【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属焊接与表面改性，更具体地说，涉及一种提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法。
技术介绍
1、壁板类零件是构成飞机气动外形的主承力构件，新一代先进飞机要求具有良好气动性能的同时要尽量减轻重量。机身壁板是机身的主体结构，占机身结构重量的40-60%，其结构减重对机体制造至关重要。
2、目前壁板类构件可用的制造方法包括铆接/螺接组合式壁板、焊接整体壁板、机加整体壁板、挤压整体壁板。其中，铆接/螺接组合式壁板存在结构重量系数大、密封性差、生产工序多、装配效率低等不足；机加整体壁板材料利用率低，约为9%，且由于机身蒙皮较薄，机加后变形严重，通常不适用于机身结构；挤压整体壁板材料利用率较高，约为90%以上，然而目前可实现挤压宽度约为700mm，无法满足机身壁板大幅宽（约为2m）的要求；铝锂合金焊接整体壁板是采用新型轻质材料的新型轻质结构（采用焊接的方式将蒙皮与长桁连接成一个整体），其材料利用高，可达90%以上，可有效解决传统铆接/螺接组合式壁板的不足。
3、静轴肩搅拌摩擦焊接技术（stationary shoulder friction stir welding，ssfsw），是一种在传统搅拌摩擦焊接基础上发展的新型固相焊接方法，具有组织均匀、接头强度高等技术优势。焊接过程中轴肩不旋转，紧贴焊缝表面移动，而位于轴肩中心的搅拌针高速旋转，并与工件相互作用（如图1.c）。基于其“焊接过程中轴肩不旋转”的技术特点，轴肩可以根据焊接接头结构进行仿型设计（不必设计为传统的旋转轴对称结构），使t形接头搅拌摩擦焊接成
4、三种蒙皮与长桁连接方式如图1所示，其中铆接（图1.a）涉及到制孔、锪窝、涂胶、墩头等若干工序以及相应的工具、工装和设备，工作量巨大，系统性质量控制繁琐。搅拌摩擦搭接焊（图1.b）为常规搅拌摩擦焊，其焊后搭接界面未焊合区域难以进行防腐处理，为后续长寿命复杂载荷服役造成安全隐患（见图2）。t形接头静轴肩搅拌摩擦焊技术则可以克服传统搭接结构界面畸变、冷搭接缺陷、腐蚀防护等一系列问题，同时发挥搅拌摩擦焊的热输入低、变形小、接头性能高、对高强铝合金适应性好等优势，在技术方案和服役性能方面具有显著优势。
5、喷丸强化是提高金属材料疲劳抗力的重要表面强化技术方法，采用合理的喷丸工艺参数能够达到显著改善铝合金等金属材料抗疲劳性能的目的。喷丸强化工艺参数需要根据目标零件的材料、结构特征、表面质量、受力状态等多种因素综合考虑制定。喷丸强化工艺参数设置适合与否直接影响材料疲劳寿命。不恰当的喷丸强化参数会导致材料疲劳寿命下降，对于薄壁零件会产生额外变形。
技术实现思路
1、（一）要解决的技术问题
2、本专利技术要解决的技术问题是现有的焊接带筋壁板的疲劳寿命较低。
3、（二）技术方案
4、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
5、本专利技术提供一种提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，包括以下步骤：
6、将筋板与底板焊接形成具有t型焊接接头的焊接带筋壁板；
7、依据所述t型焊接接头的横截面的组织金相，分别确定热影响区、热力影响区以及焊核区的边界尺寸；
8、根据热影响区、热力影响区以及焊核区的边界尺寸确定待喷丸强化区域的尺寸，其中所述待喷丸强化区域由位于所述底板上的第一强化区和位于所述筋板上的第二强化区连接形成，所述第一强化区和所述第二强化区的边界尺寸通过以下公式确定：
9、，
10、，
11、上式中， a s为第一强化区的端点与底板侧面之间的距离， b s为第二强化区的端点与筋板侧面之间的距离， a 0为底板侧面与筋板侧面之间的距离， b 0为筋板端面与底板顶面之间的距离， a 1为焊合区位于底板上的端点与筋板侧面之间的距离， b 1为焊合区位于筋板上的端点与底板顶面之间的距离， a 2为热力影响区位于底板上的端点与筋板侧面之间的距离， b 2为热力影响区位于筋板上的端点与底板顶面之间的距离， a m为热影响区位于底板上的端点与筋板侧面之间的距离， b m为热影响区位于筋板上的端点与底板顶面之间的距离；
12、对所述待喷丸强化区域进行喷丸处理，形成喷丸强化焊接壁板。
13、优选地，所述喷丸处理中，喷丸强度值s=0.2h/t2，其中，h为焊核区在底板上的深度，t2为底板的厚度。
14、优选地，所述筋板与所述底板的连接处设有圆弧角，所述圆弧角的半径为r，所述喷丸强化中喷出弹丸的直径。
15、优选地，还包括以下步骤：
16、对所述喷丸强化焊接壁板进行表面清洁；
17、表面清洁完成后，对所述喷丸强化焊接壁板进行阳极化处理。
18、优选地，使用酒精或丙酮对所述喷丸强化焊接壁板进行表面清洁。
19、优选地，所述阳极化处理具体包括以下步骤：
20、对所述喷丸强化焊接壁板进行碱腐蚀；
21、碱腐蚀完成后，对所述喷丸强化焊接壁板进行酸洗；
22、酸洗完成后，对所述喷丸强化焊接壁板进行阳极氧化；
23、阳极氧化完成后，对所述喷丸强化焊接壁板进行封闭处理。
24、优选地，将所述喷丸强化焊接壁板浸泡在浓度为40~60g/l的氢氧化钠溶液中进行碱腐蚀，碱腐蚀深度为8~15μm。
25、优选地，在浓度为300~500g/l的硝酸溶液中进行酸洗，室温下出光，直至表面光亮后完成酸洗。
26、优选地，在浓度为30.5g/l~52g/l的硫酸与浓度为5.2g/l~10.7g/l硼酸的混合溶液中进行阳极氧化。
27、优选地，在浓度为5~30g/l的重铬酸钾溶液中，100℃温度下对所述喷丸强化焊接壁板进行封闭处理15~20min。
28、（三）有益效果
29、本专利技术的上述技术方案至少具有如下优点：
30、1、本专利技术提出建立了焊接带筋壁板焊缝区金相组织与待喷丸强化区域及参数的对应关系，获得了一种能够提高焊接带筋壁板疲劳寿命且低成本的制造方法，其中疲劳性能可提高1-2倍，可以为航空器轻量化、低成本、高可靠性制造提供一种全新工艺路线，提升零件疲劳强度，进而提升装备质量与性能，具有较大经济及社会效益。
31本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，所述喷丸处理中，喷丸强度值S=0.2H/T2，其中，H为焊核区在底板上的深度，T2为底板的厚度。
3.如权利要求1所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，所述筋板与所述底板的连接处设有圆弧角，所述圆弧角的半径为R，所述喷丸强化中喷出弹丸的直径。
4.如权利要求1所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，还包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，使用酒精或丙酮对所述喷丸强化焊接壁板进行表面清洁。
6.如权利要求4所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，所述阳极化处理具体包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，将所述喷丸强化焊接壁板浸泡在浓度为40~60g/L的氢氧化钠溶液中进行碱腐蚀，碱腐蚀深度为8~15μm。
8.如权利要求6所
9.如权利要求6所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，在浓度为30.5g/L~52g/L的硫酸与浓度为5.2g/L~10.7g/L硼酸的混合溶液中进行阳极氧化。
10.如权利要求6所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，在浓度为5~30g/L的重铬酸钾溶液中，100℃温度下对所述喷丸强化焊接壁板进行封闭处理15~20min。
...【技术特征摘要】
1.一种提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，所述喷丸处理中，喷丸强度值s=0.2h/t2，其中，h为焊核区在底板上的深度，t2为底板的厚度。
3.如权利要求1所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，所述筋板与所述底板的连接处设有圆弧角，所述圆弧角的半径为r，所述喷丸强化中喷出弹丸的直径。
4.如权利要求1所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，还包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，使用酒精或丙酮对所述喷丸强化焊接壁板进行表面清洁。
6.如权利要求4所述的提高焊接带筋壁板疲劳寿命的加工方法，其特征在于，所述阳极化处理具...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾元松，白雪飘，王明涛，孟强，田硕，田永帅，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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