一种降低焊件变形的焊接方法与流程

本发明专利申请涉及飞机零件焊接技术领域，特别是一种降低焊件变形的焊接方法。

背景技术：

在航空制造领域，为了提高飞机的机动性和荷载比，同时达到减重的目的，采用钛合金材料和焊接技术。由于钛合金板材有一定的尺寸限制，一般是1m×2m，而构件尺寸往往超过2m，所以采用激光焊接进行拼板。在焊接过程中，必然会出现与飞机航向平行的纵向焊缝(简称纵缝)、飞机航向垂直的横向焊缝(简称横缝)，以及与飞机航向成一定夹角的斜向焊缝(简称斜缝)。

传统的焊接拼板方法均采用直线布局，而直线焊缝布局必然会引起焊件的变形，进而影响后期的装配。如何减少焊件变形，简化矫形工艺也是航空制造的研究目标。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明采用正弦曲线焊缝或者余弦曲线焊缝代替直线形状的焊缝。利用相邻焊缝焊接方向的不同特点，达到降低焊接构件的变形量。

一种降低焊件变形的焊接方法，其特征在于焊接过程中，焊缝路径采用曲线走向。焊缝路径可采用正弦曲线走向或余弦曲线走向。正弦曲线或余弦曲线切线与正弦轴线或余弦轴线的夹角为45°，且长度不少于1个波长。焊接方法采用全自动焊接，具体步骤为首先将待焊接的零件边缘加工成曲线路径，然后采用激光焊接对焊件进行焊接。

本技术的有益效果在于：1)采用曲线焊缝代替直线焊缝，可以降低焊件变形，提高装配效率；2)当夹角为45°时，焊件的变形量最小。

以下结合实施附图，对本技术作进一步详细描述：

附图说明

图1传统的直线焊缝布局示意图

图2曲线焊缝下料示意图

图3使用45°曲线焊缝布局的焊件示意图。

图中编号说明：1－第一焊件；2－第二焊件；3－曲线焊缝；4－对称轴线。

具体实施方式

参见附图1，是传统常规直线焊缝的布局图，焊缝沿直线走向。此种布局焊缝时，焊接变形大。改用45°曲线焊缝后，焊缝不再为直线，能够减少焊接变形。

本发明的焊接方法如图2所示，焊接后焊缝路径为曲线走向。曲线焊缝3路径可采用正弦曲线走向或余弦曲线走向。正弦曲线或余弦曲线切线与正弦轴线或余弦轴线的夹角为45°，且长度不少于1个波长。

首先，使用线切割、数控加工或者同等效果的加工方法，将第一焊件1和第二焊件2的零件待焊接边缘加工成正弦曲线或余弦曲线，且长度不得小于一个波长，如图2所示。在正弦曲线或余弦曲线与对称轴线4(原直线焊缝)相交的每一交点上，保证曲线焊缝3的交点切线与对称轴线4成45°夹角。

试验研究中采用1.0mm钛合金tc4材料，分别使用相同的参数焊接了4组试样，曲线焊缝3的切线与轴线夹角分别为0°、30°、45°、60°和90°，其中0°、和90°的试验件为同一条直线焊缝，其他为曲线焊缝。经过实际测量发现，随着夹角的增大，变形量先降低随后升高，当夹角为45°时变形量最小。为了显著降低反射率和焊接变形，焊件长度不得小于一个波长。

其次如图3所示，对零件进行表面清理，随后将第一焊件1和第二焊件2沿待焊接边缘对合，保证之间的间隙均匀一致。使用全自动的焊接技术，如激光焊接，将第一焊接和第二焊件2焊接到一起，完成组件焊件。

该功能可以推广到斜缝构件的制造中，达到降低焊接变形的目的。

本发明是为了解决焊接变形问题而设计的，改变了传统设计上焊缝沿直线走向，采用正弦曲线焊缝或者余弦曲线焊缝代替直线走向的焊缝。在制造过程中，充分发挥自动化焊接技术的优势，如激光焊接技术等，使用正弦曲线(或者余弦曲线)焊缝代替直线焊缝，提高焊件装配效率，降低焊件变形。

技术特征：

1.一种降低焊件变形的焊接方法，其特征在于焊接过程中，焊缝路径采用曲线走向。

2.根据权利要求1所述的一种降低焊件变形焊接方法，其特征在于焊缝路径采用正弦曲线走向。

3.根据权利要求2所述的一种降低焊件变形焊接方法，其特征在于正弦切线与正弦轴线的夹角为45°，且长度不少于1个波长。

4.根据权利要求1所述的一种降低焊件变形焊接方法，其特征在于焊缝路径采用余弦曲线走向。

5.根据权利要求4所述的一种降低焊件变形焊接方法，其特征在于余弦切线与余弦轴线的夹角为45°，且长度不少于1个波长。

6.一种降低焊件变形焊接方法，其特征在于焊接采用全自动焊接。

7.一种降低焊件变形焊接方法，其特征在于包括如下步骤：

7-1将焊接的焊接边缘加工成曲线路径；

7-2采用激光焊接对焊件进行焊接。

技术总结
本发明提供了一种降低焊件变形的焊接方法，该方法适用于激光焊接等机器控制的自动化焊接技术，运用机器自动控制热源行走的优势，改变传统焊接两点之间采用直线的设计思想，采用正弦曲线的焊缝路径代替直线焊缝。利用相邻焊缝之间焊接变形相反的规律，达到减少焊件变形的目的。

技术研发人员：张颖云;王浩军;李明祥
受保护的技术使用者：西安飞机工业(集团)有限责任公司
技术研发日：2019.08.02
技术公布日：2019.12.03