[发明专利]一种焊接卡具及钎焊大尺寸铝合金曲面蒙皮与带筋骨架结构的方法

说明书

一种焊接卡具及钎焊大尺寸铝合金曲面蒙皮与带筋骨架结构的方法，本发明涉及一种焊接卡具及钎焊大尺寸铝合金曲面蒙皮与带筋骨架结构的方法。本发明的目的是为了解决现有钎焊方法不适用于大尺寸铝合金曲面蒙皮与带筋骨架结构的钎焊或钎焊后构件产生变形的问题。本发明焊接卡具包括保温层、加热毯、限位模具、模具拉杆、加压垫片和加压螺杆。方法为：对铝合金蒙皮与带筋骨架进行焊前热处理，打磨清洗，钎料涂覆，然后利用焊接卡具进行钎焊。本发明可焊接的构件尺寸较大，降低工件焊接过程中的变形量，焊接精度高。本发明应用于铝合金钎焊领域。

技术领域

本发明涉及一种焊接卡具及钎焊大尺寸铝合金曲面蒙皮与带筋骨架结构的方法。

背景技术

铝合金具有强度高、密度低、导热性好、可加工性强等优异综合性能，在汽车、航空航天、电子等领域被广泛应用。在保证结构强度的基础上，为进一步满足轻量化发展的需求，不少零件设计成具有封闭腔体特征的中空结构，腔体的一侧为带有纵横内筋骨架结构的腹板，另一侧则为蒙皮，二者通过焊接的形式结合为一体。另外，这种封闭腔体除了常见的平板结构外，还经常呈现为具有一定曲率的曲面结构，即曲面蒙皮焊接在具有相应曲率的带筋骨架结构的腹板上。

从结构上分析，铝合金蒙皮与带筋骨架结构的焊接是多点/多线构成的焊接，不仅焊接结合面的形状比较复杂，而且当构件具有一定尺寸时，实际焊接面积较大，其焊接过程复杂，焊接难度大。常见的熔化焊方法，如激光焊、TIG焊等，无法适用于这种焊接结构；电阻焊、扩散焊等固相焊接方法，不适合于大构件、大焊接面积的情况；常规的钎焊方法在解决铝合金表面氧化膜、促进钎料与母材的润湿方面也困难重重，易造成构件变形。因而，目前几乎没有关于这方面可行、可靠焊接技术的报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有钎焊方法不适用于大尺寸铝合金曲面蒙皮与带筋骨架结构的钎焊或钎焊后构件产生变形的问题，提供一种大尺寸铝合金曲面蒙皮与带筋骨架结构的钎焊方法。

本发明一种焊接卡具为半圆管结构，焊接卡具包括保温层、加热毯、限位模具、模具拉杆、加压垫片和加压螺杆；保温层内表面贴附有加热毯，加热毯包覆在限位模具的外表面；在限位模具的上沿上平行间隔横置多个模具拉杆，每个模具拉杆下方均螺纹连接两个加压螺杆，两个加压螺杆下端固定连接加压垫片。

利用焊接卡具钎焊大尺寸铝合金曲面蒙皮与带筋骨架结构的方法，按以下步骤进行：

一、对铝合金蒙皮与带筋骨架进行焊前热处理；

二、对热处理后的铝合金蒙皮与带筋骨架进行焊前打磨与清洗；

三、在热处理后的铝合金蒙皮上标出待焊位置；

四、对铝合金蒙皮蒙皮与带筋骨架分别进行钎料的涂覆：将铝合金蒙皮蒙皮放置在加热台上加热，到达预设温度后，将钎料涂覆在步骤三确定的待焊位置上；再将带筋骨架放置在加热台上加热，到达预设温度后，将钎料涂覆在带筋骨架的立筋表面；其中在钎料涂覆过程中，利用超声波电烙铁施振于涂覆钎料的位置上，超声波电烙铁施振的频率范围为15kHz-60kHz，输出功率范围为20-500W；

五、将铝合金蒙皮和带筋骨架进行组合焊接：预涂钎料的铝合金蒙皮与带筋骨架冷却后，将铝合金蒙皮与带筋骨架进行准确组装，形成待焊工件，然后置于焊接卡具的限位模具内，限位模具外包裹加热毯，加热毯外有保温层，加压螺杆和模具拉杆螺纹连接，加压螺杆与待焊工件之间有加压垫片；旋拧加压螺杆对待焊工件施加压力；利用加热毯对待焊工件进行加热，当加热温度到达预设焊接温度后，保温5-10min，增加加压螺杆对待焊工件的压力；然后采用电锤对加压垫片位置施加冲击振动，冲击的频率是50-6000次/min，冲击功率是50-200W；然后停止加热，保持加压螺杆对待焊工件施加的压力，冷却，卸下焊接卡具即完成焊接。