[发明专利]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

说明书

本发明提供一种用于蒙皮‑桁条的搅拌摩擦焊与激光钎焊复合焊接工艺，具体步骤如下：步骤1，将已预处理的蒙皮‑桁条件搭接固定；步骤2，将高速旋转的搅拌头压入工件进行搅拌摩擦焊；步骤3，检查搅拌摩擦焊接头质量；步骤4，将激光置于搭接面两侧进行送丝式激光钎焊；步骤5，检查激光钎焊接头质量。本发明可有效提高桁条式机身结构的综合力学性能，增加防腐蚀气密功能，在保证搅拌摩擦焊焊缝不发生应力腐蚀的基础上，增加搭接面受力承载面积，获得高质量的蒙皮‑桁条搭接成型件。

技术领域：

本发明属于铝合金焊接领域，涉及一种用于蒙皮-桁条的搅拌摩擦焊与激光钎焊复合焊接工艺。

背景技术：

桁条式机身结构是由蒙皮-桁条-隔框组合而成。桁条作为垂直于蒙皮的纵向构件，在飞机飞行过程中主要承受机身弯曲引起的轴向力，桁条对蒙皮有重要的支持作用，提高了蒙皮的受压临界应力。此外，桁条承受了部分作用在蒙皮上的空气动力并传递给机身的其他构件。与桁梁式机身相比，桁条式机身的桁条-蒙皮结构受压稳定性较好，更适用于较高速飞机。

蒙皮-桁条的高质量连接技术关系到飞机的整体综合性能，现阶段采用的工艺仅通过搅拌摩擦焊连接蒙皮和桁条。然而，由于桁条在长期服役过程中承受机身弯曲的轴向力，蒙皮- 桁条搭接面之间工件间隙逐渐增加，空气很容易通过工件间隙与搅拌摩擦焊焊缝接触。在应力和空气腐蚀的共同作用下，焊缝发生应力腐蚀，飞机的疲劳寿命随之降低。另一方面，单一的搅拌摩擦焊焊缝在受力时，存在应力集中现象，严重时会形成裂纹导致焊接结构失效。

搅拌摩擦焊与激光钎焊复合焊接工艺为提高蒙皮-桁条结构件综合力学性能提供了新途径。对搭接面两侧增加激光钎焊工艺可有效防止空气通过工件间隙与搅拌摩擦焊缝接触，发生应力腐蚀，因此在飞机服役过程中能有效保护搅拌摩擦焊缝。钎焊过程中，钎料熔化渗入工件间隙，而母材不发生熔化，母材热影响区小，易于对钎焊焊缝进行修复工艺。此外，钎焊接头在一定程度上增大了搭接接头的承载宽度，减少应力集中。

本发明提供一种用于蒙皮-桁条的搅拌摩擦焊与激光钎焊复合焊接工艺，该工艺旨在防止蒙皮-桁条结构在服役过程中搅拌摩擦焊焊缝发生应力腐蚀，提高疲劳寿命。同时，本发明有利于提高该结构的综合力学性能。

发明内容：

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种用于蒙皮-桁条的搅拌摩擦焊与激光钎焊复合焊接工艺，是基于蒙皮-桁条结构件进行研究，防止飞机在服役过程中焊缝发生应力腐蚀，提高疲劳寿命。

本发明是这样来实现的，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，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，将已预处理的蒙皮-桁条构件搭接固定；

步骤2，将高速旋转的搅拌头压入工件对搭接结构进行搅拌摩擦焊；

步骤3，检查搅拌摩擦焊接头质量；

步骤4，在搭接面两侧同时配置激光钎焊设备进行送丝式激光钎焊；

步骤5，检查激光钎焊接头质量。

进一步，所述蒙皮-桁条搭接结构为，蒙皮置于下层，桁条置于上层。

进一步，所述搅拌头长度略大于上层桁条金属厚度，搅拌摩擦焊接过程中搅拌针要穿透上层桁条金属，进入下层壁板金属中，通过搅拌针的高速旋转，使其与上下焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化，获得搅拌摩擦焊焊缝。

进一步，所述激光钎焊使用的钎料熔点低于下层蒙皮与上层桁条金属，熔化后能与上下金属发生共晶反应。

进一步，所述激光钎焊为送丝式激光钎焊，焊接过程中，激光热源使得钎料熔化，而母材不熔化，在搭接面左右两侧获得两条激光钎焊焊缝。

进一步，所述下层蒙皮与上层桁条均为铝合金材料，且为薄壁件，厚度为1mm-2mm。