[发明专利]一种用于带筋板制造的搅拌摩擦点焊方法

说明书

本发明提供了一种用于带筋板制造的搅拌摩擦点焊方法，包括：根据待焊接带筋结构的表面形状，选用与所述待焊接带筋结构的表面形状相匹配的形状适应性轴套，所述形状适应性轴套与搅拌针，轴肩组成搅拌摩擦点焊工具；将上述搅拌摩擦点焊工具与待焊接带筋结构紧密配合，在焊接工作台上进行焊接。本发明通过使用与待焊接带筋结构的表面形状相匹配的形状适应性轴套对带筋结构进行搅拌摩擦点焊，从焊接开始到焊接完成冷却，搅拌摩擦焊点皆不会因为外围材料受热变形而产生缺陷，同时，在此方法的作用下，工件的焊后变形也得到了有效控制。

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，特别是涉及一种用于带筋板制造的搅拌摩擦点焊方法。

背景技术

先进机械制造技术的发展，使得具有优异力学性能的复杂结构在航空、航天以及汽车等工业领域获得广泛的应用，而带筋板以及带筋结构尤其在航空工业领域应用广泛。传统的带筋结构采用铆接的连接方式进行制造，由于铆钉与筋板之间为机械连接，传统铆接型带筋结构在力学性能、密封性能以及抗腐蚀性能等方面具有许多弱点，难以满足当前飞行器设计中轻量化、高强度以及强耐受性等需求。

与铆接相比，回填式搅拌摩擦点焊是一种固相焊接技术，其焊接接头组织致密均匀具有优异的力学性能及防腐蚀性能。采用回填式搅拌摩擦点焊实施带筋薄板结构制造，不仅可以起到减重的作用，还可以保证结构的密封性，对提高产品的耐受性发挥着重要作用。

回填式搅拌摩擦点焊是通过轴套、轴肩以及搅拌针的协同作用完成带筋搭接结构的无匙孔焊接。但是，在搅拌摩擦点焊实施的过程中，由于焊点局部受热，易于造成外围金属受力软化变形进而导致内部产生不可见缺陷。其次，由于带筋板中筋条搭接接触面一般较窄，而且工装作用在窄筋条上时装夹间隙以及其导致的装夹弱化作用，极易在焊接热输入的同时直接导致筋条变形，进而造成组织不均匀甚至内部孔洞缺陷。另外，普通回填式点焊轴套作用面积较小，在焊接过程中，待焊工件周围部分的材料易受热产生翘曲，导致焊点与母材之间的弱连接。因此，控制焊点周围的材料受力受热变形，是获得完整的焊点形貌以及优异稳定的焊点性能的关键。

发明内容

针对回填式搅拌摩擦点焊在带筋结构制造中出现的上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的可控制焊点局部变形以及避免焊点内部缺陷的回填式搅拌摩擦点焊方法。

本发明提供了一种用于带筋板制造的搅拌摩擦点焊方法，使用由搅拌针，轴肩和轴套组成的回填式搅拌摩擦点焊工具进行焊接，其步骤包括：

1)根据待焊接带筋结构的表面形状，选用与所述待焊接带筋结构的表面形状相匹配的形状适应性轴套，所述形状适应性轴套与搅拌针，轴肩组成搅拌摩擦点焊工具；

2)将上述搅拌摩擦点焊工具与待焊接带筋结构紧密配合，在焊接工作台上进行焊接。

进一步地，所述形状适应性轴套与待焊接带筋结构的端面的配合部位具有侧顶体，焊接时侧顶体紧贴在待焊接带筋结构的端面上。

进一步地，所述侧顶体的垂向高度小于待焊接带筋结构的厚度并大于待焊接带筋结构的厚度的2/3。

进一步地，所述形状适应性轴套的形状为立方状、圆柱状、棱台状、棱锥状或者前述形状的组合形状。

进一步地，所述形状适应性轴套与待焊接带筋结构的竖筋面之间保留有间隙。

进一步地，所述间隙的宽度为0.1mm-0.2mm。

进一步地，所述形状适应性轴套的材料为高碳工具钢或高碳合金钢。