[发明专利]一种用于T型结构件的激光焊接夹具

说明书

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，具体涉及一种大型薄壁T型结构件的激光焊接夹具，尤其适用于机身蒙皮-桁条结构的焊接。

背景技术

2001年，小型空客飞机A318的某些机身壁板成功应用了激光焊接技术，而这些机身壁板中存在大量蒙皮-桁条的薄壁T型结构。该激光焊接技术成功代替了传统铆接技术，使得机身减重效果显著、生产成本大幅度下降、生产效率大大提高，这也使得该技术在机身壁板加工制造中得到有效推广。

然而，机身壁板T型结构件属于薄壁构件，在焊接过程中容易产生焊接变形，虽然采用的激光焊接热输入比弧焊小，但鉴于薄壁T型结构件的尺寸较大，热输入在整体壁板上得到较大体现，使得焊接变形不可忽视。为满足机身壁板的服役条件，必须设计合理的激光焊接夹具来有效控制T型结构件的焊接变形。

发明内容

为了控制经过激光双侧同步焊接而成的大型薄壁T型结构件的焊接变形，尤其是由蒙皮和桁条组成的铝合金T型接头，本发明提出一种新的激光焊接夹具，其结构简单、使用方便，能够减小装配间隙，从而使激光焊接过程稳定、焊缝成形均匀连续，并且最大程度地控制激光双侧同步焊接后薄壁T型结构件的焊接变形。

具体地，本发明提供一种用于T型结构件的激光焊接夹具，所述T型结构件包括蒙皮和桁条，所述激光焊接夹具包括：

底板，其用于支撑所述蒙皮；

压条，其用于按压所述蒙皮，以使所述蒙皮紧靠所述底板；以及

弯角压块，其分别设置于每根桁条的两端，所述弯角压块的一端连接到所述桁条，另一端连接到所述底板。

进一步，当将所述桁条焊接到所述蒙皮上的不同位置时，所述压条的位置是不同的。

进一步，所述激光焊接夹具还包括垫板，所述垫板布置在所述压条和所述蒙皮之间。

进一步，所述蒙皮的四周采用螺栓铆接形式固定于所述底板上。

进一步，所述T型结构件的材料为铝合金。

进一步，所述底板为15～30mm厚的铝板。

进一步，所述弯角压块具有Z形横截面。

进一步，所述弯角压块的材料为45号钢。

进一步，所述压条的材料为45号钢。

进一步，所述垫板为2～3mm厚的橡胶垫。

本发明具有以下优点：

第一、本发明的激光焊接夹具采用了弯角压块，不仅可以有效控制桁条的挠曲变形，还可以抑制激光焊接结尾点结晶裂纹的产生和扩展；

第二、本发明的激光焊接夹具采用了压条和垫板，不仅可以有效控制蒙皮薄板的焊接变形，还可以防止螺栓压紧蒙皮薄板时划伤蒙皮表面。

经过研究验证，相比于仅固定蒙皮和桁条端部、未固定蒙皮边缘、未采用压条固定蒙皮中段的焊接夹具，本发明有效控制了桁条过大的挠曲变形及蒙皮过大的角变形，从而减小蒙皮和桁条的装配间隙。

本发明使得激光焊接过程稳定、焊缝成形均匀连续，具有结构简单、使用方便等特点。

附图说明

本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式更好地理解，其中：

图1示出了根据本发明的大型薄壁T型结构件的激光焊接夹具示意图；

图2示出了根据本发明的大型薄壁T型结构件的激光焊接夹具示意图；

图3示出了图1中的底板的示意图；

图4示出了图1中的A处的局部放大示意图；

图5示出了图1中的弯角压块的结构示意图；

图6示出了图1中的去除桁条的B处的局部放大示意图；以及

图7示出了图1中的压条的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的具体实施例的实施和使用。然而，应当理解，所描述的具体实施例仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的范围。

如图1和图2所示，根据本发明的大型薄壁T型结构件的激光焊接夹具包括底板10、弯角压块20、压条30。其中，底板10用于支撑薄壁蒙皮50，压条30用于按压薄壁蒙皮50，以使薄壁蒙皮50紧靠底板10。结合图4-图5中所示，弯角压块20分别设置于每根桁条60的两端并使桁条60紧靠薄壁蒙皮50，弯角压块20的一端连接到桁条60，例如穿过桁条60或采用其它已知的连接方式，而弯角压块20的另一端连接到底板10，例如通过螺栓或采用其它已知的固定方式。