[发明专利]减小T型接头焊接角变形的焊前反变形装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减小T型接头焊接角变形的装置及方法，具体涉及一种减小T型接头焊接角变形的焊前反变形装置及方法。

背景技术

在飞机的机身筒段中存在大量的蒙皮-长析的T型接头结构，该结构目前主要采用传统的铆接方法进行连接。然而，铆接不仅生产效率低，而且大大的增加结构的重量。为在客机制造过程中有效地降低飞机金属机身重量同时提高生产效率，空中客车公司率先大规模开展了两束激光双侧同步焊接试验，用以代替传统铆接工艺，并且已成功地应用到包括最小型A318，最大型A380在内的多种机型的批量生产上。应用双激光束两侧同步焊接方法，至少可以减轻飞机的重量，提高焊接结构的精度和焊缝的质量。

对于飞机机身蒙皮-长析T型接头结构，因为通常选用的T型接头结构的材料为铝合金材料，然而铝合金材料的热膨胀系数较大，弹性模量较小，而且，双激光束两侧同步焊接的热源具有特殊性加之金属板材的尺寸较大并且厚度较薄，再者，蒙皮上多道焊缝会导致焊接应力分布比较复杂，所以上述因素将导致在焊接过程中产生诸如角变形、挠曲变形等失稳变形，其中，以角变形最为明显。图10所示为现有技术中对蒙皮-长析的T型接头结构采用双激光两侧同步焊接后的角变形示意图，由图10可知，焊接后该T型接头结构具有明显的角变形β，由于该角变形β的产生可能导致产品无法装配，结构失稳，大大降低了产品的质量，而矫形却要消耗大量的人力和物力，有时甚至会导致产品报废。因此，如何有效地减小T型接头焊接角变形变得较为迫切。

针对机身蒙皮-长析T型结构的焊接变形问题，中国专利号为201110191148.4、申请日为2011年7月8日的发明专利公开了一种用于减少T型接头焊接变形的双激光束焊接方法，该专利申请提出在对T型接头的整体进行连续焊接之前，先对其进行定位焊接，其方法为：双激光束在所述上形成间隔开的定位焊缝。该方法能够在一定程度上减小T型接头的挠曲变形(最小挠曲变形为0.1mm)，并能有效保证在双激光两侧同步连续焊接过程中焊接路径的准确性，但该方法对T型接头的角变形抑制作用较小，焊后依然存在最小为1.5°的角变形；并且，定位焊接中被激光点固的位置在随后的连续焊接中将经历二次焊接加热，已点固位置的焊接热输入将大幅度增加，晶粒长大，T型接头强度明显下降；此外，点固焊缝表面存在的黑色氧化物杂质如不进行有效清理将被引入二次焊接的焊缝中，造成焊缝中气孔数量增多、尺寸增大、焊缝夹杂等问题，严重降低T型接头的力学性能。

发明内容

本发明为解决采用双激光束在铝合金T型接头的两接合缝进行点固焊接，焊后依然存在1.5°角变形的问题，而提出了一种减小T型接头焊接角变形的焊前反变形装置及方法。

装置：减小T型接头焊接角变形的焊前反变形装置包括底座、合页式反变形顶板、步进电机、丝杠、升降传动板、控制箱、顶板角度传感器、固定板、前连接座、后连接座、两个压紧杆、两个圆柱滑轨、两个顶板支撑杆、两个侧支架、四个液压缸和四个连接销，合页式反变形顶板由前板、后板和合页轴组成，前板和后板对称设置在合页轴的前后侧，且前板和后板通过合页轴铰接，两个侧支架分别设置在合页轴的两端，且合页轴与侧支架铰接，每个侧支架的下端固定在底座上，两个压紧杆分别设置在前板和后板的上面，每个压紧杆的一端对应连接一个液压缸，液压缸的上端与压紧杆固定连接，液压缸的下端与连接销铰接，连接销固定安装在侧支架上，步进电机设置在底座与合页式反变形顶板之间，步进电机固定在底座上，两个圆柱滑轨对称设置在步进电机的两侧，每个圆柱滑轨的下端固定在底座上，每个圆柱滑轨的上端固定在固定板上，丝杠的下端与步进电机连接，丝杠的上端通过轴承支撑在固定板中，升降传动板设置在固定板与步进电机之间，升降传动板与丝杠螺纹连接，升降传动板的两端分别套装在两个圆柱滑轨上，两个顶板支撑杆对称设置在丝杠的前后侧，前板下面的顶板支撑杆下端与升降传动板铰接，前板下面的顶板支撑杆上端与前连接座铰接，前连接座固定在前板的下面，后板下面的顶板支撑杆下端与升降传动板铰接，后板下面的顶板支撑杆上端与后连接座铰接，后连接座固定在后板的下面，控制箱通过数据线与步进电机连接，顶板角度传感器设置在合页式反变形顶板的下面，且顶板角度传感器固定在侧支架上。

方法：减小T型接头焊接角变形的焊前反变形的方法是通过以下步骤实现的：

步骤一、设定反变形角α：将预先设定的反变形角α输入顶板角度传感器中；

步骤二、装卡蒙皮的一侧：将蒙皮置于合页式反变形顶板上，将前板上的压紧杆3置于蒙皮上，利用压紧杆和液压系统将蒙皮压紧于前板上，蒙皮上的待焊位置线与合页轴的轴线上下重合设置；