DE20312889U1

DE20312889U1 - A method for welding aluminium alloy extrusions onto aluminium alloy sheet especially in aircraft construction has recrystallization layers removed from weld sites of the extrusions

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Publication number: DE20312889U1
Application number: DE20312889U
Authority: DE
Original assignee: Otto Fuchs KG
Current assignee: Otto Fuchs KG
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2013-08-22

Abstract

A method for welding aluminium alloy extrusions onto aluminium alloy sheet has the weld edge of the extruded reinforcing profiles (2) treated to remove recrystallization layers and thereby ensure a simple and secure weld. The profiles can be simply produced by cutting a double profile extrusion into two separate sections, with the cut edge exposing the non recrystallized surface. The recrystallized outer layers represent less than 15 percent of the thickness of the extrusions.

Description

Die Erfindung betrifft ein stranggepresstes Profil aus einer hochfesten, schweißbaren Al-Legierung mit einem ein freies Ende zur Ausbildung eines Schweißstoßes mit einem weiteren Element aufweisenden Schenkel. The Invention relates to an extruded profile made of a high-strength, weldable Al alloy with a free end to form a weld joint another leg having element.

Bei derartigen hochfesten, scheißbaren Al-Legierungen handelt es sich beispielsweise um AlMgSi-Legierungen. AlMgSi-Strangpressprofile, beispielsweise als L-Profile ausgebildet, werden mitunter als Längsversteifungsrippen im Flugzeugbau zur Versteifung des Rumpfes eingesetzt. Herkömmlich werden derartige Längsversteifungsrippen mit dem Flugzeugrumpf durch eine Vielzahl von Nieten verbunden. Zu diesem Zweck trägt der zum Flugzeugrumpf weisende Schenkel des Längsversteifungsprofils einen Anlageschenkel, so dass das Längsversteifungsprofil T-förmig ausgebildet ist. Dieser Anlageschenkel wird benötigt, damit eine solche Längsversteifungsrippe mit dem Flugzeugrumpf vernietet werden kann. Zur Reduzierung des für die Herstellung eines Flugzeugrumpfes benötigten Gewichtes ist man bestrebt, die Längsversteifungsrippen zum integralen Bestandteil des Flugzeugrumpfes zu machen, in dem man L-förmige Längsversteifungsrippen als stranggepresste Profile herstellt, wobei das freie Ende des längeren Schenkels mit der Innenseite des Rumpfbleches verschweißt werden soll. Bei einem Einsatz von derartigen Profilen mit Materialstärken von mehr als 4 mm konnten zufriedenstel lende T-Stoß-Schweißverbindungen hergestellt werden. Vergleichbar zufriedenstellende Schweißergebnisse konnten dagegen bei einem Einsatz von dünnwandigen Profilen nicht erzielt werden.at such high-strength, crackable Al alloys it is, for example, AlMgSi alloys. AlMgSi extruded profiles, for example formed as L-profiles, are sometimes used as longitudinal stiffening ribs in aircraft construction Stiffening of the fuselage used. Such longitudinal stiffening ribs are conventional connected to the fuselage by a variety of rivets. To this end, contributes the leg of the longitudinal stiffening profile facing the fuselage one Contact leg, so that the longitudinal stiffening profile T-shaped is trained. This contact leg is required for such a longitudinal stiffening rib can be riveted to the fuselage. To reduce the for the Manufacture of an aircraft fuselage required weight is sought the longitudinal stiffening ribs to become an integral part of the fuselage in which one L-shaped longitudinal stiffening ribs manufactures as extruded profiles, the free end of the longer Legs are welded to the inside of the fuselage plate should. When using such profiles with material thicknesses of More than 4 mm satisfactory T-butt weld connections could be made. Comparable satisfactory welding results in contrast when using thin-walled Profiles can not be achieved.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes stranggepresstes Profil aus einer AlMgSi-Legierung dergestalt weiterzubilden, dass mit diesem auch bei einer dünnwandigen Ausbildung mit herkömmlichen Methoden bestimmungsgemäß ein T-Stoß verschweißt werden kann.outgoing the present invention therefore lies in this discussed state of the art the task is based on an extruded profile mentioned at the beginning to develop from an AlMgSi alloy in such a way that with this even with a thin-walled one Training with conventional A T-joint can be welded as intended.

Diese Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes stranggepresstes Profli gelöst, bei dem die durch das freie Ende des Schenkels gebildete Aufstandsfläche des Profils in seiner Querrichtung der Materialstärke des Schenkels entspricht und das Gefüge des Schenkels an der Oberfläche der Aufstandsfläche rekristallisationsfrei ist, wobei das Gefüge in sich parallel zu den an die Aufstandsfläche grenzenden Seitenflächen des Schenkels erstreckenden Randbereichen Rekristallisationszonen aufweisen kann.This Task is performed by a generic extrusion mentioned at the outset Profli solved, in which the contact surface formed by the free end of the leg Profile in its transverse direction corresponds to the material thickness of the leg and the structure of the thigh on the surface the footprint is recrystallization-free, the structure parallel to itself to the footprint bordering side surfaces of the leg-extending edge regions recrystallization zones can have.

Bei dem Gegenstand dieses Profils ist das freie zur Ausbildung des Stoßes vorgesehene Ende scharfkantig, so dass die Aufstandsfläche auch bei dünnwandigen Profilschenkeln maximiert ist. Das Maximieren der Aufstandsfläche hat zum Vorteil, dass die Kontaktfläche zwischen den beiden Elementen – Profil und beispielsweise Rumpfblech – möglichst groß ist und somit auch ein Fixieren der beiden Elemente zum Schweißen bei einer vollständigen Anlage erleichtert ist. Überdies ist die Oberfläche der Aufstandsfläche des Kopfendes des Profils Rekristallisationsfrei. Zur Erzielung eines bestimmungsgemäßen Schweißergebnisses kann der die Aufstandsfläche an seinem freien Ende bildende Schenkel Rekristallisationszonen in sich parallel zu den Seitenflächen des Schenkels erstreckenden Randbereichen aufweisen. Wesentlich ist, dass in einem zusammenhängenden Abschnitt zwischen diesen beiden sich gegenüberliegenden Randbereichen die Aufstandsfläche einen Bereich aufweist, der rekristallisationsfrei ist.at the subject of this profile is the free one intended for the formation of the joint The end is sharp-edged, so that the contact surface is even with thin-walled ones Profile legs is maximized. Maximizing the footprint has to the advantage that the contact area between the two elements - profile and for example fuselage - if possible is great and thus also fixing the two elements for welding a complete Facility is facilitated. moreover is the surface the footprint recrystallization-free at the head end of the profile. To achieve an intended welding result can the contact area legs forming recrystallization zones at its free end in parallel to the side surfaces of the leg extending edge regions. Essential is that in a coherent Section between these two opposite edge areas footprint has an area which is free from recrystallization.

Bestimmungsgemäße Schweißergebnisse lassen sich bei einem solchen Profil auch erzielen, wenn der die Aufstandsfläche tragende Schenkel eine Stärke (Wanddicke) von weniger als 3 mm und sogar von weniger als 2 mm aufweist. Auch Schweißversuche mit solchen Profilen, die lediglich eine Wandstärke von 1,6 mm aufweisen, brachten ein bestimmungsgemäßes Schweißergebnis.Leave the intended welding results can also be achieved with such a profile if the one bearing the contact surface Thighs a strength (Wall thickness) of less than 3 mm and even less than 2 mm having. Also attempts at welding with such profiles that only have a wall thickness of 1.6 mm a proper welding result.

Bevorzugt werden solche hochfesten, schweißbaren Al-Legierungen eingesetzt aus der Gruppe AlMgSi, wobei diese Legierung auch Kupfer enthalten kann. Ferner eignen sich zur Ausbildung des bestimmungsgemäßen Profils ebenfalls AlZnMgCu-Legierungen sowie AlCuMgLi-Legierungen. Diese Aufzählung ist beispielhaft und daher nicht beschränkend.Prefers such high-strength, weldable aluminum alloys are used from the group AlMgSi, this alloy also containing copper can. They are also suitable for forming the intended profile also AlZnMgCu alloys and AlCuMgLi alloys. This enumeration is exemplary and therefore not restrictive.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:following the invention is based on an embodiment with reference on the attached Figures described. Show it:

1: einen Teilquerschnitt durch einen Flugzeugrumpf mit einer innenseitig an der äußeren Hülle angebrachten Längsversteifungsrippe zusammen mit einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung; 1 : A partial cross section through an aircraft fuselage with a longitudinal stiffening rib attached to the inside of the outer shell together with an enlarged detail view;

2: die Ausbildung eines T-Stoßes gemäß dem vorbekannten Stand der Technik und 2 : the formation of a T-joint according to the prior art and

3: eine schematisierte Darstellung zum Herstellen eines Profils entsprechend der in 1 gezeigten Längsversteifungsrippe. 3 : a schematic representation for producing a profile according to the in 1 shown longitudinal stiffening rib.

An der Innenseite einer Flugzeughülle 1 ist eine Längsversteifungsrippe 2 unter Ausbildung eines T-Stoßes 3 angeordnet und in nicht näher dargestellter Art und Weise mit der Flugzeughülle 1 verschweißt. Die Längsversteifungsrippe 2 ist Teil eines stranggepressten Profils aus einer AlMgSi-Legierung. Die Längsversteifungsrippe 2 ist L-förmig ausgebildet und umfasst einen Schenkel 4, an dessen freiem Ende eine Aufstandsfläche 5 angeordnet ist, mit der die Längsversteifungsrippe 2 an die Innenseite 6 der Flugzeughülle 1 grenzt.On the inside of an aircraft skin 1 is a longitudinal stiffening rib 2 forming a T-joint 3 arranged and in a manner not shown with the aircraft envelope 1 welded. The longitudinal stiffening rib 2 is part of an extruded profile made of an AlMgSi alloy tion. The longitudinal stiffening rib 2 is L-shaped and includes one leg 4 , at the free end of a footprint 5 is arranged with the longitudinal stiffening rib 2 to the inside 6 the aircraft envelope 1 borders.

Die in 1 vergrößerte Darstellung der Anlageanordnung zwischen der Längsversteifungsrippe 2 und der Innenseite 6 der Flugzeughülle 1 zeigt vor Durchführen des Schweißvorganges, dass die Längsversteifungsrippe 2 mit der gesamten Breite ihrer Aufstandsfläche 5 an der Innenseite 6 der Flugzeughülle 1 grenzt. Der Schenkel 4 der Längsversteifungsrippe 2 zeigt zwei der Längserstreckung der Seitenflächen 7, 7' des Schenkels 4 folgende Randbereiche 8, 8', deren Gefüge sich durch Rekristallisationserscheinungen von dem Gefüge des Kerns 9 des Schenkels 4 unterscheidet. Der Kern 9 ist Rekristallisationsfrei. Die parallele Anordnung zwischen den Randbereichen 8, 8' und dem durch die Randbereiche 8, 8' eingefassten Kern 9 erstreckt sich bis zur Aufstandsfläche 5. Das Gefüge im Bereich der Oberfläche der Aufstandsfläche 5 ist somit im Bereich des Kerns 9 Rekristallisationsfrei; lediglich im Bereich der beiden Randbereiche 8, 8' ist das Gefüge der Aufstandsfläche 5 auch durch Rekristallisationen gekennzeichnet. Der Anteil der Randbereiche 8, 8' bezogen auf die Breite der Aufstandsfläche 5 beträgt bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 15 %. Wesentlich für die Erzielung eines bestimmungsgemäßen Schweißergebnisses ist, dass deutlich mehr rekristallisationsfreie Oberflächenbereiche an die Innenseite der Flugzeughülle 1 grenzen als Bereiche mit Rekristallisationserscheinungen.In the 1 enlarged view of the system arrangement between the longitudinal stiffening rib 2 and the inside 6 the aircraft envelope 1 shows that the longitudinal stiffening rib shows before performing the welding process 2 with the entire width of their footprint 5 on the inside 6 the aircraft envelope 1 borders. The thigh 4 the longitudinal stiffening rib 2 shows two of the longitudinal extent of the side surfaces 7 . 7 ' of the thigh 4 following marginal areas 8th . 8th' whose structure differs from the structure of the core through recrystallization phenomena 9 of the thigh 4 different. The core 9 is free from recrystallization. The parallel arrangement between the edge areas 8th . 8th' and that through the edge areas 8th . 8th' edged core 9 extends to the footprint 5 , The structure in the area of the surface of the footprint 5 is therefore in the core area 9 Rekristallisationsfrei; only in the area of the two edge areas 8th . 8th' is the structure of the footprint 5 also characterized by recrystallizations. The proportion of marginal areas 8th . 8th' based on the width of the footprint 5 is in the 1 illustrated embodiment about 15%. It is essential for achieving an intended welding result that significantly more recrystallization-free surface areas on the inside of the aircraft envelope 1 limit as areas with recrystallization phenomena.

Die Längsversteifungsrippe 2 ist Teil eines komplexeren Strangpressprofils 12, von dem die Längsversteifungsrippe 2 abgetrennt worden ist. Die Aufstandsfläche 5 ist die Schnitt- oder Fräskante, mit der der zur Ausbildung der Längsversteifungsrippe 2 dienende Profilabschnitt mit den anderen Profilabschnitten verbunden war. Das Anordnen des Profilabschnittes zur Ausbildung der Längsversteifungsrippe 2 als Teil eines umfangreicheren, bzw. komplexeren Profils hat zum Vorteil, dass im Wege des Abtrennschrittes die Höhe des Schenkels 4 sehr viel exakter eingestellt werden kann, als dies allein im Wege eines Strangpressverfahrens möglich ist. Überdies ist eine solche Schnitt- oder Fräsfläche erheblich ebener als die sich beim Strangpressen im Bereich eines Kopfendes realisierbare Maßhaltigkeit. Die Längsversteifungsrippe 2 liegt mit ihrer Aufstandsfläche 5 somit satt und über die gesamte Länge der Längsversteifungsrippe an der Innenseite 6 der Flugzeughülle 1 auf.The longitudinal stiffening rib 2 is part of a more complex extrusion profile 12 , of which the longitudinal stiffening rib 2 has been separated. The footprint 5 is the cutting or milling edge with which to form the longitudinal stiffening rib 2 serving section was connected to the other sections. Arranging the profile section to form the longitudinal stiffening rib 2 The advantage of being part of a more extensive or complex profile is that the height of the leg is achieved by means of the separation step 4 can be set much more precisely than is possible using an extrusion process alone. In addition, such a cutting or milling surface is considerably flatter than the dimensional accuracy that can be achieved in the area of a head end during extrusion. The longitudinal stiffening rib 2 lies with their footprint 5 thus full and over the entire length of the longitudinal stiffening rib on the inside 6 the aircraft envelope 1 on.

2 zeigt eine T-Stoß-Ausbildung zwischen dem Kopfende eines stranggepressten Profils 10 einer AlMgSi-Legierung und einem Blech 11, beispielsweise einer Flugzeughülle gemäß dem vorbekannten Stand der Technik. Aus der Darstellung dieses vorbekannten Standes der Technik wird deutlich, dass insbesondere die Aufstandsfläche des Profils 10 deutlich kleiner ist und dass durch die angrenzenden Rundungen eine positionsgenaue Fixierung des Profils 10 auf dem Blech 11 nicht unproblematisch ist. 2 shows a T-joint formation between the head end of an extruded profile 10 an AlMgSi alloy and a sheet 11 , for example an aircraft envelope according to the prior art. From the representation of this prior art it is clear that in particular the contact area of the profile 10 is significantly smaller and that the adjacent curves ensure that the profile is fixed in position 10 on the sheet 11 is not without problems.

3 zeigt in einem Querschnitt ein Strangpressprofil 12, das als gegenüber der Längsversteifungsrippe 2 komplexeres Profil angesprochen werden kann. Das Strangpressprofil 12 ist zur Ausbildung von zwei Längsversteifungsrippen 2, 2' konzipiert. Das Strangpressprofil 12 verfügt über einen Verbindungsschenkel 13, der der doppelten Höhe eines Schenkels 4 der Längsversteifungsrippe 2 entspricht. In einem sich an das Pressen des Strangpressprofils 12 anschließenden Schritt wird dieses in der Mitte des Verbindungsschenkels der Längserstreckung des Profils 12 folgend geteilt, so dass anschließend daraus zwei Längsversteifungsrippen 2, 2' gebildet sind, wie dies in 3 unten erkennbar ist. Die beiden Längsversteifungsrippen 2, 2' sind auseinandergezogen dargestellt, um den Trennvorgang deutlicher sichtbar zu machen. 3 shows in a cross section an extruded profile 12 that as opposed to the longitudinal stiffening rib 2 complex profile can be addressed. The extruded profile 12 is for the formation of two longitudinal stiffening ribs 2 . 2 ' designed. The extruded profile 12 has a connecting leg 13 which is twice the height of a leg 4 the longitudinal stiffening rib 2 equivalent. In one go to the pressing of the extruded profile 12 subsequent step this is in the middle of the connecting leg of the longitudinal extension of the profile 12 subsequently divided, so that thereafter two longitudinal stiffening ribs 2 . 2 ' are formed like this in 3 is recognizable below. The two longitudinal stiffening ribs 2 . 2 ' are shown exploded to make the separation process more clearly visible.

11: Flugzeughülleaircraft hull
2, 2'2, 2 ': LängsversteifungsrippeLongitudinal rib
33: T-StoßT-joint
44: Schenkelleg
55: Aufstandsflächefootprint
66: Innenseiteinside
7, 7'7, 7 ': Seitenflächeside surface
8, 8'8th, 8th': Randbereichborder area
99: Kerncore
1010: Profilprofile
1111: Blechsheet
1212: StrangpressprofilExtruded
1313: Verbindungsschenkelconnecting leg

Claims

Extruded profile made of a high-strength, weldable aluminum alloy with one free end to form a weld joint ( 3 ) with another element ( 1 ) leg ( 4 ), characterized in that by the free end of the leg ( 4 ) footprint formed ( 5 ) of the profile ( 2 . 2 ' ) its transverse direction the material thickness of the leg ( 4 ) corresponds and the structure of the leg ( 4 ) on the surface of the footprint ( 5 ) is free from recrystallization, the structure being parallel to the contact surface ( 5 ) bordering side surfaces ( 7 . 7 ' ) of the thigh ( 4 ) extending edge areas ( 8th . 8th' ) Can have recrystallization zones.

Profile according to claim 1, characterized in that the thickness of the leg is less than 3 mm, is in particular less than 2 mm.

Profile according to one of claims 1 to 2, characterized in that the profile of the severed part of one with an oversize in terms of the height of the footprint having the leg pressed profile and for adjustment the height this leg and to form the footprint the excess of this Thigh is separated.

Profile according to claim 1 to 2, characterized in that the profile ( 2 . 2 ' ) the separated part of a more complex extruded profile ( 12 ), whereby by separating the more complex extruded profile into individual profiles ( 2 . 2 ' ) is shared.

Profile according to claim 4, characterized in that the profile ( 2 . 2 ' ) the severed section of a more complex, two profile ( 2 . 2 ' ) extensive extruded profile ( 12 ) which is a connecting leg ( 13 ), the height of which is twice a footprint ( 5 ) supporting thigh ( 4 ) of the profile ( 2 . 2 ' ) and that in the middle of the connecting leg ( 13 ) the longitudinal extent of the extruded profile ( 12 ) has been shared in the following.

Profile according to one of claims 1 to 5, characterized in that the extruded profile consists of an AlMgSi alloy.