[发明专利]一种新型钛合金材料高温铆接装置及工艺方法

说明书

一种新型钛合金材料高温铆接装置及工艺方法，属于航空、航天工程应用技术领域。本发明为了解决现有技术没有工艺方法实现Ti60铆钉在航空航天工程技术领域上的高温铆接应用问题。本发明的技术方案包括，步骤一、安装新型钛合金材料高温铆接装置，装置通电后，将热铆参数输入主控单元中，用于控制Ti60铆钉高温铆接工艺参数；步骤二、保持顶铁稳定，将飞机蒙皮和飞机骨架需要进行铆接部位进行组合并贴靠在顶铁位置，启动热铆系统控制单元，热铆系统控制单元控制铆枪实现对飞机蒙皮和飞机骨架铆接；步骤三、取下铆枪完成Ti60铆钉高温铆接作业。本发明高温铆接后Ti60铆钉的拉伸、剪切、内部金相组织等力学性能满足设计使用要求，实现了高温航天工程领域的应用。

技术领域

本发明涉及一种高温铆接工艺方法，属于航空、航天工程应用技术领域。

背景技术

铆接，即铆钉连接，是利用轴向力将零件孔内的铆钉杆墩粗并形成钉头，使多个零件相连接的方法。铆接结构适用范围广、成本低，常见的有钢制或铝制等材料的铆钉，在常温下即可铆接，称为冷铆；在飞机结构设计中，为减轻整体结构重量，大多使用相变温度为400-600℃的钛合金材质铆钉。由于钛合金材料冷塑性差、应变率敏感、屈服强度比高，常温下成形困难，而且容易产生裂纹，因此，对于钛合金材质铆钉，一般采用先将其加热，再进行铆接的方法，也称为热铆。

高速飞机在飞行过程中，蒙皮与空气摩擦产生热量，这些热量通过机身蒙皮和骨架传导给铆钉，并逐渐改变铆钉的力学性能；当积聚的热量达到铆钉金属材料的相变温度后，铆钉的力学性能将会严重下降，最终导致机身蒙皮和骨架铆接脱落现象。

现有技术提出一种钛合金材料Ti60铆钉，其力学性能稳定，具有高温蠕变性好、耐高温、相变温度高、高温可塑性好、高温易成形等特点，但是现有技术中并没有一种成熟的铆接技术用于将Ti60铆钉在航空航天装备上进行使用，因此急需一种铆接方法实现Ti60铆钉在航空航天工程领域上的应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术没有一种工艺方法实现Ti60铆钉在航空航天工程技术领域上的高温铆接应用问题，进而提供一种新型钛合金材料高温铆接装置及工艺方法。

本发明的技术方案是：

一种新型钛合金材料高温铆接装置，包括热铆系统控制单元、顶铁、Ti60铆钉、飞机蒙皮、弹簧冲头、铆枪、气泵和飞机骨架，铆枪与气泵建立连接，气泵用于实现铆枪铆接作业，铆枪的前端具有弹簧冲头，铆枪和顶铁之间设置有需要铆接的飞机蒙皮和飞机骨架，顶铁、热铆系统控制单元和需要铆接的飞机蒙皮、飞机骨架形成一个封闭的加热回路，热铆系统控制单元控制高温铆接过程的加热温度、加热电压和加热时间参数，热铆系统控制单元与铆枪通过铆接回路建立连接，热铆系统控制单元控制铆枪的铆接时间和锤击频率。

一种新型钛合金材料高温铆接工艺方法，包括以下步骤：

步骤一、连接安装一种新型钛合金材料高温铆接装置，装置通电后，将热铆参数输入主控单元中，用于控制Ti60铆钉高温铆接工艺参数；

步骤二、保持顶铁稳定，将飞机蒙皮和飞机骨架需要进行铆接部位进行组合并贴靠在顶铁位置，启动热铆系统控制单元，热铆系统控制单元控制铆枪实现对飞机蒙皮和飞机骨架进行高温铆接；

步骤三、取下铆枪完成Ti60铆钉热铆作业。

进一步地、所述步骤二中热铆系统控制单元1控制铆枪6实现对飞机蒙皮4和飞机骨架8进行铆接，按照程序依次完成以下动作：

步骤a、飞机蒙皮4和飞机骨架8顶靠在顶铁2上，加热回路a启动，铆接回路b待命，加热回路a持续加热Ti60铆钉，直至Ti60铆钉加热到900-1000℃后，停止加热回路a对Ti60铆钉加热工作；