[发明专利]用于减少T型接头焊接变形的双激光束焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及T型接头的激光焊接方法，尤其涉及T型接头的双激光束焊接方法。

背景技术

在飞机的机身筒段中存在大量的蒙皮-长桁的T型接头结构，这种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-长桁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。图3示出了现有技术中对蒙皮-长桁的T型接头结构采用双激光两侧同步焊接后的变形示意图，由该图可知，焊接后该T型接头结构既具有明显的角变形β也有明显的挠曲变形t(可结合后面的表1进行理解)。这些变形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，如何有效地减小焊接变形变得较为迫切。

传统减少焊接变形的方法主要通过低温预热、预置反变形、预拉伸、分段跳焊、随焊碾压、锤击焊缝等方法。经过大量的实践发现，以上方法在大型的蒙皮-长桁的T型接头结构的实际生产制造过程中都难以做到有效地减少焊接变形。

发明内容

为了在双激光束两侧同步焊接的过程中减少T型接头的焊接变形，尤其是铝合金T型接头，本发明提出一种新的焊接方法，该方法操作方便、成本低廉、减小焊接变形的效果显著。

本发明公开了一种T型接头的双激光束焊接方法，其包括以双激光束对T型接头的整体进行连续焊接的步骤，其特征在于，在连续焊接的步骤之前还包括定位焊接的步骤，在定位焊接的步骤中，双激光束在T型接头的两接合缝进行点固焊接至少在两接合缝的其中之一上形成间隔开的定位焊缝，从而用于减少T型接头的焊接变形。其中，在连续焊接的步骤中，双激光束在T型接头的两接合缝对T型接头的整体进行连续焊接。

其中，在定位焊接的步骤中，点固焊接中不需填充焊丝。

其中，T型接头为蒙皮-长桁接头。

较优地，在定位焊接的步骤中，焊接参数设定如下：双激光束的激光功率为1400W～2200W，双激光束的入射角度α为20°～35°，焊接速度为1.5～4.5m/min。

更优地，设定位焊缝的长度为L，T型接头的长度为D，则0.03D≤L≤0.08D。设相邻两个定位焊缝之间的距离为L’，则0.10D≤L’≤0.35D。

优选地，在定位焊接的步骤中使用保护气，保护气为He或Ar，保护气的流量为10～20L/min。

更优选地，该T型接头的材料为铝合金。

本发明具有以下优点：

第一、定位焊接与随后进行的整体连续焊接所用的设备一致，相对于预置反变形等方法可以节约焊前准备时间以提高生产效率，相对于随焊碾压等方法降低了焊接工作头的复杂性；

第二、定位焊接可以使T型结构(诸如蒙皮-长桁T型结构)在整体连续焊接前就成为一体结构，可以防止长桁在焊接过程中偏离装夹位置，保证焊接路径的准确性，减少焊接变形的同时降低了焊接缺陷产生的几率，如咬边等；

第三、本发明的焊接方法的普适性强，而且，焊接过程中的工艺参数对于减少金属薄板(尤其是铝合金薄板)的焊接变形具有显著的效果，同时本发明中所述的T型结构，包括但不限于十字结构、丁字结构等。

通过实际的研究验证，相比于在双激光束两侧同步连续焊接之前未采用定位焊接的焊接方法，本发明的焊接方法可以最大限度的减少双激光束两侧同步连续焊接所导致的焊接变形，并可以保证在双激光束两侧同步连续焊接过程中焊接路径的准确性。本发明不仅使焊接质量得到保证，同时减少了焊接变形并提高了生产效率。

附图说明

为了解释本发明，将在下文中参考附图描述其示例性实施方式，附图中：

图1为对T型接头进行定位焊接的示意图；

图2为图1的局部截面图(旨在示出双激光束的入射角度α)；

图3为现有技术中仅进行整体连续焊接的T型接头的变形示意图。