HB/Z 416－2014 航空铝合金构件搅拌摩擦焊工艺 Process of friction stir welding for al uminum alloy aero-structural components 2014－05－19发布 2014－10－01实施 中华人民共和国工业和信息化部 发 布 ICS 49.040 V 16 HB/Z 416－2014 I 目 次 前言……………………………………………………………………………………………………………II 1 范围…………………………………………………………………………………………………………1 2 规范性引用文件……………………………………………………………………………………………1 3 术语和定义…………………………………………………………………………………………………1 4 一般要求……………………………………………………………………………………………………7 4.1 人员……………………………………………………………………………………………………7 4.2 环境……………………………………………………………………………………………………7 4.3 焊缝等级………………………………………………………………………………………………7 4.4 材料……………………………………………………………………………………………………7 4.5 待焊件的接头要求……………………………………………………………………………………7 4.6 设备与工装……………………………………………………………………………………………8 4.7 焊接设备的工艺性鉴定………………………………………………………………………………8 4.8 工艺参数选择与确定…………………………………………………………………………………9 4.9 工艺参数的重新确定…………………………………………………………………………………9 4.10 文件管理………………………………………………………………………………………………9 5 工艺控制……………………………………………………………………………………………………10 5.1 工艺流程………………………………………………………………………………………………10 5.2 工艺验证………………………………………………………………………………………………10 5.3 焊前准备………………………………………………………………………………………………10 5.4 装配……………………………………………………………………………………………………10 5.5 施焊……………………………………………………………………………………………………11 5.6 检验……………………………………………………………………………………………………11 5.7 缺陷修补………………………………………………………………………………………………12 5.8 焊后处理………………………………………………………………………………………………12 5.9 验收……………………………………………………………………………………………………12 5.10 包装防护……………………………………………………………………………………………12 6 质量控制……………………………………………………………………………………………………12 7 安全要求……………………………………………………………………………………………………13 附录 A(资料性附录) 搅拌摩擦焊设备形式、规格及功能…………………………………………………14 附录 B(资料性附录) 搅拌摩擦焊设备工艺性鉴定书……………………………………………………15 附录 C(资料性附录) 铝合金构件搅拌摩擦焊典型工艺参数……………………………………………16 HB/Z 416－2014 II 前 言 本指导性技术文件按照 GB/T 1.1－2009 给出的规则起草。 本指导性技术文件由中国航空综合技术研究所归口。 本指导性技术文件起草单位：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所、中国航空综合技术 研究所。 本指导性技术文件起草人：李继忠、董春林、赵华夏、李耐锐、孟 强、张 坤、柴 鹏、王怡嵩、 李从卿、栾国红、梁 勇。 HB/Z 416－2014 1 航空铝合金构件搅拌摩擦焊工艺 1 范围 本指导性技术文件规定了航空铝合金结构件搅拌摩擦焊的人员、环境、材料、焊件接头、设备与工 装、工艺性鉴定、工艺参数的选择与确定、接头等级、文件管理、工艺控制、质量控制以及安全要求等。 本指导性技术文件适用于厚度不大于12 mm且为常用铝合金牌号和状态的航空铝合金结构件对接、 搭接接头搅拌摩擦焊。 其他系列铝合金的结构件对接、 搭接接头搅拌摩擦焊也可参照本指导性技术文件。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 G B / T 394.1 工业酒精 G B / T 2649 焊接接头机械性能试样取样方法 G B / T 2651 焊接接头拉伸试验方法 G B / T 2653 焊接接头弯曲试验方法 G B / T 3199 铝及铝合金加工产品包装、标志、运输、贮存 G B / T 3246.2 变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法 G B / T 3375 焊接术语 G B / T 6026 工业丙酮 G B / T 14125 机械振动与冲击 振动与冲击对建筑物内敏感设备影响的测量和评价 G B / T 21230 工作环境中噪声暴露的测量与评价 G B 50231 机械设备安装工程施工及验收 G J B 481 焊接质量控制要求 H B 5363 焊接工艺质量控制 H B / Z 60 X射线照相检验 3 术语和定义 G B / T 3375 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 搅拌摩擦焊 friction stir welding 高速旋转的搅拌头扎入零件后沿待焊接方向运动， 在搅拌头与零件接触部位产生摩擦和剧烈塑性变 形热，使其附近金属形成塑性软化层，软化层在搅拌头旋转作用下填充搅拌针后方所形成的空腔，同时 在轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接的固相焊接方法，焊接过程见图 1。 3.2 搅拌头 welding tool 搅拌头是搅拌摩擦焊的施焊工具，包括轴肩、搅拌针和夹持柄三部分，见图 2。 HB/Z 416－2014 2 a－母材； b－热影响区； c－热力影响区； d－焊核 图 1 搅拌摩擦焊原理示意图 3.3 轴肩 tool shoulder 搅拌头与零件表面接触的部分，一般为内凹的圆锥状，或同心圆环等形状,见图 2。 3.4 搅拌针 probe 搅拌头插入零件的部分，基本结构为圆柱体或圆锥体，可附带螺纹或沟槽等结构，见图 2。 3.5 焊接倾角 tilt angle 搅拌头轴线与焊接处法向线之间的夹角，见图 2。 图 2 搅拌摩擦焊示意图 3.6 压入量 heel plunge depth 焊接过程中，搅拌头的轴肩后沿最低点压入被焊材料的深度，见图 2。 3.7 焊接垫板 backing plate 为支撑零件和焊缝金属，承受搅拌头轴向压力，在焊缝金属背面预置的一种刚性衬托装置，见图 2。 HB/Z 416－2014 33.8 搅拌头插入 tool insert 焊接开始时旋转着的搅拌头在轴向压力的作用下插入被焊零件的过程。 3.9 轴向压力 axial force 焊接过程中，焊缝表面受到的搅拌头轴线方向的工作压力。 3.10 前进侧 advancing side of weld 搅拌头旋转线速度方向与焊接方向一致的焊缝一侧为前进侧，见图 3。 3.11 后退侧 retreating side of weld 搅拌头旋转线速度方向与焊接方向相反的焊缝一侧为后退侧，见图 3。 图 3 搅拌摩擦焊焊缝示意图 3.12 尾孔 exit hole 在焊缝的结束处，因搅拌头提起而留下的孔，见图 4。 图 4