[发明专利]螺旋搅拌摩擦焊接装置及其使用方法

说明书

本发明提供了一种螺旋搅拌摩擦焊接装置及其使用方法，包括内焊支撑装置、内焊搅拌头、外焊支撑装置及外焊搅拌头；所述内焊支撑装置和所述外焊支撑装置用于充当内、外搅拌摩擦焊接过程中的背部刚性支撑；所述内焊搅拌头和所述外焊搅拌头用于螺旋搅拌摩擦焊接待加工件。本发明用的内外支撑结构在筒段连续螺旋焊接成型过程中可为焊接部位提供动支撑，可实现筒段连续在线螺旋焊接。

技术领域

本发明涉及螺旋搅拌摩擦焊接技术领域，具体地，涉及一种螺旋搅拌摩擦焊接装置及其使用方法，尤其是一种空间飞行器铝合金筒段的螺旋搅拌摩擦焊接工艺方法，

背景技术

目前，我国正处于空间站建设及深空探测的关键阶段，而对空间科学领域飞行器舱体结构的轻量化、大承载提出了更高研制需求，需要解决目前金属舱体筒段多采用蒙皮加桁条式的铆接结构存在的结构复杂、研制周期长、成本高且结构自重大等问题。因此，迫切需要寻求一种批量化、高可靠、高效率、低成本及产品轻量化且大承载的空间飞行器大直径铝合金舱体筒段结构工艺实现方法。

现阶段，国内大直径铝合金筒段主要通过直缝加环缝的熔焊方式得到，该方法虽然成熟，但焊缝不可避免会出现气孔、裂纹、非金属夹杂等缺点，且过程工序复杂，耗材消耗量大，成品率低，返修率高，焊缝质量难以保证，产品在长期使用过程中泄漏可能性高等，难以满足航天领域高可靠、长寿命的在轨运行需求。

随着装备技术的发展，螺旋成型的技术越来越成熟，加之国内对搅拌摩擦焊技术的运用不断成熟，使大直径铝合金筒段螺旋搅拌摩擦焊接成为可能。由于搅拌摩擦焊管相比熔焊管在焊接强度、精度、残余应力及焊接效率等方面的诸多优势，采用铝合金螺旋筒的搅拌摩擦焊技术将大大提高大直径铝合金筒段的质量和生产效率，对空间科学领域飞行器在轨运行的可靠性和长寿命保证具有重要的战略意义，并将产生极大的社会影响和经济效益。但是现有的螺旋搅拌摩擦焊接方法不能够实现铝合金筒段连续在线螺旋搅拌摩擦焊接。

公开号为CN103240571A的专利文献公开了一种铝及铝合金螺旋管成型搅拌摩擦焊接方法，所述方法主要包括以下步骤:铝及铝合金卷材按预定螺旋线的角度卷成管坯；使用转动辊定位对齐管缝并且支撑已成形的管坯防止变形；以及管缝通过搅拌摩擦焊接法焊接。但是该专利文献仍然存在不能够实现铝合金筒段连续在线螺旋搅拌摩擦焊接的缺陷。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种螺旋搅拌摩擦焊接装置及其使用方法。

根据本发明提供的一种螺旋搅拌摩擦焊接装置，包括内焊支撑装置、内焊搅拌头、外焊支撑装置及外焊搅拌头；

所述内焊支撑装置和所述外焊支撑装置用于充当内、外搅拌摩擦焊接过程中的背部刚性支撑；所述内焊搅拌头和所述外焊搅拌头用于螺旋搅拌摩擦焊接待加工件。

本发明还提供一种基于上述的螺旋搅拌摩擦焊接装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：将铝合金板材滚弯成型；

步骤2：将内焊支撑装置调节到合适的位置；

步骤3：启动内焊机头；

步骤4：将搅拌针与对接面对中，将搅拌针缓慢插入对接面以达到合适的焊接深度；

步骤5：启动螺旋筒递送程序；

步骤6：内焊搅拌头和内焊支撑装置在固定位置进行定点搅拌摩擦焊接；

步骤7：形成的内焊缝随螺旋筒递送向前推移，当内焊缝端部到达外焊支撑装置时，停止螺旋筒递送程序，焊缝停止前进；

步骤8：内焊缝焊接状态保持，将外焊支撑装置调节到合适的位置；

步骤9：启动外焊机头；

步骤10：完成搅拌针与对接面对中后，将搅拌针缓慢插入对接面以达到合适的焊接深度；