本發(fā)明涉及一種焊接方法，特別涉及一種基于攪拌摩擦焊和釬焊的鋁合金焊接方法，該方法適用于飛機的蒙皮壁板和加強筋條之間的焊接。

背景技術(shù)：

在大型飛機機身制造中，Z型、L型加強筋條和蒙皮壁板之間的搭接結(jié)構(gòu)非常普遍。目前主要采用鉚釘進行連接，制造過程需要制孔、擴孔、涂膠和鉚接等多道工序，而且每個鉚接點都是一個獨立的操作過程，鉚接點的一致性較差。在壓彎試驗中，飛機蒙皮和筋條鉚接結(jié)構(gòu)件以鉚接點的整體破壞形式失效，很容易引起飛機結(jié)構(gòu)的連鎖破壞反應(yīng)，后果非常嚴重。在新型大飛機的機身蒙皮結(jié)構(gòu)制造中，已經(jīng)開始用攪拌摩擦焊搭接縱縫代替鉚接。這種以焊代鉚的制造方法具有減重和提高結(jié)構(gòu)整體性的優(yōu)勢?；跀嚢枘Σ梁冈陲w機制造和裝配中的諸多優(yōu)點，世界范圍內(nèi)的飛機制造公司如空客、波音等。

飛機結(jié)構(gòu)是承受循環(huán)載荷的載體，尤其是蒙皮與長桁的連接結(jié)構(gòu)受到各方面作用力的影響，對搭接接頭的性能要求十分嚴格。常規(guī)攪拌摩擦焊接頭由于其界面氧化物的存在和流動，易于存在界面缺陷，其主要包括界面畸變和減薄。這種界面缺陷作為一種潛在裂紋源存在于搭接界面區(qū)域。在飛機結(jié)構(gòu)承載作用下，有可能會影響飛機結(jié)構(gòu)零件的疲勞性能和使用壽命。搭接界面缺陷是影響接頭腐蝕性能的主要因素，這種缺陷采用傳統(tǒng)的檢測方法很難進行檢測，因此潛在的危害性很大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種焊接方法，其目的是在焊接的過程中通過密封劑填充焊接界面，提高接頭的抗腐蝕性能和力學性能。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種焊接方法，包括以下步驟：

S1：將第一焊件的焊接端與第二焊件的焊接端搭接；

S2：在所述第一焊件的焊接端與所述第二焊件的焊接端之間放置密封劑；

S3：從所述第一焊件或/和所述第二焊件的外側(cè)，對所述第一焊件的焊接端與所述第二焊件的焊接端進行攪拌摩擦焊接；

S4：焊接過程中產(chǎn)生的熱量將所述密封劑溶化，被溶化的所述密封劑將所述第一焊件的焊接端與所述第二焊件的焊接端潤濕，并與所述第一焊件的焊接端與所述第二焊件的焊接端相互溶解，用以填充所述第一焊件的焊接端與所述第二焊件的焊接端的焊接間隙。

進一步的，步驟S1中，所述第一焊件的厚度和所述第二焊件的厚度均為1～3mm。

進一步的，步驟S1中，所述第一焊件的材質(zhì)和所述第二焊件的材質(zhì)均為鋁合金。

進一步的，步驟S1中，所述第一焊件的形狀為Z型或L型。

進一步的，步驟S2中，所述密封劑包括第一密封劑和第二密封劑，所述第一密封劑和所述第二密封劑均位于所述第一焊件的焊接端與所述第二焊件的焊接端之間，且所述第一密封劑和所述第二密封劑之間具有間隙。

進一步的，步驟S2中，所述第一密封劑和所述第二密封劑相平行，且所述第一密封劑的軸線與所述第一焊件的軸線相垂直。

進一步的，步驟S2中，所述間隙的寬度為4～8mm；所述密封劑的厚度為0.5～1.0mm。

進一步的，步驟S2中，所述密封劑為鋁合金釬料，所述密封劑的熔點低于所述第一焊件的熔點和所述第二焊件的熔點。

進一步的，步驟S3中，在所述第一焊件的焊接端或所述第二焊件的焊接端上設(shè)定有與所述間隙垂直對應(yīng)的焊縫，攪拌摩擦焊機的攪拌針在攪拌頭的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，并從所述第一焊件或/和所述第二焊件的外側(cè)，沿著所述焊縫對所述第一焊件的焊接端與所述第二焊件的焊接端進行攪拌摩擦焊接。

進一步的，步驟S3中，所述攪拌摩擦焊機的焊接速度為100～200mm/s，所述攪拌摩擦焊機的轉(zhuǎn)速為400～600r/s。

本發(fā)明的有益效果：

利用焊接過程中產(chǎn)生的熱量將密封劑溶化，被溶化的密封劑將第一焊件的焊接端與第二焊件的焊接端潤濕，并與第一焊件的焊接端與第二焊件的焊接端相互溶解，用以填充第一焊件的焊接端與第二焊件的焊接端的焊接間隙，提高了焊接接頭的抗腐蝕性能和力學性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例的第一種焊接狀態(tài)示意圖；

圖2是本發(fā)明一實施例的第二種焊接狀態(tài)示意圖；

圖3是本發(fā)明密封劑一實施例的第一狀態(tài)示意圖；

圖4是本發(fā)明密封劑一實施例的第二狀態(tài)示意圖。

其中：1.第一焊件、2.第二焊件、3.密封劑、31.第一密封劑、32.第二密封劑、4.間隙、5.攪拌摩擦焊機。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，給出具體實施例的描述，但不作為對本發(fā)明的任何限定。

參見圖1至圖4，一種焊接方法，包括以下步驟：

S1：將第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端搭接；

S2：在第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端之間放置密封劑3；

S3：從第一焊件1或/和第二焊件2的外側(cè)，對第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端進行攪拌摩擦焊接；

S4：焊接過程中產(chǎn)生的熱量將密封劑3溶化，被溶化的密封劑3將第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端潤濕，并與第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端相互溶解，用以填充第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端的焊接間隙4。

通過上述方法，利用焊接過程中產(chǎn)生的熱量將密封劑3溶化，被溶化的密封劑3將第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端潤濕，并與第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端相互溶解，用以填充第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端的焊接間隙4，提高了焊接接頭的抗腐蝕性能和力學性能。

一種較佳的實施方式中，步驟S1中，第一焊件1的厚度和第二焊件2的厚度均為1～3mm，優(yōu)選地，第一焊件1的厚度和第二焊件2的厚度均為2mm。第一焊件1的材質(zhì)和第二焊件2的材質(zhì)均為鋁合金。第一焊件1的形狀為平板、Z型或L型。

一種較佳的實施方式中，步驟S2中，密封劑3包括第一密封劑31和第二密封劑32，第一密封劑31和第二密封劑32均位于第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端之間，且第一密封劑31和第二密封劑32之間具有間隙4。

一種較佳的實施方式中，步驟S2中，第一密封劑31和第二密封劑32相平行，且第一密封劑31的軸線與第一焊件1的軸線相垂直。

一種較佳的實施方式中，步驟S2中，間隙4的寬度為4～8mm，優(yōu)選地，間隙4的寬度為6mm，為溶化后的密封液提供了足夠的流動空間，便于填充第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端的焊接間隙4；密封劑3的厚度為0.5～1.0mm，優(yōu)選地，密封劑3的厚度為0.8mm。

一種較佳的實施方式中，步驟S2中，密封劑3為鋁合金釬料，其具有合適的熔點，比第一焊件1的熔點和第二焊件2的熔點低，確保在焊接的過程中，密封劑3溶化后，第一焊件1和第二焊件2尚未溶化，溶化后的密封液能夠?qū)⒌谝缓讣?的焊接端與第二焊件2的焊接端潤濕，并與第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端相互溶解，用以填充第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端的焊接間隙4，從而提高了焊接接頭的抗腐蝕性能和力學性能；具有良好的潤濕性、流動性和熱穩(wěn)定性，能夠與第一焊件1或第二焊件2的原子相互擴散，形成較為牢固的焊接接頭。

一種較佳的實施方式中，步驟S3中，在第一焊件1的焊接端或第二焊件2的焊接端上設(shè)定有與間隙4垂直對應(yīng)的焊縫，攪拌摩擦焊機5的攪拌針在攪拌頭的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，攪拌針從第一焊件1或/和第二焊件2的外側(cè)，沿著焊縫對第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端進行攪拌摩擦焊接。其中，攪拌針為錐形結(jié)構(gòu)，帶有右旋螺紋，長為2.5mm；攪拌頭的軸肩為同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)，軸肩直徑為8mm。

一種較佳的實施方式中，步驟S3中，攪拌摩擦焊機5的焊接速度為100～200mm/s，優(yōu)選地，攪拌摩擦焊機5的焊接速度為150mm/s；攪拌摩擦焊機5的轉(zhuǎn)速為400～600r/s，優(yōu)選地，攪拌摩擦焊機5的轉(zhuǎn)速為500r/s。

本發(fā)明的焊接方法是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源，攪拌摩擦焊焊接過程是由一個圓柱體或其他形狀(如帶螺紋圓柱體)的攪拌針沿著第一焊件1和第二焊件2的焊縫，通過攪拌頭的高速旋轉(zhuǎn)，使攪拌針同時與第一焊件1、第二焊件2摩擦生熱，從而使焊接部位的材料溫度升高軟化，焊接過程中產(chǎn)生的熱量將密封劑3溶化，被溶化的密封劑3將第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端潤濕，并與第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端相互溶解，用以填充第一焊件1的焊接端與第二焊件2的焊接端的焊接間隙4；并用于防止塑性狀態(tài)材料的溢出，同時可以起到清除表面氧化膜的作用。

本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。