用于激光焊接的边缘加工制造技术

本发明专利技术涉及用于激光焊接的边缘加工。提供一种激光焊接制造方法。所述方法包括：提供通过间隙彼此分离的第一构件和第二构件，所述间隙具有深度和宽度，并且第一构件和第二构件中的至少一个具有牺牲边缘突出部；将牺牲边缘突出部暴露于激光能量，所述激光能量足以熔化牺牲边缘突出部的至少一部分；在第一构件和第二构件之间的间隙中形成熔池，所述熔池包括来自牺牲边缘突出部的熔化部分的材料；以及将所述熔池固化以形成将第一构件和第二构件接合在一起的焊缝。

Edge processing for laser welding

The present invention relates to edge processing for laser welding. A method for manufacturing laser welding is provided. The method includes: providing a separate clearance by the first member and the second member of the gap with depth and width, and at least one of the first member and the second member has a sacrifice edge protrusion; sacrificing edge tabs exposed to laser energy, at least a portion of the laser energy to melt the sacrifice edge highlight Department; molten pool forming a gap between the first and second members in the pool include melting part from the edge portion of the projecting sacrificial material; and the molten pool solidification to form the weld will be the first and second members joined together.

【技术实现步骤摘要】
用于激光焊接的边缘加工
本文所描述的主题总体涉及制品的形成，并且更具体地，涉及用于通过激光焊接形成模块化的基于构件的铺层心轴的方法。
技术介绍
在飞行器构造中，飞行器的机身、机翼和其他构件可由成形的层压复合材料部件形成。成形的层压复合材料部件可在称为铺层心轴(LM)的工具上逐层铺设。所述铺层心轴具有工具表面，该工具表面基本上匹配用来在层片被铺设并且在心轴上压紧时使层片成形的部分。在用于形成心轴的常规构造技术中，整个心轴作为一体件来制造和运输。在心轴用于铺设复合材料飞行器机翼的情况下，此心轴可具有超过一百英尺的长度和超过三十英尺的宽度。处理此类大型构件的制造工具非常专业，并且运输此类大型心轴是耗时且劳动密集型的过程。此外，具有复杂轮廓和对变形的敏感性的铺层心轴难以制造。因此，克服常规方法挑战的制造铺层心轴的方法可以是对本领域的一个受欢迎的补充。
技术实现思路
在示例中，存在激光焊接制造方法，其包括：提供通过间隙彼此分离的第一构件和第二构件，所述间隙包括深度和宽度，并且第一构件和第二构件中的至少一个包括牺牲边缘突出部；将牺牲边缘突出部暴露于激光能量，所述激光能量足以熔化牺牲边缘突出部的至少一部分；在第一构件和第二构件之间的间隙中形成熔池，所述熔池包括来自牺牲边缘突出部的熔化部分的材料；以及将所述熔池固化以形成将第一构件和第二构件接合在一起的焊缝。在示例中，存在根据该方法形成的模块化的基于构件的铺层心轴。在另一示例中，存在激光焊接制造方法，其包括：提供包括第一牺牲边缘突出部的第一构件和包括第二牺牲边缘突出部的第二构件，所述第一构件和第二构件通过间隙彼此分离；将第一牺牲边缘突出部和第二牺牲边缘突出部暴露于激光能量，所述激光能量足以熔化第一牺牲边缘突出部的至少一部分和第二牺牲边缘突出部的至少一部分；使用来自通过激光能量熔化的第一牺牲边缘突出部的第一体积的材料和来自通过激光能量熔化的第二牺牲边缘突出部的第二体积的材料填充间隙的至少一些；以及在间隙中将第一体积的材料和第二体积的材料固化，以形成将第一构件和第二构件接合在一起的焊缝。示例的优点部分将在以下描述中阐述，并且部分将从描述中得到理解，或者可通过示例的实践而获悉。通过在所附权利要求中特别指出的元素和组合，将认识到并且获得本专利技术的优点。应该理解，上述的一般描述和以下的详细描述两者均是仅为示例性和解释性的，而并非限制所要求保护的示例。附图说明并入本说明并且组成本说明书一部分的附图示出本教导的示例，并且与描述一起用于解释本公开的原则。图1A是根据示例的飞行器生产和维修方法的流程图。图1B是根据示例的飞行器的方框图。图2是根据示例的飞行器的示意图。图3A是可根据示例激光焊接在一起以形成铺层心轴的多个模块化构件的透视图。图3B是用于根据示例制造铺层心轴的第一构件和第二构件的透视图，连同示出包括牺牲边缘突出部的第一构件和第二构件的放大插图。图3C是根据如通过机器人激光焊接系统实行的示例方法被激光焊接在一起以形成模块化的基于构件的铺层心轴的图3B的第一构件和第二构件的透视图。图3D是图3A的第一构件和第二构件的透视图，连同示出在图3C中形成的激光焊接部的所得焊缝细节。图4A至图4E示出根据示例的制造方法的操作。图5是描述用于根据示例制造制品的方法的流程图。图6示出带有通过根据示例的激光焊接方法接合在一起的轮廓表面的第一构件和第二构件。具体实施方式现将详细参考在附图中示出的示例。在可能的情况下，贯穿附图，将使用相同的附图标号表示相同或相似的部分。虽然阐述示例的宽泛范围的数值范围和参数是近似值，但在具体示例中阐述的数值是尽可能精确地报告的。然而任何数值均固有地包含其相应测试测量中存在的标准差所必然导致的某些误差。此外，本文所公开的所有范围均应被理解为包含归入其中的任何和全部子范围。例如，“小于10”的范围可包括在最小值0和最大值10之间(并且包括0和10)的任何和所有子范围，即，任何和所有子范围均具有等于或大于零的最小值和等于或小于10的最大值，例如，1至5。在某些情况下，如所规定的用于参数的数值可采用负值。在这种情况下，规定为“小于10”的示例值范围可采取负值，例如，-1、-2、-3、-10、-20、-30等。仅出于说明的目来参考附图描述以下示例。本领域的技术人员将理解，以下描述在本质上是示例性的，并且在未脱离本示例范围的情况下，可对本文阐述的参数进行各种修改。说明书和示例旨在仅被看做是示例性的。各种示例不一定相互排斥，因为一些示例可与一个或多个其他示例结合以形成新的示例。应当理解，附图中描绘的结构可包括为简明起见而未加以描绘的附加特征，同时可移除或修改所描绘的结构。可激光焊接的构件可包括边缘部分和从所述边缘部分延伸的牺牲边缘突出部。在用于将可激光焊接构件接合到另一构件的激光焊接方法期间可消耗牺牲边缘突出部。所述牺牲边缘突出部可包括一暴露到激光能量就熔化的材料。熔化的牺牲边缘突出部材料能够在接合在一起的构件之间的间隙区域中形成熔池。熔池随后固化以形成接合构件的焊缝。此方法减弱了接合部加工公差，减少了焊后工作并且实现了复杂外形(包括机翼部件铺层心轴的大型的复杂外形)的激光焊接。例如，作为大型的整体部件进行传统机加工和运输的铺层心轴可通过将模块化构件激光焊接在一起来代替制造，其中所述模块化构件具有通过激光熔化的牺牲边缘突出部以形成焊接部分。出于本公开的目的，术语“牺牲”指的是在制造操作期间可被部分或全部消耗的材料。例如，如本文所使用，术语“牺牲边缘突出部”可以指的是从包括可用于形成焊缝的一定体积的材料的至少一个构件延伸的突起。“牺牲边缘突出部”可通过例如暴露于足够的激光能量下进行熔化，以至少部分填充两个或更多个构件之间的间隙，并且可再固化以形成用于接合两个或更多个构件的焊缝。更具体地参考附图，可在如图1A所示的飞行器制造和维修方法100和如图1B所示的飞行器102的背景下描述本公开的示例。在预生产期间，示例性方法100可包括飞行器102的规范和设计104以及材料采购106。在生产期间，进行飞行器102的构件和子组件制造108以及系统整合110。此后，飞行器102可经受认证和交付112，以便投入使用114。当由客户使用时，可以安排飞行器102进行日常维护和维修116(其也可包括改进、重构、翻新等)。可通过系统集成商、第三方和/或操作者(例如，客户)执行或进行方法100的过程中的每个。出于本说明书的目的，系统集成商可包括但不限于任何数量的飞行器制造商和主要系统分包商；第三方可包括但不限于任何数量的销售商、分包商和供应商；以及操作者可以是航空公司、租赁公司、军方机构、服务组织等。如图1B所示，通过示例性方法100生产的飞行器102可包括带有多个系统120的机架118和内部122。系统120中的高水平系统的示例包括推进系统124、电气系统126、液压系统128和环境系统130中的一个或多个。可包括任何数量的其他系统。尽管示出航空航天示例，但本专利技术的原理可被应用到其他行业，诸如汽车行业或海洋行业。图2是具有在诸如下面描述的激光焊接的心轴上制造的一个或多个复合材料部件的飞行器200的侧视图。本领域普通技术人员将理解，此类激光焊接的心轴可用于制造各种不同的复合材料部件，所述复合材料部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光焊接制造方法，其包括：提供通过间隙彼此分离的第一构件和第二构件，所述间隙具有深度和宽度，其中所述第一构件和所述第二构件中的至少一个包括牺牲边缘突出部；将所述牺牲边缘突出部暴露于激光能量，所述激光能量足以熔化所述牺牲边缘突出部的至少一部分；在所述第一构件和所述第二构件之间的所述间隙中形成熔池，所述熔池包括来自所述牺牲边缘突出部的所述熔化部分的材料；以及将所述熔池固化以形成将所述第一构件和所述第二构件接合在一起的焊缝。

【技术特征摘要】
2015.11.06 US 14/934,2541.一种激光焊接制造方法，其包括：提供通过间隙彼此分离的第一构件和第二构件，所述间隙具有深度和宽度，其中所述第一构件和所述第二构件中的至少一个包括牺牲边缘突出部；将所述牺牲边缘突出部暴露于激光能量，所述激光能量足以熔化所述牺牲边缘突出部的至少一部分；在所述第一构件和所述第二构件之间的所述间隙中形成熔池，所述熔池包括来自所述牺牲边缘突出部的所述熔化部分的材料；以及将所述熔池固化以形成将所述第一构件和所述第二构件接合在一起的焊缝。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光能量的光斑尺寸大于所述宽度。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述激光能量的所述光斑尺寸在大约.008″至大约.018″的范围内；以及其中所述宽度在大约.030″和大约.005″之间。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲边缘突出部基本上延伸所述第一构件或所述第二构件的整个长度。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一构件包括第一牺牲边缘突出部，所述第二构件包括第二牺牲边缘突出部，并且所述激光能量包括大于所述间隙的所述宽度、所述第一牺牲边缘突出部和所述第二牺牲边缘突出部中的至少一个的宽度，或两者的光斑尺寸。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一构件和所述第二构件中的至少一个包括轮廓表面，并且所述牺牲边缘突出部至少部分地延伸穿过所述轮廓表面；以及其中所述激光能量照射所述牺牲边缘突出部的至少部分地延伸穿过所述轮廓表面的部分。7.根据权利要求1所述的方法，其中激光源以高达250英寸每分钟的速度在所述第一构件、所述第二构件、所述牺牲边缘突出部或其组合的表面上方引导...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·E·李，F·W·布兰德，L·E·东德兰热，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US