[发明专利]一种铝合金带筋壁板的制造方法

说明书

本发明涉及一种铝合金带筋壁板的制造方法，是对配置成T字形的蒙皮和筋板进行焊接而成的铝合金带筋壁板制造方法，包括：板材组装工序，将所述筋板呈T字形组装在所述蒙皮上；填充工序，以合金粉末为填充材料，采用冷喷涂将合金粉末往复喷涂在所述筋板与所述蒙皮组装后的角接区；焊接工序，在完成填充工序后，使用单机头搅拌摩擦焊在所述筋板与所述蒙皮的两侧喷涂区依次焊接，或使用双机头搅拌摩擦焊从两侧的喷涂区同时完成焊接，其目的是解决高强铝合金T型接头直角过渡区缺料及其带来的缺陷和应力集中问题，同时降低原材料成本和机加成本、提高生产效率、满足带筋壁板减重增强的生产制造需求。

技术领域

本发明涉及复合制造技术领域，尤其涉及一种铝合金带筋壁板的制造方法。

背景技术

铝合金带筋壁板是飞行器重要结构部件，所用铝合金材料逐渐向高强度、低密度方向发展，出现了2024、7055等高强度铝合金以及2A97、2195等高强度、低密度铝锂合金。目前工业生产主要采用机械加工、铆接、激光焊等方式进行铝合金带筋壁板制造，实验室开发了基于静轴肩搅拌摩擦焊的填丝搅拌摩擦焊技术，以上几种生产制造方法在使用中各有优势和局限。

机加整体壁板通过在厚板上逐层逐区减材加工的方式成形立筋，优势在于整体壁板无组织突变、综合性能优异，短板在于材料利用率低、加工时间长、加工成本高。传统铆接在航空航天装备中久经考验。铆接接头连接强度高、抗疲劳、易于更换，但铆钉使用数量多、结构增重明显。

专利CN 110293315 A提出一种大型飞机筋壁板T型接头双侧激光焊方法。相较于铆接制造，双侧激光同步焊接能够极大的减轻工件重量，提高生产效率。该技术在钛合金带筋壁板焊接中优势明显。但高强铝合金由于导热性好、线膨胀系数大、表面易氧化形成高熔点、大密度的氧化铝薄膜，所以熔焊接头中不可避免的会出现气孔、夹渣、未熔合等熔化/凝固缺陷。铝锂合金熔焊时还易出现元素烧蚀等问题。

专利CN 109202271 A提出一种静轴肩填丝搅拌摩擦焊装置及角焊缝增材制造方法。通过在装置主轴上集成焊接系统和填丝系统，实现角焊缝同步送料与焊接，解决筋板/蒙皮过渡区缺料及应力集中问题。静轴肩搅拌摩擦焊属于固相焊接，温度低于材料熔点，有效避免元素偏析、烧蚀等问题。但由于铝合金丝材直径较细，在轴肩侧向力及主轴切向力作用下易出现送丝困难和断丝现象，难以实现大尺寸带筋壁板连续稳定制造。

发明内容

本发明主要针对以上问题，提出了一种铝合金带筋壁板的制造方法，其目的是用于实现铝合金带筋壁板高质、高效、低成本生产制造。

为实现上述目的，本发明提供了一种铝合金带筋壁板的制造方法，是对配置成T字形的蒙皮和筋板进行焊接而成的铝合金带筋壁板制造方法，包括：

板材组装工序，将所述筋板呈T字形组装在所述蒙皮上；

填充工序，以合金粉末为填充材料，采用冷喷涂将合金粉末往复喷涂在所述筋板与所述蒙皮组装后的角接区；

焊接工序，在完成填充工序后，使用单机头搅拌摩擦焊在所述筋板与所述蒙皮的两侧喷涂区依次焊接，或使用双机头搅拌摩擦焊从两侧的喷涂区同时完成焊接。

进一步地，在板材组装工序之前，还包括：预处理工序，在所述筋板、所述蒙皮的待喷涂区使用辅助工具进行拉毛处理。

进一步地，在板材组装工序中，将所述筋板呈T字形组装在所述蒙皮上的步骤包括：将所述筋板呈T字形垂直装卡在所述蒙皮的拉毛区中部，并对所述筋板施加三向刚性支撑。

进一步地，在填充工序之后，还包括：修形工序，对所述合金粉末往复喷涂后的喷涂区进行修形处理，使所述喷涂区的横截面形状保持一致。

进一步地，在焊接工序之后，还包括：改性工序，在焊接完成后，使用冷喷装置在焊缝区表面喷涂纯铝或铝合金层。