[发明专利]一种抑制T型结构件焊接热裂纹的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种T型结构件的焊接装置及方法，具体涉及一种抑制T型结构件焊接热裂纹的装置及方法。

背景技术

在飞机制造业中，长桁和蒙皮组成的机身壁板T型结构件主要依靠传统的铆接技术进行连接。为了克服铆接存在的机身重量增加和生产效率较低的局限性，德国空中客车有限公司率先开展了双侧激光同步焊接技术的研究以代替传统的铆接技术，以实现机身壁板轻质、高效、低成本的加工制造。经过十余年的发展，该技术于2003年首先应用在空客A318的批量化生产中，在相同的结构刚度情况下，机身重量减轻约20％，制造成本降低约25％，同时，生产效率得到大幅度提高。目前，这一技术已成功应用在空客A318、A340、A350、A380等型号的批量化生产过程中。

基于以上所述，公开号为CN106134313B的专利公开日为2014年2月9日的一种应用于VPPA焊接的预拉伸方法，并公开了一种应用于VPPA焊接的预拉伸方法，公开了第一夹持机构、第二夹持机构、拉伸传感器、承立柱、待焊接零件、液压机构和反转机构，液压机构设置在承立柱底座平面上，其上设置带槽道的垫块，反转机构通过轴座与承立柱连接固定，第一夹持机构通过旋转轴与反转机构的金属杠杆连接，第二夹持机构与拉力传感器连接，第一夹持机构、第二夹持机构均为自锁机构，包含一个夹持块和两个楔形块，夹持块带有带有燕尾槽，楔形块得到一面为45°斜面安装于夹持块的燕尾槽斜面上，楔形块的另一面带有尖齿，用于夹紧待焊接零件该文献中没有公开能进行T型结构双侧焊接的装置和方法，以及没有公开对焊接件进行水平放置的装置，没有公开通过牵引滑块圆柱定位销和测量滑块圆柱定位销对蒙皮进行局部拉伸固定的装置和方法。

目前，由长桁和蒙皮构成的机身壁板T型结构件主要采用铝锂合金制成，然而这类材料的热膨胀系数较大，导致材料体积受温度影响较大；此外，双侧激光焊接过程中激光束对蒙皮和长桁的加热极不均匀，导致在焊缝、热影响区及母材区存在较大的温度梯度，焊缝凝固后各区域材料产生了不同程度的收缩变形，特别是焊缝内的收缩变形最为明显；加之，T型结构件中长桁的刚度较大，无法通过T型结构件产生整体收缩形变来释放残余应力，导致在焊缝中存在较大的残余拉应力场；以上诸多因素共同造成长桁-蒙皮T型焊接结构的焊缝上出现明显的热裂纹缺陷。如图8所示，热裂纹4主要垂直于焊接方向分布，将显著削弱长桁1-蒙皮2(T型结构件)的强度，影响机身的服役性能，在服役过程中热裂纹甚至会继续向热影响区和母材区扩展，并将最终导致机身壁板的破坏断裂。

现有T型结构件焊接采用双侧激光焊接，为了抑制焊接热裂纹，往往采用焊后激光补焊的方法对双侧焊缝内热裂纹进行修补，但必须重复加热热裂纹附近的焊缝组织从而造成焊缝软化，并且依然容易在补焊处萌生新的热裂纹缺陷，从而进一步降低焊缝的承载性能。

发明内容

本发明为解决现有的T型结构件采用双侧激光焊接，对焊接材料进行限制，焊接材料单一，为了抑制焊接热裂纹，需要对双侧焊缝内热裂纹进行修补，导致补焊处萌生新的热裂纹缺陷，从而降低焊缝的承载性能的问题，而提出了一种抑制T型结构件焊接热裂纹的装置及方法。

装置：一种抑制T型结构件焊接热裂纹的装置包括平台、测量牵引杆、控制器、步进电机、丝杠、传动板、轴承座、两个牵引滑块、两个测量滑块、两个圆柱滑杆、四个滑杆固定座和四个底座支架，四个底座支架分别固定在平台下面的四角处，平台上设有矩形凹槽和两个矩形开口，矩形凹槽位于平台的前端，两个矩形开口位于平台的后端，两个矩形开口相对平台纵向中心线对称设置，两个测量滑块均套装在测量牵引杆上，测量牵引杆连接在控制器内的拉力传感器上，控制器固定在平台上，测量牵引杆设置在矩形凹槽中，每个矩形开口中设置一个牵引滑块，且两个牵引滑块均与传动板连接，牵引滑块的上端面设有牵引滑块圆柱定位销，测量滑块的上端面设有测量滑块圆柱定位销，传动板设置在平台的下面，传动板与丝杠螺纹连接，丝杠的一端设置在轴承座中，丝杠的另一端与步进电机的输出轴连接，两个圆柱滑杆对称设置在丝杠的两侧，两个圆柱滑杆均与传动板滑动连接，每个圆柱滑杆的两端分别与其对应的滑杆固定座连接，滑杆固定座固定在平台下面，控制器通过数据线与步进电机连接。

方法：一种抑制T型结构件焊接热裂纹的方法是通过以下步骤实现的：

步骤一、在蒙皮上加工定位圆孔：根据蒙皮尺寸确定四个定位圆孔的水平距离a和竖直距离b，并利用钻床在蒙皮待焊位置线两侧对称加工四个定位圆孔；