利用摩擦搅动焊接修补部件中的裂缝的方法技术

一种修补一部件（１２）中的裂缝（１４）的方法，包括：　　　　清理用于修补的裂缝（１４）的周围表面（２２）；以及　　　　将裂缝（１４）第一侧（２６）上的部件（１２）的第一部分（２４）摩擦搅动焊接到在裂缝（１４）第二侧（３０）上的部件（１２）的第二部分（２８）上，由此形成熔接裂缝区域（５０）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及航空交通工具系统，并尤其涉及修补飞机部件中的裂缝的方法。
技术介绍
目前，飞机的寿命比前些年要长，并且可以预见和期待在将来寿命得到持续增长。很多飞机的寿命变长，并因此，在飞机工作过程中，飞机部件使用比它最初预期并设计的时间要长得多。由于飞机部件较长的使用寿命，与部件的疲劳寿命相关的问题已经变得明显，尤其是，裂缝的产生、裂缝生长以及相关壳体已受到关注。增长的寿命已经导致裂缝数量增多，从而使飞机部件中现存的裂缝扩展并且生长量增大。裂缝的产生和生长也由于潜在地会使飞机不能工作、修补裂缝所包含的时间和成本、以及在修补后裂缝生长的再度发生而至关重要。在军用和商用飞机中裂缝的修补成本较高，并且通常情况下，裂缝修补仅仅为暂时的解决方案。典型的是，利用以下方法之一阻止或修补裂缝生长。阻止裂缝生长是通过在裂缝的每个端部钻一个孔来进行的，这通常称为阻塞钻孔(stopdrilling)。阻塞钻孔仅为暂时修理，一般在一段时间后裂缝又生长，这是由于裂缝周围的区域疲劳，并且附加的孔进一步使部件弱化。修补裂缝的一种方法包括利用合成补丁(composite patch)，该补丁通过使用结构粘接剂(structural adhesive)直接施加到裂缝上，并粘结到所关注的部件上，与该部件形成接合。合成补丁将裂缝附近部件各部分上承受的载荷传导到围绕裂缝的区域上。粘接剂一般是环氧树脂，但是也可以是胶水、浆糊、或粘接剂带的形式。在需要较高强度以用于特定的结构区域时，合成补丁是优选的。另一种修补裂缝的方法包括将金属补丁施加到裂缝上。金属补丁经由多个紧固件，如铆钉或螺钉紧固到所关注的部件上，与部件也形成接合，这使用大量劳动力。当所关注的部件应用于存在较大的温度变化的用途中，金属材料是优选的。在温度变化大的用途中，同样优选的是，补丁与部件的材料类似或相同，以便部件与补丁具有相似的膨胀和收缩特性。在补丁和部件为类似材料时，补丁和部件之间的接合可以较好地承受温度变化。尽管修补方法比较耐久，并且比阻塞钻孔方法保持更长的时间段，但是它们也仅仅是暂时的。从而，上述方法中没有一个可以完全修补或消除裂缝，并最终消除裂缝再次生长。因此，需要提供一种更可靠的裂缝修补技术，该技术对裂缝的产生和生长提供更永久的解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供了一种修补飞机部件中的裂缝的方法。该方法包括准备用于清理(prepare)的裂缝的周围表面，并将裂缝第一侧上的部件的第一部分焊接到裂缝第二侧上的部件的第二部分上，以形成熔合的裂缝区域。该方法还包括将补丁施加到融合的裂缝区域上，以用于提供附加的强度。本专利技术具有若干优于现存裂缝修补技术优点，本专利技术的一个优点为它提供了一种不熔化部件的材料的修补裂缝的焊接方法，由此产生最小的扭曲、最小残余应力以及对部件化学和物理性质的最小改变。本专利技术的另一优点为它提供了一种熔接裂缝周围的材料的方法，而传统上该材料被认为是不可焊接的。此外，本专利技术提供了一种比传统修补技术更耐用且更持久的修补裂缝方法。结合附图，参照下面的详细描述，本专利技术本身与它的其他目的和随之而来的优点将得以更清楚地理解。附图说明图1是根据本专利技术实施例的具有带裂缝部件的飞机的透视图；图2是根据本专利技术实施例的部件的局部放大透视图；图3是说明根据本专利技术实施例的修补裂缝的方法的逻辑流程图；图4是根据本专利技术的塞焊(plug welding)技术中所使用的示例塞子的透视图；图5是根据本专利技术实施例的来自摩擦搅动焊接的局部排出孔的俯视局部放大透视图；图6是部件的局部放大透视图，说明了根据本专利技术实施例的超出排放通孔之外的摩擦搅动焊接；图7是部件的局部放大透视图，说明了根据本专利技术实施例的在裂缝端部钻出的完结孔(finished hole)；图8是部件的局部放大透视图，说明了根据本专利技术实施例的紧固件使用方式；图9是部件的局部放大透视图，说明了根据本专利技术实施例的在摩擦搅动焊接到部件的边缘上时接头材料的使用方式；以及图10是说明根据本专利技术实施例的多裂缝修补技术的曲线。具体实施例方式虽然本专利技术相对于修补飞机部件的裂缝的方法加以描述，但是本专利技术适用于各种用途中，包括航空交通工具、路基交通工具、海上交通工具或其它现有技术中公知的需要修补裂缝的用途中。在下面的描述中，各种操作参数和部件是为了一项构筑的实施例而描述的，这些特定的参数和部件是作为示例包括在内的，而不意味着作为限制。同样，在下面的描述中，术语“部件”指任何交通工具的部件，包括嵌板、加强件(stiffner)、桁梁、肋、或其它现有技术中已知的交通工具部件。该部件可以由铝、镁、钢、铜、钛或诸如因科镍合金的镍基合金。铝可以是现有技术中公知的各系列类型，如2000、5000、6000、7000和8000系列铝。该部件也可以由现有技术中已知的其他一些材料形成。另外，飞机工业利用各种部件形式的特殊的通常不可焊接的材料，这是由它们的物理特性的固有优点所致。固有优点比通常不可焊接材料超出成本低的可焊接材料的增大的成本更重要。例如，很多飞机的嵌板由2000和7000系列的铝形成，而不是5000和6000系列的铝，这是由其中包含的重量轻和耐久的特性所致。由于2000和7000系列的铝已经公知为不可焊接，具有尺寸大到需要修补的裂缝的这种材料形成的部件或是废弃，或是尝试前面描述的暂时修补方法中的一种来延长该部件的寿命。废弃的飞机部件的更换成本很高，并因此不是理想的。从而，本专利技术提供了一种修补由上述先前不可焊接材料所形成的部件中的裂缝的方法。参照图1和2，示出了根据本专利技术一个实施例的具有带裂缝14的部件12的飞机10的透视图和部件12的局部放大透视图。裂缝14位于上嵌板15之内，该上嵌板15具有顶侧17和背侧19。裂缝14自部件12内的通孔16开始延伸，并具有第一端部18和第二端部20。裂缝14具有相关的周围表面22。部件12具有在裂缝14第一侧26上的第一部分24以及在裂缝14的第二侧30上的第二部分28。如上所述，部件12可以是如图所示的嵌板，或可以是现有技术中已知的其他部件。如图所示的裂缝14仅仅为举例目的，裂缝14可以起始和终止在部件12的各个位置处。裂缝14可以不从孔开始延伸，并可以延伸到部件的边缘，如边缘32。裂缝14也可以具有多个分支，并可以是各种尺寸和形状。现在同时参照图3，图3示出了用于说明根据本专利技术实施例的修补裂缝14的方法的逻辑流程图。在步骤100，清理周围表面22，以用于修补。在清理过程中，利用现有技术中已知的方法，使周围表面不存在可能与裂缝14的焊接相干涉的颗粒，如灰尘、泥土、油或其它颗粒。在步骤102，当大致在裂缝的端部存在一个孔时，如存在于第一端部18附近的孔16，暂时的塞子40插入到孔16内。因为裂缝趋于生长并通常从部件中现存的孔开始延伸，这是由于部件的结构通常在孔边缘附近较弱，所以示出了图3的示例。当然，裂缝可以不从孔起始。暂时的塞子40在图4中清除示出。暂时的塞子40用于防止部件的材料进入孔16中并从孔16突出或者防止该材料穿过孔16。暂时的塞子40可以由与部件的材料类似的材料形成，并可以是各种尺寸和形状。在本专利技术优选实施例中，塞子40是具有较高熔点的材料，以便在部件12的摩擦搅拌焊接过程中塞子40不会熔接到部件上。同样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：拉杰什·泰尔瓦，里戈伯托·佩雷斯，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：