一种铝合金空心结构的焊接方法
【专利摘要】本发明提出了一种铝合金空心结构的焊接方法，针对火焰钎焊焊缝质量差、空心结构变形量大、搅拌摩擦单面焊工艺难度大等实际情况，通过采用镶配形式的焊接接头，凸台与空槽止口定位，过盈配合的形式对接，满足凸台端面为空腔型面，符合双面对称焊接的要求，通过双面对称搅拌摩擦焊方法，将铝合金空心结构的空腔槽焊合，形成空心结构的空腔。此方法先进合理，速度快，容易实现机械化；焊缝组织致密，无气孔、夹杂等明显缺陷，与火焰钎焊相比，一次焊接合格率由25.54%提高至92.25%，焊缝强度提高50%以上；空心结构完整，无明显变形。
【专利说明】一种铝合金空心结构的焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接【技术领域】，具体为一种铝合金空心结构的焊接方法。
【背景技术】
[0002]铝合金构件质量轻、耐蚀性好、比强度高，在各工业部门特别是在航空、航天、汽 车、船舰工业上获得了广泛的应用。为了适应航空发动机轻质量，通气除冰的要求，越来越 多的铝合金大型导流叶片设计为空心结构。空心结构的导流叶片因锻造现有技术的限制， 无法直接锻造成型，一般采用分体锻造，加工空腔，装配后焊接的方法。
[0003]目前变形铝合金一般采用火焰钎焊方法，实心结构的焊接接头一般为对接，两边 对齐夹紧即可进行焊接，要求不高，焊接难度不大。但对于空心结构的叶片来说，该方法不 能满足空腔型面尺寸、精度的要求。铝合金膨胀系数大、导热性好，火焰钎焊焊后变形较大， 很难形成满足要求的空心结构，并且容易产生大量焊接缺陷，严重影响产品质量，焊接的合 格率很低，平均一次焊接合格率为25%左右。
[0004]搅拌摩擦焊属于一种焊接新技术，是固相连接，焊缝无熔化金属、焊接缺陷少、力 学性能好，但该技术在空心结构的导流叶片中的应用，受到空心结构对焊接接头的限制。
【发明内容】
[0005]要解决的技术问题
[0006]为解决现有铝合金空心结构采用火焰钎焊出现的问题，本发明提出了一种铝合金 空心结构的焊接方法，通过焊接接头设计成镶配形式，凸台与空槽止口定位，过盈配合的形 式对接，凸台端面形成空腔型面，焊接接头符合双面对称焊接的要求，从而能够通过搅拌摩 擦焊焊接成型。
[0007]技术方案
[0008]本发明的技术方案为:
[0009]所述一种铝合金空心结构的焊接方法，其特征在于:采用以下步骤:
[0010]步骤1:按照空心结构的内腔尺寸，在铝合金板厚度截面中心加工内腔槽，在铝合 金镶条厚度截面中心加工凸台，且凸台端面为空腔型面；
[0011]步骤2:将经过步骤I加工处理后的铝合金板和铝合金镶条依次进行碱洗和酸洗； 所述碱洗过程为将待洗部件浸入温度为65°C的浓度为5%的NaOH溶液中至少30秒，然后用 水冲洗；所述酸洗过程为将待洗部件浸入浓硝酸中至少I分钟，然后用水冲洗，并烘干；
[0012]步骤3:用酒精将内腔槽和凸台的装配面擦拭干净，并将内腔槽与凸台装配，其中 内腔槽与凸台为过盈配合，内腔槽与凸台对接缝配合面的配合间隙不大于0.05mm ；
[0013]步骤4:采用搅拌摩擦焊工艺对步骤3装配好的内腔槽与凸台对接缝进行焊接。
[0014]有益效果
[0015]本发明针对火焰钎焊焊缝质量差、空心结构变形量大、搅拌摩擦单面焊工艺难度 大等实际情况，通过采用镶配形式的焊接接头，凸台与空槽止口定位，过盈配合的形式对接，满足凸台端面为空腔型面，符合双面对称焊接的要求，通过双面对称搅拌摩擦焊方法，将铝合金空心结构的空腔槽焊合，形成空心结构的空腔。此方法先进合理，速度快，容易实现机械化；焊缝组织致密，无气孔、夹杂等明显缺陷，与火焰钎焊相比，一次焊接合格率由25.54%提高至92.25%，焊缝强度提高50%以上；空心结构完整，无明显变形。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为铝合金板与镶条示意图；
[0017]图2为图1截面示意图；
[0018]图3为铝合金空心板焊接接头示意图 ；
[0019]图4为铝合金空心板焊接过程示意图；
[0020]图5为焊后镶条凸台照片；
[0021]图6为焊后焊缝微观形貌；
[0022]图中:1、铝合金板；2、镶条；3、凸台；4、内腔槽；5、空腔；6、空心叶片叶盆面；7、对接缝；8、空心叶片叶背面；9、对接缝；10、搅拌头；11、搅拌针；12、搅拌针顶端；13、凸台水平中心线；14、主轴；15、焊缝中心线。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体实施例描述本发明:
[0024]本实施例中的铝合金空心结构为铝合金空心叶片，其焊接方法采用以下步骤:
[0025]步骤1:按照空心叶片的内腔尺寸，在铝合金板厚度截面中心加工叶片内腔槽，在铝合金镶条厚度截面中心加工凸台，且凸台端面为叶片的空腔型面；
[0026]本实施例中采用的铝合金板和镶条的材料标号为6A02-T6，铝合金板尺寸为300mmX 150mmX 10mm,镶条的尺寸为300_X 20_X 10mm,利用统床在招合金板厚度截面中心处加工出280mmX100mmXL3mm的叶片内腔槽，内腔槽厚度为1.3+°_3臟，内
腔槽的粗糙度为f ，配合面的粗糙度为f 。利用铣床在镶体厚度截面中心加工出
280mmX2.4mmX 1.3mm的凸台，凸台长度尺寸根据内腔槽尺寸而定，凸台厚度为1.3_a3mm,
凸台端面为叶片的空腔型面，其粗糙度￥，配合面的粗糙度为。
[0027]步骤2:将经过步骤I加工处理后的铝合金板和铝合金镶条依次进行碱洗和酸洗；所述碱洗过程为将待洗部件浸入温度为65°C的浓度为5%的NaOH溶液中至少30秒，然后用水冲洗；所述酸洗过程为将待洗部件浸入浓硝酸中至少I分钟，然后用水冲洗，并烘干；
[0028]步骤3:用酒精将叶片内腔槽和凸台的装配面擦拭干净，并将内腔槽与凸台装配，其中内腔槽与凸台为过盈配合，装配时可用橡皮锤进行敲击，内腔槽与凸台对接缝配合面的配合间隙不大于0.05mm ；
[0029]步骤4:采用搅拌摩擦焊工艺对步骤3装配好的内腔槽与凸台对接缝进行焊接。本实施例中采用龙门式搅拌摩擦焊机，先进行空心叶片叶盆面的搅拌摩擦焊，后进行空心叶片叶背面的搅拌摩擦焊。搅拌摩擦焊加工的工艺参数:搅拌头旋转速度n=1000r/min ;焊接速度V=90mm/min ;主轴倾斜角度:1.5° ;搅拌针向进气边偏移,距镶配面0.7mm。
【权利要求】
1.一种铝合金空心结构的焊接方法，其特征在于:采用以下步骤: 步骤1:按照空心结构的内腔尺寸，在铝合金板厚度截面中心加工内腔槽，在铝合金镶条厚度截面中心加工凸台，且凸台端面为空腔型面； 步骤2:将经过步骤I加工处理后的铝合金板和铝合金镶条依次进行碱洗和酸洗；所述碱洗过程为将待洗部件浸入温度为65°C的浓度为5%的NaOH溶液中至少30秒，然后用水冲洗；所述酸洗过程为将待洗部件浸入浓硝酸中至少I分钟，然后用水冲洗，并烘干； 步骤3:用酒精将内腔槽和凸台的装配面擦拭干净，并将内腔槽与凸台装配，其中内腔槽与凸台为过盈配合，内腔槽与凸台对接缝配合面的配合间隙不大于0.05mm ； 步骤4:采用搅拌摩擦焊工艺对步骤3装配好的内腔槽与凸台对接缝进行焊接。
【文档编号】B23K20/24GK103521941SQ201310477263
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】梁养民, 杨卓勇, 彭颖, 胡建华, 王运会, 杨薇, 谢国印, 秦仁章 申请人:西安航空动力股份有限公司