光束双侧同步焊接工艺是一种全新的连接技术，与传统的T形结构单面焊接工艺不同，双激光束双侧同步焊接工艺保证了蒙皮外表面的完整性，因而大量应用于飞机机身壁板等对蒙皮外表面气动外形完整性要求较高的结构。
另一方面，激光填丝焊技术可以满足对接板装配间隙的尺寸限制，借助焊丝化学成分的改变可以实现激光焊接的焊缝组织的冶金调节。对于复杂的曲面焊接结构而言，激光填丝焊对焊丝的填送方向有一定的限制。焊丝的稳定熔化和填充是保证焊接稳定性的关键因素，而且焊丝的送入对匙孔稳定性的影响较大，导致激光填丝过程中焊缝成形较差的问题，例如焊缝不平整、焊缝不连续等，严重影响了焊缝外观和性能。
针对以上问题，如何保证T型连接结构双激光束双侧同步焊接过程稳定性的问题成为相关领域人士关注的重要课题。
发明内容
本发明针对现有双激光束双侧同步焊接填丝技术中存在的问题，提供了一种蒙皮预置双凸台的焊件结构以及与之相适应的双激光束双侧同步焊接工艺。双凸台结构和双激光束双侧同步焊接工艺互相匹配，达到改善焊缝成形、提高焊接接头性能的目的，解决了现有技术中存在的填丝不稳定、焊缝成形差、填丝角度难以控制等问题。
本发明是这样实现的，用于T型接头的蒙皮预置双凸台结构，其特征在于，在蒙皮上加工了双凸台，双凸台位于桁条与蒙皮连接处。
进一步的，双凸台位于桁条两侧，且间距比桁条的厚度大1.25％-2.5％。
进一步的，双凸台的高度和宽度相同，且高度为桁条厚度的30％-37.5％。
本发明还公开了一种与蒙皮预置双凸台相适应的双激光束双侧同步焊接工艺，具体步骤如下：
步骤1，将蒙皮预置双凸台的T型结构进行焊前处理。使用电磨机对蒙皮与桁条连接的区域进行表面打磨，去除表面氧化膜；使用丙酮和酒精对蒙皮与桁条进行擦拭，去除表面油污等杂质，并使用烘箱烘干；将烘干并冷却后的蒙皮与桁条用保鲜膜进行封装，防止二次氧化。
步骤2，将已经焊前处理的桁条置于蒙皮双凸台之间，并使用专用夹具进行固定。
步骤3，调整激光束的位置和角度，使桁条两侧的激光束分别聚焦在双凸台外侧棱边上，保证在双激光束双侧同步焊接过程中凸台完全被熔化，从而形成联合熔池；调整保护气喷嘴的位置，使保护气喷嘴对准蒙皮上的双凸台，保证在双激光束双侧同步焊接过程中焊缝始终处于保护气氛围中。
步骤4，使用焊接机器人进行示教，对焊接路径进行校核，检查示教过程中激光束中心是否始终对准双凸台外侧棱边，保护气喷嘴是否始终对准双凸台，在焊接路径正确的前提下开展双激光束双侧同步焊接工艺。
本发明与现有技术的有益结果在于：
(1)通过在蒙皮上加工合理尺寸的双凸台结构，一方面有利于蒙皮-桁条的固定和装夹，另一方面使用双凸台结构替代激光焊接中的填丝焊，有利于解决填丝不稳定、填丝速度与焊接速度不匹配、填丝角度难以控制等问题；
(2)开展与蒙皮双凸台结构相适应的双激光束双侧同步焊接工艺，一方面有利于焊接接头的双面成形，成型效果较为理想，在一定程度上提高了焊缝的力学性能；另一方面提高了焊接速度，大大提高了生产效率。相比于单面焊双面成形和激光填丝焊焊接工艺，蒙皮预置双凸台结构的双激光束双侧同步焊接工艺能够改善焊缝成形与焊接接头性能，提高焊接效率和焊接质量。
附图说明
图1是用于T型接头的蒙皮预置双凸台结构及其焊接工艺流程图；
图2是本发明一种蒙皮预置双凸台结构的焊件示意图，包括蒙皮-桁条的装配示意图；
图3是与蒙皮预置双凸台结构相适应的双激光束双侧同步焊接工艺的示意图；
图4是双凸台经过激光束加热熔化、凝固形成焊缝的示意图。
图5是基于本发明的蒙皮双凸台结构以及采用双激光束双侧同步焊接工艺得到的沿焊接方向蒙皮-桁条连接处的局部焊缝宏观形貌；
图6是光学显微镜下垂直于焊接方向蒙皮-桁条T型接头的宏观形貌。
其中，1-蒙皮，2-蒙皮预置双凸台结构，3-桁条，4-双激光束，5-保护气喷嘴，6-焊缝。
具体实施方案
本发明提供一种蒙皮预置双凸台的焊件结构及与之相适应的双激光束双侧同步焊接方法，为使本发明的目的、技术方案及预期达到的效果更加明确，附图进行详细描述并举实例对本发明进一步说明。应当指出此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种蒙皮预置双凸台的焊件结构，如图2所示，双凸台2位于桁条两侧，双凸台之间的间隔为4.1mm，桁条的厚度为4mm，蒙皮与桁条形成的微间隙有利于蒙皮-桁条的装配；双凸台的高度和宽度相同，均为1.5mm，即桁条厚度的37.5％，在保证双凸台充分熔化的前提下，焊缝达到较为良好的成形效果。
本发明还公开了一种与蒙皮预置双凸台结构相适应的双激光束双侧同步焊接工艺，具体步骤为：
如图2所示的蒙皮预置双凸台结构，首先使用电磨机对蒙皮1与桁条3连接的局部区域进行表面打磨，去除表面氧化膜；使用丙酮和酒精对蒙皮与桁条进行擦拭，去除表面油污等杂质，并使用烘箱烘干；将烘干并冷却后的蒙皮与桁条用保鲜膜进行封装，防止二次氧化。
将桁条3垂直蒙皮1放置在双凸台2之间，其中双凸台之间的间隔为4.1mm，桁条的厚度为4mm。保证桁条和蒙皮完全接触，并使用专用的安装夹具固定在工作台上。
如图3所示，调整激光束4的位置和角度，使双侧激光束的中心分别对准蒙皮1上预置双凸台2的外侧棱边。采用焊接功率为4300W，焊接角度为30°，焊接速率为2.5m/min，离焦量为1mm，以保证双激光束双侧同步焊接过程中凸台2完全被激光束熔化。调整保护气喷嘴5的位置，使保护气喷嘴5对准蒙皮1上的双凸台2，保护气为氩气，流量为15L/min，保证在双激光束双侧同步焊接过程中焊缝6始终处于保护气氛围中。使用焊接机器人对焊接路径进行校核，在焊接路径正确的前提下开展双激光束双侧同步焊接工艺。图4是双凸台经过激光束加热熔化、凝固形成焊缝的示意图。
开展双激光束双侧同步焊接工艺之后得到焊缝6如图5、图6所示，对焊缝6的宏观形貌进行评估，包括焊缝成形的平整度、连续性、焊接接头的力学性能等。
以上所述仅是本发明的基本工艺方法，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 (7)

1.一种用于蒙皮-桁条T型接头的预置双凸台结构，其特征在于，在蒙皮上加工了两个长方体凸台，凸台位于桁条与蒙皮连接处。
2.一种用于蒙皮预置双凸台T型接头结构的焊接工艺，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，将蒙皮预置双凸台的T型接头结构进行焊前表面处理；
步骤2，将已经焊前表面处理的桁条置于蒙皮双凸台之间并使用专用夹具进行固定；
步骤3，调整激光束和保护气喷嘴的位置和角度，保证桁条两侧激光束分别聚焦在双凸台外侧棱边；
步骤4，确认无误后，开展双激光束双侧同步焊接工艺，即完成焊接。
3.根据权利要求1所述的蒙皮双凸台结构，其特征在于，双凸台位于桁条两侧，且间距比桁条的厚度大1.25％-2.5％。
4.根据权利要求1所述的蒙皮双凸台结构，其特征在于，双凸台的高度和宽度相同，且高度为桁条厚度的30％-37.5％。
5.根据权利要求2所述的用于蒙皮预置双凸台T型结构的焊接工艺，其特征在于，所述的步骤1具体包括：
(a)使用电磨机对蒙皮与桁条连接的区域进行表面打磨，去除表面氧化膜；
(b)使用丙酮和酒精对蒙皮与桁条进行擦拭，去除表面油污等杂质，并使用烘箱烘干；
(c)将烘干并冷却后的蒙皮与桁条用保鲜膜进行封装，防止二次氧化。
6.根据权利要求2所述的用于蒙皮预置双凸台T型结构的焊接工艺，其特征在于，所述的步骤3具体包括：
(a)调整激光束的位置和角度，使桁条两侧的激光束分别聚焦在双凸台外侧棱边上，保证在双激光束双侧同步焊接过程中凸台完全被熔化，从而形成联合熔池；
(b)调整保护气喷嘴的位置，使保护气喷嘴对准蒙皮上的双凸台，保证在双激光束双侧同步焊接过程中焊缝始终处于保护气氛围中。
7.根据权利要求2所述的用于蒙皮预置双凸台T型结构的焊接工艺，其特征在于，所述的步骤4具体包括：
(a)使用焊接机器人进行示教，对焊接路径进行校核，检查示教过程中激光束中心是否始终对准双凸台外侧棱边，保护气喷嘴是否始终对准双凸台；
(b)在焊接路径正确的前提下开展双激光束双侧同步焊接。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115636094A (zh) * 2022-12-23 2023-01-24 西安远飞航空技术发展有限公司 蒙皮与隔板的连接结构及其制备方法以及飞行器油箱

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1219298A2 (ru) * 1984-11-28 1986-03-23 Московский вечерний металлургический институт Способ сварки давлением с подогревом тавровых конструкций
DE19623103A1 (de) * 1996-06-10 1997-12-11 Ymos Ag Ind Produkte Verfahren zur Herstellung einer T-Verbindung durch Schweißen sowie Profil und Schweißplättchen zur Durchführung des Verfahrens
JP2002180597A (ja) * 2000-12-12 2002-06-26 Nippon Steel Corp Ｈ形鋼
EP1640111A2 (de) * 2004-09-22 2006-03-29 Airbus Deutschland GmbH System und Verfahren zur Herstellung von geschweissten Strukturen, sowie ein Schweisszusatzwerkstoff hierfür
JP2007061844A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Jfe Steel Kk エレクトロスラグ溶接方法
CN103639618A (zh) * 2013-12-06 2014-03-19 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 钛合金激光双光束焊接的活性剂及焊接路径预处理方法
CN204110155U (zh) * 2014-10-15 2015-01-21 湖南晟通天力汽车有限公司 铝制工字大梁
CN104690425A (zh) * 2013-12-04 2015-06-10 中国科学院沈阳自动化研究所 一种钛合金壁板与筋条t型接头双光束激光同步焊接方法
CN105382411A (zh) * 2015-12-28 2016-03-09 哈尔滨工业大学 一种t型接头双侧激光扫描焊接方法
CN108436274A (zh) * 2018-03-06 2018-08-24 南京航空航天大学 一种用于蒙皮-桁条的搅拌摩擦焊与激光钎焊复合焊接工艺
CN109352218A (zh) * 2018-10-31 2019-02-19 太原科技大学 一种h型钢材成型方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1219298A2 (ru) * 1984-11-28 1986-03-23 Московский вечерний металлургический институт Способ сварки давлением с подогревом тавровых конструкций
DE19623103A1 (de) * 1996-06-10 1997-12-11 Ymos Ag Ind Produkte Verfahren zur Herstellung einer T-Verbindung durch Schweißen sowie Profil und Schweißplättchen zur Durchführung des Verfahrens
JP2002180597A (ja) * 2000-12-12 2002-06-26 Nippon Steel Corp Ｈ形鋼
EP1640111A2 (de) * 2004-09-22 2006-03-29 Airbus Deutschland GmbH System und Verfahren zur Herstellung von geschweissten Strukturen, sowie ein Schweisszusatzwerkstoff hierfür
JP2007061844A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Jfe Steel Kk エレクトロスラグ溶接方法
CN104690425A (zh) * 2013-12-04 2015-06-10 中国科学院沈阳自动化研究所 一种钛合金壁板与筋条t型接头双光束激光同步焊接方法
CN103639618A (zh) * 2013-12-06 2014-03-19 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 钛合金激光双光束焊接的活性剂及焊接路径预处理方法
CN204110155U (zh) * 2014-10-15 2015-01-21 湖南晟通天力汽车有限公司 铝制工字大梁
CN105382411A (zh) * 2015-12-28 2016-03-09 哈尔滨工业大学 一种t型接头双侧激光扫描焊接方法
CN108436274A (zh) * 2018-03-06 2018-08-24 南京航空航天大学 一种用于蒙皮-桁条的搅拌摩擦焊与激光钎焊复合焊接工艺
CN109352218A (zh) * 2018-10-31 2019-02-19 太原科技大学 一种h型钢材成型方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨武雄: "铝合金T型接头高亮度固体激光双光束焊接技术研究", 《中国博士学位论文全文数据库（电子期刊），工程科技Ⅰ辑》 *
杨武雄: "铝合金T型接头高亮度固体激光双光束焊接技术研究", <中国博士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技Ⅰ辑> *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115636094A (zh) * 2022-12-23 2023-01-24 西安远飞航空技术发展有限公司 蒙皮与隔板的连接结构及其制备方法以及飞行器油箱

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