飞机装配点焊和胶焊结构装配

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
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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。
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）
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第六章 点焊和胶焊结构装配
飞机薄壁结构连接方法：铆接、胶接、点焊、胶焊
电流
§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
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。
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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。
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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。
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
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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：
焊点应尽量大。
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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
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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
焊接规范由薄板决定
三层不同厚度板点焊
（a）由厚板决定（b)焊接规范由薄板决定
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第六章 点焊和胶焊结构装配
其它焊接方法
摩擦焊
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第六章 点焊和胶焊结构装配
（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。
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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。
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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
操作设备简单； 适用于复杂结构
密封、防腐性 好；劳动量小
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）；
阳极化膜破坏,孔边裂
纹腐蚀；
优 强度高； 点 检查和排故易；
表面质量好； 疲劳强度高；
操作设备简单； 适用于复杂结构
密封、防腐性 好；劳动量小
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）；
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）
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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
焊缝。
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第六章 点焊和胶焊结构装配
（2）搅拌摩擦焊优点
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
电流
焊核
特点：搭接接头、点上焊 接、接触面熔化
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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） 焊接电流大小和时间对点焊质量有重要影响 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
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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）
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 钉孔对材料的削弱； 剥离强度低；
点 孔边应力集中,疲劳强 度低；增重；密封性 差；易变形；
质量稳定性差 ；
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；
优 强度高； 点 检查和排故易；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表面质量好； 疲劳强度高；
•思考： 碳纤维复合材料的焊接技术与方法
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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
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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）
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
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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 钉孔对材料的削弱； 剥离强度低；
点 孔边应力集中,疲劳强 度低；增重；密封性 差；易变形；
质量稳定性差 ；
劳动量大(密封铆)；
工作环境差(噪音风)；
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