搅拌摩擦焊接飞机带筋壁板性能优于铆接结构

    飞机结构承力部件一般为壁板、立墙及隔框等,这些结构一般由薄壁板材与筋条组成,由于常规焊接工艺均不适用于高强铝合金的连接,铆接成为该类型结构主要的连接方式。但铆接存在连接强度较低、铆钉易脱落及增加结构件重量等弊端,在一些需要密封的场合铆钉连接的工艺显得尤为复杂。搅拌摩擦焊技术的发明为该类型结构的连接提供了新的解决方案。Eclipse公司在Eclipse-500型商务飞机上采用搅拌摩擦焊技术全面替代铆钉连接结构,单架飞机总共用136m长的搅拌摩擦焊焊缝代替7378个铆钉,该型飞机已经于2002年定型生产并投入商业运营,搅拌摩擦焊技术的采用成为该型号飞机取得成功的关键所在。

    我公司全力推动搅拌摩擦焊技术在航空领域的应用,在航空高强铝合金FSW工艺优化的基础上设计制作了典型结构件,针对实际结构的受力状态进行了轴向压缩试验。实验结果表明搅拌摩擦焊结构件在承受轴向压缩时破坏形式为整体失稳,表现为整体机加壁板的破坏形式,性能优异;而铆接结构则变现为典型的局部失稳变形,在构件未能达到承载极限时发生局部铆钉的脱落。搅拌摩擦焊结构件轴向压缩性能优于铆接结构。


   

FSW带筋壁板与铆接带筋壁板轴向压缩对比试验

   

FSW带筋壁板轴向压缩表现为整体壁板的失稳形式,筋条与壁板为一整体,性能优异

   

铆接带筋壁板轴向压缩表现为局部失稳变形,筋条与壁板剥离,性能较差