[发明专利]一种嵌入式线性摩擦焊接头缺陷控制方法及其应用

说明书

本发明涉及一种嵌入式线性摩擦焊接头缺陷控制方法及其应用，本发明属于焊接制造和修复技术，涉及无余量构件的连接或修复，缺陷控制方法包括：在被焊零件的上部，楔形块进入方向固定工艺板，所述工艺板与所述被焊零件贴合，所述工艺板的焊接端角度不小于所述楔形块角度；将装在振动端的所述楔形块嵌入所述被焊零件内部的焊接部位，采用线性摩擦焊方法焊接，由楔形块带来的焊接缺陷留在了工艺板上，焊后去除所述工艺板。采用本发明的方法在使用线性摩擦焊进行长形构件的连接或修复时，能确保接头质量，使得焊缝内无缺陷。

技术领域

本发明涉及焊接制造技术领域，具体涉及一种嵌入式线性摩擦焊接头缺陷控制方法及其应用。

背景技术

线性摩擦焊焊接过程由于焊接过程中一件工件必须在设备带动下做高频往复振动，工件两端垂直于摩擦面必须施加较大的压力，这在一定程度上决定了振动端的工件不能过大或过长，这在客观上限制了线性摩擦焊直接应用于长形构件的分段焊接组合。US2004011241A1公开了摩擦焊接合装置和焊接方法，先分段制造长形构件的几个部分，在两个分段的待连接处，加工成相对的斜坡，与楔块的角度相同，振动楔块体积重量小，可实现超长形构件的任意位置焊接。该焊接设备包括振动端和顶锻端，振动端上设有用于夹装楔形连接件的可振动加紧装置，顶锻端上设有用于同时待连接处两侧构件的夹紧装置。

采用现有技术进行试件的焊接，参见图1所示，1为被焊零件Ⅰ，2为为被焊零件Ⅱ，3为振动楔形块，a为楔形块进入方向边角区域，金相照片放大如图2所示，由于最后进入接头焊缝的楔块尚未参与焊接过程，温度低，因此边角区域容易产生未焊合缺陷，工艺优化难以消除。

长形航空构件的焊接制造一般采用挤压型材，为了降低挤压难度、提高构件质量，表面留有余量较小，采用现有技术进行长形结构的连接时接头内易留有焊接缺陷；另一方面，采用这种方法对损伤结构进行修复的时候，由于构件表面已没有加工余量，焊缝中也不可避免产生焊接缺陷。

因此，发明人提出一种嵌入式线性摩擦焊接头设计缺陷控制方法及其应用，通过改进，可以确保接头质量，使得焊缝内无缺陷。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种嵌入式线性摩擦焊接头设计缺陷控制方法及其应用，解决了现有技术的无余量或小余量零件嵌入式线性摩擦焊接头存在焊接缺陷的技术问题。

(2)技术方案

本发明的实施例提供了一种嵌入式线性摩擦焊接头设计缺陷控制方法及其应用，第一方面，该缺陷控制方法包括以下步骤：

1)、在被焊零件的上部，楔形块进入方向固定工艺板，所述工艺板与所述被焊零件贴合，所述工艺板的焊接端角度不小于所述楔形块与水平面的夹角；

2)、将装在振动端的所述楔形块嵌入所述被焊零件内部的焊接部位，采用线性摩擦焊方法焊接，由楔形块带来的焊接缺陷留在了工艺板上，焊后去除所述工艺板。

进一步地，所述工艺板的材料与所述被焊零件的材料相同或相近。

进一步地，所述工艺板与所述被焊零件贴合固定，装配间隙不大于0.02mm，装配面粗糙度均小于Ra3.2μm。

进一步地，所述工艺板的厚度H＝f(σ，k，q，v)，其中，σ为材料强度，k为热传导系数，q为摩擦界面热流密度，v为所述楔形块嵌入所述被焊零件内部的速度。

进一步地，所述工艺板的材料为钛合金时，所述工艺板的厚度H≥2mm。

进一步地，所述工艺板的焊接端角度为β，所述楔形块与水平面的夹角为α，当焊接缩短量小于2H时，β＞α；当焊接缩短量大于2H时，β＝α。

本发明的实施例的第二方面提供了一种异型悬臂梁飞机构件损伤部位的修复方法，采用第一方面所述的嵌入式线性摩擦焊接头缺陷控制方法，该修复方法包括以下步骤：