一种铝合金蒙皮拉伸成型方法
【专利摘要】本发明涉及一种铝合金蒙皮拉伸成型方法。以解决材料浪费问题，采用的技术方案是：预备两块钳口余量板；将钳口余量板和蒙皮成型毛料板的对接面清理干净，去除表面包铝层，然后用丙酮清洗；将钳口余量板和蒙皮成型毛料板固定在夹紧工作台上；采用搅拌摩擦焊进行焊接，使蒙皮成型毛料板两侧各焊接一块钳口余量板，得预拉伸件；将预拉伸件置于蒙皮拉伸机上进行拉伸成型，成型后将两侧的钳口余量板沿焊缝切除。本发明可提高材料的利用率，降低企业生产成本。
【专利说明】一种铝合金蒙皮拉伸成型方法
【技术领域】
[0001]本发明创造涉及一种在飞机制造业中，采用搅拌摩擦焊拼焊结构进行铝合金蒙皮拉伸成型的方法。
【背景技术】
[0002]飞机制造业领域，在生产中，铝合金蒙皮拉伸成型是利用整块的板材进行的，零件成型后两侧的钳口余量切下即成废品，以某铝合金蒙皮零件为例，蒙皮零件展开尺寸为400mmX 450mm,而成型时，需要的毛料尺寸却为600mmX 1590mm,材料利用率仅30 %，浪费严重。在生产中这种铝合金蒙皮零件的需求量很大，蒙皮材料利用率一般处于30% -40%,因此，耗费极大。
【发明内容】
[0003]为了解决以上问题，本发明提供一种提高材料的利用率，降低企业生产成本的采用搅拌摩擦焊拼焊结构进行铝合金蒙皮拉伸成型的方法。
[0004]本发明采用的技术方案是:一种铝合金蒙皮拉伸成型方法，方法如下:
[0005]I)预备两块钳口余量板；
[0006]2)将钳口余量板和蒙皮成型毛料板的对接面清理干净，去除表面包铝层，然后用丙酮清洗；优选的，蒙皮成型毛料板的厚度为2-3.5mm。
[0007]3)将钳口余量板和蒙皮成型毛料板固定在夹紧工作台上；
[0008]4)采用搅拌摩擦焊进行焊接，使蒙皮成型毛料板两侧各焊接一块钳口余量板，得预拉伸件；
[0009]5)将预拉伸件置于蒙皮拉伸机上进行拉伸成型，成型后将两侧的钳口余量板沿焊缝切除。
[0010]上所述的铝合金蒙皮拉伸成型方法，在搅拌摩擦焊焊接工序中，采用的搅拌工具是:材质为W18Cr4V，轴肩直径为10mm-13mm，搅拌头为锥形结构，且为左旋螺纹，搅拌头长度为L= δ -0.2mm,所述的δ为蒙皮毛料板厚度。
[0011]上述的铝合金蒙皮拉伸成型方法，在搅拌摩擦焊焊接工序中，工艺参数为:搅拌头的倾斜角为2。，搅拌头旋转方向为顺时针，轴肩下压量为0.2mm-0.25mm，旋转速度为700rpm-800rpm,焊接速度为 150mm/min-235mm/min。
[0012]为了提高材料的利用率，本着降本增效的目的，本发明创造性的改为采用拼焊结构的形式进行拉伸成型。然而，由于蒙皮在拉伸成型时需要承受约500KN的拉力，对焊接质量要求比较高，工艺急需解决的问题是找到一个合适的拼焊工艺，使焊接强度满足拉伸成型的要求，焊接方法可靠且操作简单。但是，蒙皮材料主要为2000系和7000系的高强铝合金(退火态)，这种高强铝合金焊接性较差，采用传统熔焊方法时，焊接过程中易产生气孔，裂纹等缺陷，焊接变形大，接头性能大大降低，无法满足蒙皮拉伸成型的工艺要求。经发明人的不断探索研究及大量的实验，发现采用搅拌摩擦焊的焊接方式，获得了组织致密、无缺陷的焊缝，焊接接头力学性能满足蒙皮拉伸成型的要求。本发明通过搅拌摩擦焊技术将蒙皮成型毛料改为拼焊结构，即将蒙皮拉伸零件须用材料与钳口余量材料进行焊接，实现钳口余量铝合金反复切割焊接利用，使材料利用率提高40%以上，降低生产成本。
[0013]本发明的有益效果是:
[0014]I)本发明通过搅拌摩擦焊技术实现蒙皮成型毛料的拼焊结构，从而进行拉伸成型，实现钳口余量铝合金板材反复切割焊接利用，使材料利用率提高40%以上，降低生产成本。
[0015]2)本发明涉及的焊接后的铝合金板材在蒙皮拉伸机上进行拉伸成型，焊缝强度满足生产要求，焊缝处无裂纹。
[0016]3)本发明涉及的搅拌摩擦焊设备是由普通立式铣床改装而成，焊接过程中无飞溅、无烟尘、无气孔，不需添加焊丝和保护气体，操作简单，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是实施例采用的蒙皮毛料板的分割示意图。
[0018]图2是本发明搅拌摩擦焊焊接示意图。
[0019]图3是成型拉伸示意图。
【具体实施方式】
[0020]实施例一种铝合金蒙皮拉伸成型方法
[0021]一种7Β04( δ 3mm)招合金蒙皮，展开尺寸为400mmX450mm,成型毛料尺寸为600mmX 1590mmX δ 3mm。米用本发明的方法如下:
[0022]I)如图1所示，蒙皮毛料板尺寸为600mmX 1590mm, δ = 3mm。将一张蒙皮毛料板分割成三部分，中部为蒙皮成型毛料板(I) (590mmX600mmX δ 3mm)，两侧为钳口余量板
(2)(500mm X 600mm X δ 3mm)。
[0023]2)将钳口余量板和蒙皮成型毛料板的对接面清理干净，去除对接面的表面包铝层，然后用丙酮清洗以去除表面油污和粘附物。
[0024]3)如图2所示，将钳口余量板(2)和蒙皮成型毛料板(I)固定在夹紧工作台(3)上，保证装夹好的焊缝线与搅拌头行走轨迹重合。
[0025]4)采用搅拌摩擦焊进行焊接，使蒙皮成型毛料板(I)两侧各焊接一块钳口余量板
(2)，得预拉伸件。
[0026]采用的搅拌工具(4)是:材质为W18Cr4V，轴肩直径为10mm-13mm，搅拌头为锥形结构，且为左旋螺纹，搅拌头长度为L = 2.8mm。
[0027]在搅拌摩擦焊焊接工序中，工艺参数为:搅拌头的倾斜角为2°，搅拌头旋转方向为顺时针，轴肩下压量为0.2mm，旋转速度为800rpm，焊接速度为200mm/min。
[0028]焊接时，将搅拌工具(4)通过主轴(6)与搅拌摩擦焊设备连接，通过搅拌摩擦焊焊接后的预拉伸件，焊缝(5)表面质量良好，纹理细腻均匀，无飞边和裂纹，经X射线检测，内部无明显缺陷，无未焊接现象。
[0029]5)如图3所示，将预拉伸件装夹到蒙皮拉伸机的模胎(8)上，设备钳口(7)将两侧的钳口余量板(2)夹紧，按照实际蒙皮零件的成型工艺，在蒙皮拉伸机上进行拉伸成型，成型后将两侧的钳口余量板沿焊缝(5)切除，获得合格的蒙皮零件。
[0030]同时，切割下来的钳口余量板可以反复利用，即将切割下来的钳口余量板再与另一个蒙皮成型毛料板(I)采用搅拌摩擦焊焊接，继续进行另一个蒙皮成型零件的拉伸成型。切割下来的钳口余量板可以反复利用，因此使得零件材料利用率提高60%，大大降低了生产成本。
【权利要求】
1.一种铝合金蒙皮拉伸成型方法，其特征在于方法如下: 1)预备两块钳口余量板； 2)将钳口余量板和蒙皮成型毛料板的对接面清理干净，去除表面包铝层，然后用丙酮清洗； 3)将钳口余量板和蒙皮成型毛料板固定在夹紧工作台上； 4)采用搅拌摩擦焊进行焊接，使蒙皮成型毛料板两侧各焊接一块钳口余量板，得预拉伸件； 5)将预拉伸件置于蒙皮拉伸机上进行拉伸成型，成型后将两侧的钳口余量板沿焊缝切除。
2.如权利要求1所述的铝合金蒙皮拉伸成型方法，其特征在于:在搅拌摩擦焊焊接工序中，采用的搅拌工具是:材质为W18Cr4V，轴肩直径为10mm-13mm，搅拌头为锥形结构，且为左旋螺纹，搅拌头长度为L= δ -0.2mm,所述的δ为蒙皮成型毛料板厚度。
3.如权利要求1所述的铝合金蒙皮拉伸成型方法，其特征在于:在搅拌摩擦焊焊接工序中，工艺参数为:搅拌头的倾斜角为2°，搅拌头旋转方向为顺时针，轴肩下压量为0.2mm-Q.25mm,旋转速度为 700rpm-800rpm,焊接速度为 150mm/min-235mm/min。
4.如权利要求1、2 或3所述的铝合金蒙皮拉伸成型方法，其特征在于:所述的蒙皮成型毛料板的厚度为2-3.5_。
【文档编号】B23K20/26GK104014999SQ201410258656
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】韩培培, 杨磊, 刘晓寒, 彭皓云 申请人:沈阳飞机工业（集团）有限公司