[发明专利]一种金属薄壁件铆改焊结构的激光喷丸轻量化方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理及焊接技术领域，特别涉及一种金属薄壁件铆改焊结构的激光喷丸轻量化方法。本发明还涉及一种金属薄壁件铆改焊结构的激光喷丸轻量化装置。

背景技术

随着我国经济的高速发展，航空航天业在国民生产和生活中起着越来越重要的作用。为了满足国内日益增长的货运客运需求，ARJ21、C919、运20等飞机与长征5号等火箭相继完成研发与服役，相应的，航空航天制造业在国民生产中占比也越来越大。

航空航天器件中重量的控制是头等大事，也是影响航空航天器运载效率的主要因素。提高航空航天器效率的方法主要有两种，一是研发大功率发动机，二是对航空航天器进行减重。减重能够增加军用飞机的航程，提高军机的载弹量，对于民用飞机来说，可以提高载客量，节约成本等。对航空航天器减重的方法有材料减重和结构设计减重两种方法。

选材方面，目前已广泛采用轻质材料，如钛合金、高强铝合金、复合材料等。传统装配连接技术已难以满足这些先进材料的工艺要求，焊接技术已由原来的辅助制造工艺演变成为飞机制造中的关键技术。目前航空航天器件中还存在大量的铆接结构，将铆接改成焊接能够简化结构设计，有效减轻重量。如空中客车A330/A340机身壁板采用激光双光束对称焊接，取代原有的铆接密封壁板，减重达到15％，降低成本15％，同时提高了壁板的密封性能。

随着焊接技术的快速发展，焊接结构件在航空航天器件中占比越来越大，如焊接结构件在喷气发动机零部件总数中所占比例已超过50％，焊接的工作量已占发动机制造总工时的10％左右。虽然焊接技术，特别是高能束流焊接技术在航空航天器件减重中起着重要作用，但仍然存在焊接变形和焊缝强度问题，这些问题的存在给航空航天器的正常使用带来很大的潜在威胁。

因此，如何在减轻金属薄壁件的重量的基础上，消除金属薄壁件焊接结构的焊缝变形，提高焊缝强度，保证零件的尺寸精度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属薄壁件铆改焊结构的激光喷丸轻量化方法，能够通过焊接的方式减轻金属薄壁件的重量，并且消除焊缝区残余拉应力，强化焊缝强度，保证零件的尺寸精度。本发明的另一目的是提供一种金属薄壁件铆改焊结构的激光喷丸轻量化装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种金属薄壁件铆改焊结构的激光喷丸轻量化方法，包括：

夹持焊接件，并扫描焊缝位置，生成激光处理路径；

按照所述激光处理路径对所述焊缝的两侧表面进行激光喷丸处理。

优选地，夹持焊接件时，使所述焊缝的表面保持水平。

优选地，扫描焊缝位置，具体包括：

扫描所述焊缝在空间中的位置，并确定所述焊缝的形状和厚度。

优选地，按照所述激光处理路径对所述焊缝的两侧表面进行激光喷丸处理具体包括：

同时通过两束激光分别对所述焊缝的表面和底面按照所述激光处理路径进行激光喷丸处理。

优选地，同时通过两束激光分别对所述焊缝的表面和底面按照所述激光处理路径进行激光喷丸处理之前，还包括：

调整两束激光在所述焊缝的表面和底面的投影位置，并使两束激光的焦点在所述焊缝上的投影相同。

优选地，调整两束激光在所述焊缝的表面和底面的投影位置之后，且在按照所述激光处理路径对所述焊缝的两侧表面进行激光喷丸处理之前，还包括：

在所述焊缝的表面和/或底面涂覆用于防止被激光烧灼以及用于提高激光诱导的应力波压力峰值激光喷丸专用贴膜。

优选地，对所述焊缝的两侧表面进行激光喷丸处理之后，还包括：

检测所述焊接件的形变分布情况，并判断形变量是否满足要求，如果否，则根据所述焊接件的形变分布情况调整两束激光的强度，并继续对所述焊接件的两侧表面进行激光喷丸处理。

本发明还提供一种金属薄壁件铆改焊结构的激光喷丸轻量化装置，包括用于夹持焊接件的夹持机器人、用于扫描所述焊接件上的焊缝位置的扫描设备、与所述扫描设备信号连接并用于根据其扫描结果生成激光处理路径的主控机，以及与所述主控机信号连接、用于按照所述激光处理路径对所述焊缝的两侧表面进行激光喷丸处理的激光器。

优选地，还包括与所述主控机信号连接、用于对所述激光器发出的激光在所述焊缝上进行对焦的反射镜。

优选地，还包括与所述主控机信号连接、用于对所述焊接件的表面涂覆用于防止被激光烧灼和用于提高激光诱导的应力波压力峰值的激光喷丸专用贴膜的涂覆机器人。