飞机装配点焊和胶焊结构装配

1第六章点焊和胶焊结构装配飞机薄壁结构连接方式的对比铆接胶接点焊缺点钉孔对材料的削弱；孔边应力集中,疲劳强度低；增重；密封性差；易变形；劳动量大(密封铆)；工作环境差(噪音风)；阳极化膜破坏,孔边裂纹腐蚀；剥离强度低；质量稳定性差；疲劳强度低于铆接（应力集中系数大、焊点周围塑性低、存在宏观裂纹）；焊前焊后都不能阳极化（焊前接触电阻大，焊后阳极化处理产生腐蚀性电解液）；焊接材料限制（铝合金可焊性差、不同材料不能焊接）；结构限制（零件厚度太大及三层以上材料都不能焊）；优点强度高；检查和排故易；操作设备简单；适用于复杂结构表面质量好；疲劳强度高；密封、防腐性好；劳动量小效率高、成本低、增重少、表面光滑；胶接点焊（胶焊）：静强度、疲劳强度高，胶焊后阳极化处理,改善了防腐蚀性能（对比点焊），重量、成本低（铆接对比）。（混合连接方法）2第六章点焊和胶焊结构装配焊核电流电流飞机薄壁结构连接方法：铆接、胶接、点焊、胶焊§6.2点焊原理点焊：焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属形成焊点的电阻焊方法特点：搭接接头、点上焊接、接触面熔化3第六章点焊和胶焊结构装配点焊焊接循环：预压阶段：电极加压，接通焊接电流。(预压力使得接触电阻稳定和小)焊接阶段：通电加热、熔核形成（电极之间圆柱内电流密度大，接触面存在接触电阻，散热不好）锻压阶段：熔核冷却结晶，电极继续加锻压力（避免缩孔、裂纹产生）休止阶段：升起电极移动焊点。焊接电流大小和时间对点焊质量有重要影响4第六章点焊和胶焊结构装配根据焊接材料及厚度选择焊接规范：焊接压力、电流、通电时间、锻压力及加压时间等考虑点焊整个过程还需注意：点焊分流现象：焊接新焊点时，有一部分电流会流经已焊好焊点，使焊接电流发生变化，影响点焊质量。点距：两相邻焊点间的中心距。焊件厚度越大，导电性越强，点距要越大。焊点应尽量大。5第六章点焊和胶焊结构装配装配点焊质量控制:焊件表面清理零件装配：避免间隙过大、位置错移（最难焊点开始，由中间向两边）点焊分流、焊点间距装配间隙6第六章点焊和胶焊结构装配不同厚度板和多层板焊接焊件厚度不同三层不同厚度板点焊焊接规范由薄板决定（a）由厚板决定（b)焊接规范由薄板决定7第六章点焊和胶焊结构装配二、典型点焊缺陷控制和检验常见的点焊缺陷：未焊透、飞溅、压坑过深、裂纹、缩孔、烧穿（点接触接触不均匀电阻大、局部过热）等。规范限定：P170.破坏性检测：焊点和焊核尺寸、熔深、凹陷深度和内部缺陷等无损检测方法：X光透射（无法检测未焊透）；超声法、涡流声法；密封性检验焊接规范的实时监测与控制：接触区域的热膨胀量等物理参数监控------电源电压、焊接电流等焊接规范的实时控制8第六章点焊和胶焊结构装配三、胶接点焊历史与发展苏联（米格，苏霍依），先焊后胶（焊点承受100%载荷），胶层主要密封、防腐、补强。焊缝内胶层保护，焊缝外阳极化保护。欧美：胶后点焊，胶层承受载荷，焊点起胶层固化时定位、加压作用。欧美（F-22,C-17）应用：苏联：运输机蒙皮与桁条连接，苏27机身后段美国：单曲率壁板、运输机壁板中国：运7等机身板件9第六章点焊和胶焊结构装配三、胶接点焊先焊后胶：预装配-表面清理--装配和定位—点焊----注胶—晾置---固化—检验---阳极化处理。预装配：检验零件配合面间隙，影响胶层厚度。表面清理：比纯点焊高（接触电阻和表面要稳定耐久，除杂物、除油、酸性处理）点焊：硫酸钠-硝酸（铝合金）胶焊：重铬酸盐（考虑焊接性、胶接性）、磷酸阳极化装配和定位：与铆接工艺相同检验后防护处理：阳极化处理、涂漆或阳极化后涂漆10第六章点焊和胶焊结构装配三、胶接点焊先胶后焊：预装配-表面清理—涂胶--装配和定位—点焊---固化—检验---阳极化处理胶是不加溶剂的，粘性大，不需晾置特殊的焊接规范：大电极顶端半径（减小电流密度和飞溅），电极压力加大（减小接触电阻）、缓慢增加电流（减小飞溅），加大锻压力（减小焊核开裂），可以减少焊接电流（胶层可使分流小）。工作环境要求高：温度、湿度要求工艺要求高、焊接变形不易矫正美国先胶后焊需解决问题：磷酸-重铬酸钠阳极化制备方法专用胶粘剂（电极压力容易分开）：不影响焊接性反馈系统的焊接控制系统11第六章点焊和胶焊结构装配飞机薄壁结构连接方式的对比铆接胶接点焊缺点钉孔对材料的削弱；孔边应力集中,疲劳强度低；增重；密封性差；易变形；劳动量大(密封铆)；工作环境差(噪音风)；阳极化膜破坏,孔边裂纹腐蚀；剥离强度低；质量稳定性差；疲劳强度低于铆接（应力集中系数大、焊点周围塑性低、存在宏观裂纹）；焊前焊后都不能阳极化（焊前接触电阻大，焊后阳极化处理产生腐蚀性电解液）；焊接材料限制（铝合金可焊性差、不同材料不能焊接）；结构限制（零件厚度太大及三层以上材料都不能焊）；优点强度高；检查和排故易；操作设备简单；适用于复杂结构表面质量好；疲劳强度高；密封、防腐性好；劳动量小效率高、成本低、增重少、表面光滑；胶接点焊（胶焊）：静强度、疲劳强度高，胶焊后阳极化处理,改善了防腐蚀性能（对比点焊），重量、成本低（铆接对比）。（混合连接方法）12第六章点焊和胶焊结构装配其它焊接方法发展高能束流（等离子束、电子束、激光束）熔焊固态焊接（扩散焊、摩擦焊）超塑成形/扩散连接搅拌摩擦焊钛基复合材料固相连接13第六章点焊和胶焊结构装配其它焊接方法扩散焊：将焊件紧密贴合，在一定温度、压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散形成的连接。适合异种金属、陶瓷、石墨等焊接。它与其他热加工工艺联合形成组合工艺：如热耗-扩散焊、超塑成形-扩散焊（应用于超音速飞机钛合金结构件）摩擦焊：利用工件端面相互摩擦产生的热量使之达到塑性状态，然后顶锻焊接。搅拌摩擦焊：由圆柱形状的焊头伸入工件焊缝，通过焊头的高速旋转使其与焊接工件摩擦，使连接部位材料温度升高而软化。它适用于多种接头方式、不同焊接位置14第六章点焊和胶焊结构装配其它焊接方法特点•质量好，可焊异种材料；操作简单，易自动控制，效率高；•电能消耗少（为闪光对焊的1/10~1/15）•但设备要求高，一次性投资大。•一般要求等断面对接。15第六章点焊和胶焊结构装配其它焊接方法摩擦焊16（2）搅拌摩擦焊特点：搅拌摩擦焊作为一种固相连接手段，克服了以往熔焊的诸如气孔、裂纹、变形等缺点，使得以往通过传统熔焊手段无法实现焊接的材料可以实现焊接。搅拌摩擦焊尤其适合焊接铝合金，现已在航空航天工业中广泛采用。搅拌摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。在焊接过程中，搅拌指棒在旋转的同时伸入工件的接缝中，旋转搅拌头（主要是轴肩）与工件之间的摩擦热，使焊头前面的材料发生强烈塑性变形，然后随着焊头的移动，高度塑性变形的材料逐渐沉积在搅拌头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝。第六章点焊和胶焊结构装配171）温度低，变形小(即使是长焊缝也是如此）。2）接头机械性能好(包括疲劳、拉伸)，不产生类似熔焊接头的铸造组织缺陷且其组织由于塑性流动而细化。3）与其他焊接方法相比，焊接变形小，调整、返修频率低，可使成本降低60％。4）焊前及焊后处理简单，焊接过程中的摩擦和搅拌可以有效去除焊件表面氧化膜及附着杂质，而且焊接过程中不需要保护气体、焊条及焊料。5）能够进行全位置的焊接，适应性好，效率高，操作简单。6）焊接过程中无烟尘、辐射、飞溅、噪声及弧光等有害物质产生，是一种环保型工艺方法。（2）搅拌摩擦焊优点第六章点焊和胶焊结构装配18第六章点焊和胶焊结构装配作业：•1.图示方法对比点焊和胶焊与铆接、胶接的优缺点。•2.搅拌摩擦焊的原理、工艺特点、装备特点及飞机制造中的应用。•思考：碳纤维复合材料的焊接技术与方法