[发明专利]一种三夹层薄壁搭接结构及其焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接技术领域，特别涉及一种三夹层薄壁搭接结构及其焊接方法。

背景技术

搅拌摩擦焊作为一种基于微区锻造的固相连接方法，已在铝合金焊接方面取得巨大的成功。但是在薄壁搭接接头焊接方面，依然不成熟，图1a为传统薄壁搭接接头剖面结构示意图；图1b为传统薄壁搭接接头搭接后的剖面结构示意图。参照图1a以及图1b，蒙皮11与骨架12之间为平面贴合接触，将蒙皮11与骨架12焊接以后存在较为严重的虚焊，界面成形不良，界面边缘存在沟槽13等大量致命缺陷，导致焊缝质量不稳定，焊缝强度低，可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三夹层薄壁搭接结构及其焊接方法，以解决传统薄壁搭接结构焊接以后存在较为严重的虚焊的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种三夹层薄壁搭接结构，包括蒙皮和骨架，所述骨架设置一台阶，所述台阶卡入所述蒙皮装配，使蒙皮一分为二。

进一步地，在三夹层薄壁搭接结构中，所述蒙皮的厚度与台阶界面的边长相等。

进一步地，在三夹层薄壁搭接结构中，搅拌针长度为2a~3a，搅拌针端部直径为a~2a，搅拌针锥度为5°~10°，其中，a为所述蒙皮的厚度。

本发明还提供一种三夹层薄壁搭接结构的焊接方法，包括：选用相对应的搅拌工具，对蒙皮和骨架台阶之间的界面进行一次焊接。

进一步地，在三夹层薄壁搭接结构的焊接方法中，所述搅拌工具为搅拌针，所述搅拌针长度为2a~3a，所述搅拌针端部直径为a~2a，所述搅拌针锥度为5°~10°，其中，a为所述蒙皮的厚度。

本发明提供的三夹层薄壁搭接结构，结构简单，将常规的蒙皮骨架搭接结构，变为蒙皮-骨架台阶-蒙皮的新薄壁搭接焊接结构，这种新结构消除了常规搭接结构背面沟槽缺陷，提高了搭接焊缝的强度，同时改善蒙皮尺寸的协调性，降低焊接变形，获得高质量的搭接焊缝。

本发明提供的三夹层薄壁搭接结构的焊接方法，根除虚焊缺陷，改善界面成形，消除沟槽缺陷；提高焊接时的尺寸协调性，降低焊接变形与残余应力，提高焊缝强度。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：

图1a为传统薄壁搭接接头剖面结构示意图；

图1b为传统薄壁搭接接头搭接后的剖面结构示意图；

图2a为本发明实施例提供的三夹层薄壁搭接结构剖面结构示意图；

图2b为本发明实施例提供的三夹层薄壁搭接结构焊接后的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的搅拌针的原理结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的三夹层薄壁搭接结构及其焊接方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，本发明提供的三夹层薄壁搭接结构，结构简单，将常规的蒙皮骨架搭接结构，变为蒙皮-骨架台阶-蒙皮的新薄壁搭接焊接结构，这种新结构消除了常规搭接结构背面沟槽缺陷，提高了搭接焊缝的强度，同时改善蒙皮尺寸的协调性，降低焊接变形，获得高质量的搭接焊缝。本发明提供的三夹层薄壁搭接结构的焊接方法，根除虚焊缺陷，改善界面成形，消除沟槽缺陷；提高焊接时的尺寸协调性，降低焊接变形与残余应力，提高焊缝强度。

图2a为本发明实施例提供的三夹层薄壁搭接结构剖面结构示意图；图2b为本发明实施例提供的三夹层薄壁搭接结构焊接后的剖面结构示意图。参照图2a以及图2b，本发明实施例提供的提供一种三夹层薄壁搭接结构，包括蒙皮21和骨架22，所述骨架22设置一台阶23，所述台阶23卡入所述蒙皮21装配，使蒙皮21一分为二。

在本发明实施例中，所述蒙皮21的厚度与台阶23界面的边长相等。

图3为本发明实施例提供的搅拌针的原理结构示意图。搅拌针长度h为2a~3a，搅拌针端部直径d1=1~2a，搅拌针锥度θ为5~10°，搅拌针根部直径d2为d1+2h·tanθ，搅拌工具轴肩直径d3为（d2+3a）~（d2+7a）但不超过骨架宽度c+4a，其中，a为所述蒙皮的厚度，c为骨架宽度。

本发明还提供一种三夹层薄壁搭接结构的焊接方法，包括：选用相对应的搅拌工具，对蒙皮和骨架台阶之间的界面进行一次焊接。搅拌工具为相应的搅拌针。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。