一種鋁合金空心結構的焊接方法
【專利摘要】本發明提出了一種鋁合金空心結構的焊接方法，針對火焰釬焊焊縫質量差、空心結構變形量大、攪拌摩擦單面焊工藝難度大等實際情況，通過采用鑲配形式的焊接接頭，凸臺與空槽止口定位，過盈配合的形式對接，滿足凸臺端面為空腔型面，符合雙面對稱焊接的要求，通過雙面對稱攪拌摩擦焊方法，將鋁合金空心結構的空腔槽焊合，形成空心結構的空腔。此方法先進合理，速度快，容易實現機械化；焊縫組織致密，無氣孔、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%，焊縫強度提高50%以上；空心結構完整，無明顯變形。
【專利說明】一種鋁合金空心結構的焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及焊接【技術領域】，具體為一種鋁合金空心結構的焊接方法。
【背景技術】
[0002]鋁合金構件質量輕、耐蝕性好、比強度高，在各工業部門特別是在航空、航天、汽 車、船艦工業上獲得了廣泛的應用。為了適應航空發動機輕質量，通氣除冰的要求，越來越 多的鋁合金大型導流葉片設計為空心結構。空心結構的導流葉片因鍛造現有技術的限制， 無法直接鍛造成型，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，實心結構的焊接接頭一般為對接，兩邊 對齊夾緊即可進行焊接，要求不高，焊接難度不大。但對于空心結構的葉片來說，該方法不 能滿足空腔型面尺寸、精度的要求。鋁合金膨脹系數大、導熱性好，火焰釬焊焊后變形較大， 很難形成滿足要求的空心結構，并且容易產生大量焊接缺陷，嚴重影響產品質量，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，是固相連接，焊縫無熔化金屬、焊接缺陷少、力 學性能好，但該技術在空心結構的導流葉片中的應用，受到空心結構對焊接接頭的限制。

【發明內容】

[0005]要解決的技術問題
[0006]為解決現有鋁合金空心結構采用火焰釬焊出現的問題，本發明提出了一種鋁合金 空心結構的焊接方法，通過焊接接頭設計成鑲配形式，凸臺與空槽止口定位，過盈配合的形 式對接，凸臺端面形成空腔型面，焊接接頭符合雙面對稱焊接的要求，從而能夠通過攪拌摩 擦焊焊接成型。
[0007]技術方案
[0008]本發明的技術方案為:
[0009]所述一種鋁合金空心結構的焊接方法，其特征在于:采用以下步驟:
[0010]步驟1:按照空心結構的內腔尺寸，在鋁合金板厚度截面中心加工內腔槽，在鋁合 金鑲條厚度截面中心加工凸臺，且凸臺端面為空腔型面；
[0011]步驟2:將經過步驟I加工處理后的鋁合金板和鋁合金鑲條依次進行堿洗和酸洗； 所述堿洗過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；所述酸洗過程為將待洗部件浸入濃硝酸中至少I分鐘，然后用水沖洗，并烘干；
[0012]步驟3:用酒精將內腔槽和凸臺的裝配面擦拭干凈，并將內腔槽與凸臺裝配，其中 內腔槽與凸臺為過盈配合，內腔槽與凸臺對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步驟3裝配好的內腔槽與凸臺對接縫進行焊接。
[0014]有益效果
[0015]本發明針對火焰釬焊焊縫質量差、空心結構變形量大、攪拌摩擦單面焊工藝難度 大等實際情況，通過采用鑲配形式的焊接接頭，凸臺與空槽止口定位，過盈配合的形式對接，滿足凸臺端面為空腔型面，符合雙面對稱焊接的要求，通過雙面對稱攪拌摩擦焊方法，將鋁合金空心結構的空腔槽焊合，形成空心結構的空腔。此方法先進合理，速度快，容易實現機械化；焊縫組織致密，無氣孔、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%，焊縫強度提高50%以上；空心結構完整，無明顯變形。
【專利附圖】

【附圖說明】
[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程示意圖；
[0020]圖5為焊后鑲條凸臺照片；
[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；4、內腔槽；5、空腔；6、空心葉片葉盆面；7、對接縫；8、空心葉片葉背面；9、對接縫；10、攪拌頭；11、攪拌針；12、攪拌針頂端；13、凸臺水平中心線；14、主軸；15、焊縫中心線。
【具體實施方式】
[0023]下面結合具體實施例描述本發明:
[0024]本實施例中的鋁合金空心結構為鋁合金空心葉片，其焊接方法采用以下步驟:
[0025]步驟1:按照空心葉片的內腔尺寸，在鋁合金板厚度截面中心加工葉片內腔槽，在鋁合金鑲條厚度截面中心加工凸臺，且凸臺端面為葉片的空腔型面；
[0026]本實施例中采用的鋁合金板和鑲條的材料標號為6A02-T6，鋁合金板尺寸為300mmX 150mmX 10mm,鑲條的尺寸為300_X 20_X 10mm,利用統床在招合金板厚度截面中心處加工出280mmX100mmXL3mm的葉片內腔槽，內腔槽厚度為1.3+°_3臟，內
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，凸臺長度尺寸根據內腔槽尺寸而定，凸臺厚度為1.3_a3mm,
凸臺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:將經過步驟I加工處理后的鋁合金板和鋁合金鑲條依次進行堿洗和酸洗；所述堿洗過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；所述酸洗過程為將待洗部件浸入濃硝酸中至少I分鐘，然后用水沖洗，并烘干；
[0028]步驟3:用酒精將葉片內腔槽和凸臺的裝配面擦拭干凈，并將內腔槽與凸臺裝配，其中內腔槽與凸臺為過盈配合，裝配時可用橡皮錘進行敲擊，內腔槽與凸臺對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步驟3裝配好的內腔槽與凸臺對接縫進行焊接。本實施例中采用龍門式攪拌摩擦焊機，先進行空心葉片葉盆面的攪拌摩擦焊，后進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:攪拌頭旋轉速度n=1000r/min ;焊接速度V=90mm/min ;主軸傾斜角度:1.5° ;攪拌針向進氣邊偏移,距鑲配面0.7mm。
【權利要求】
1.一種鋁合金空心結構的焊接方法，其特征在于:采用以下步驟: 步驟1:按照空心結構的內腔尺寸，在鋁合金板厚度截面中心加工內腔槽，在鋁合金鑲條厚度截面中心加工凸臺，且凸臺端面為空腔型面； 步驟2:將經過步驟I加工處理后的鋁合金板和鋁合金鑲條依次進行堿洗和酸洗；所述堿洗過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；所述酸洗過程為將待洗部件浸入濃硝酸中至少I分鐘，然后用水沖洗，并烘干； 步驟3:用酒精將內腔槽和凸臺的裝配面擦拭干凈，并將內腔槽與凸臺裝配，其中內腔槽與凸臺為過盈配合，內腔槽與凸臺對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步驟3裝配好的內腔槽與凸臺對接縫進行焊接。
【文檔編號】B23K20/24GK103521941SQ201310477263
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月14日 優先權日:2013年10月14日
【發明者】梁養民, 楊卓勇, 彭穎, 胡建華, 王運會, 楊薇, 謝國印, 秦仁章 申請人:西安航空動力股份有限公司