CN103522022A - 钛合金异形翼的制造方法及所用焊接工装 - Google Patents

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胡鑫
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胡建国
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Abstract

本发明涉及金属制品的制造方法，特别是一种钛合金异形翼的制造方法及所用焊接工装，其包括以下步骤：（1）分解零件并设置工艺块；（2）按图机械切削加工上述分解的零件；（3）焊接，在专用焊接工装上进行焊接；（4）切除工艺块；（5）热定型。本发明的方法，成功地解决了形状复杂的钛合金异形翼的制造难点。保证了钛合金异形翼的尺寸精度、一致性和稳定性，完全能达到技术要求。

Description

钛合金异形翼的制造方法及所用焊接工装
技术领域
本发明涉及一种金属制品的制造方法，特别是一种钛合金异形翼的制造方法及所用焊接工装。
背景技术
本发明所述的钛合金异形翼如图1所示，其主要包括主接头1、四个连接件2、3、4、5、操控臂6和轴孔座7。所述主接头1的一侧设有轴孔座7和操控臂6，另一侧排列有彼此平行的四个连接件2、3、4、5，为减轻重量，所述四个连接件的截面为U形，轴孔座7为具有侧板孔8的板结构。如果采用焊接结构，则焊缝很多，变形很大，很难保证产品的尺寸精度和一致性，采用金属切削加工，则由于连接件的长度过长，以及操控臂妨碍轴孔座侧板孔5的加工，而无法实现。
由此可见，上述钛合金异形翼结构复杂，在制造上具有一定难度。为了解决上述钛合金异形翼的制造问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种钛合金异形翼的制造方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种钛合金异形翼的制造方法。经过不断的研究、设计,并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的单纯采用焊接方法制造钛合金异形翼存在的精度无法保证的缺陷，而提供一种新的钛合金异形翼的制造方法，所要解决的技术问题是确保产品的精度和一致性。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种钛合金异形翼的制造方法，其中包括以下步骤：
（1）分解零件并设置工艺块，将主接头和轴孔座设为一个零件，与所述主接头两端和轴孔座的顶部分别设置A工艺块、B工艺块、C工艺块；将四个连接件用一个D工艺块连接成一个件，所述操控臂的一侧设置E工艺块，所述A工艺块、B工艺块、C工艺块、D工艺块及E工艺块上均设有定位销孔；
（2）按图机械切削加工上述分解的零件；
（3）焊接，将各加工好的分解零件固定在专用焊接工装上，进行焊接；
（4）切除工艺块；
（5）热定型，在真空炉中用热定型工具进行热定型。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的钛合金异形翼的制造方法，其中步骤（1）分解零件的A工艺块、B工艺块、C工艺块、D工艺块及E工艺块的下表面为基准面。
前述的钛合金异形翼的制造方法，其中步骤（3）所述的焊接是真空电子束焊或激光焊。
前述的钛合金异形翼的制造方法，其中在步骤（3）的焊接前还对零件进行清洗及烘干，以去除油脂和氧化膜，其中包括
（3-1）化学除油，除油液配方：Na3PO4·12H2O 45-60g/L,Na2CO3·10H2O:40-50g/L,Na2SiO3 20-35g/L,水余量；溶液温度60-90℃，除油时间15-20min，去除表面油脂；
（3-2）碱洗，碱洗液的配方：NaOH 500-700g/L,NaNO2 150-250g/L，水余量；溶液温度90-100℃，碱洗时间20-120min；
（3-3）酸洗，酸洗液的配方：HNO3（65%-68%），HF（40%），水余量，溶液温度18-45℃，酸洗时间1-15min，去除表面氧化物；
（3-4）水洗、烘干，采用去离子水清洗，温度30-60℃，保证有充分的水流入清洗槽，在最后的清洗阶段应采用冲洗，以保证零件表面不受污染；在有鼓风机的烘干箱内烘干，烘干温度100-150℃，时间20-30min。
前述的钛合金异形翼的制造方法，其中步骤（5）所述在真空炉中用热定型工具进行热定型的温度为550-750℃，保温时间为30-60min，随炉冷却。
前述的钛合金异形翼的制造方法，其中所述的热定型工具是凹模型热定型工具，是在耐热钢板上设有与所述钛合金异形翼形状一致的凹腔。
本发明还提供一种用于焊接上述钛合金异形翼的焊接工装，包括底板、垫块和定位销，所述底板上设有施焊孔及定位销孔。
前述的钛合金异形翼的焊接工装，其中所述底板和垫块是用铝合金制成。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明钛合金异形翼的制造方法及所用焊接工装可达到相当的技术进步性及实用性，具有产业上的利用价值，其至少具有下列优点：
1、本发明的方法采用切削加工和焊接相结合的方法，成功地解决了形状复杂的钛合金异形翼的制造难点，制造成本相对减少，从而可以大幅降低成本，提高经济效益，在使用的实用性及保证了成本效益上，确实完全符合产业发展所需，相当具有产业利用价值。
2、本发明的方法采用焊后热定型工艺，从而保证了钛合金异形翼的尺寸精度、一致性和稳定性，完全能达到技术要求。
3、本发明所提供的焊接工装，结构简单，使用方便，确实可以达到实用上的功效，成本低。
综上所述，本发明的钛合金异形翼的制造方法及所用焊接工装，具有上述诸多优点及实用价值，在制造方法、工艺装置的结构上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，具有增进的突出功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是本发明所要加工的钛合金异形翼的外观立体图。
图2是本发明所要加工的钛合金异形翼的分解零件立体图。
图3是本发明钛合金异形翼的的制造方法的工艺流程图。
图4是本发明钛合金异形翼的焊接装配及工装示意图。
图5是本发明钛合金异形翼的热定型工具的俯视图。
图6是图5的B-B剖面图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的钛合金异形翼的制造方法及所用焊接工装的具体实施方式、制造方法、步骤、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图2、图3、图4所示，本发明较佳实施例的钛合金异形翼的制造方法，其主要包含以下步骤（如图3所示）：
（1）分解零件并设置工艺块，参阅图2，将主接头1和轴孔座7设为一个零件，与所述主接头两端和轴孔座的顶部分别设置A工艺块9、B工艺块10、C工艺块11；将四个连接件2、3、4、5用一个D工艺块12连接成一个件，所述操控臂6的一侧设置E工艺块13，所述A工艺块、B工艺块、C工艺块、D工艺块及E工艺块上均设有定位销孔14；
（2）按图机械切削加工上述分解的零件；
（3）焊接，将各加工好的分解零件固定在专用焊接工装上，进行焊接（见图4）；
（4）切除工艺块；
（5）热定型，在真空炉中用热定型工具进行热定型。
其中步骤（1）分解零件的A工艺块、B工艺块、C工艺块、D工艺块及E工艺块的下表面为基准面。
其中步骤（3）所述的焊接是真空电子束焊或激光焊。
为保证焊缝质量，在步骤（3）的焊接前还对零件进行清洗及烘干，以去除油脂和氧化膜，其中包括
（3-1）化学除油，除油液配方：Na3PO4·12H2O 45-60g/L,Na2CO3·10H2O:40-50g/L,Na2SiO3 20-35g/L,水余量；溶液温度60-90℃，除油时间15-20min，去除表面油脂；
（3-2）碱洗，碱洗液的配方：NaOH 500-700g/L,NaNO2 150-250g/L，水余量；溶液温度90-100℃，碱洗时间20-120min；
（3-3）酸洗，酸洗液的配方：HNO3（65%-68%），HF（40%），水余量，溶液温度18-45℃，酸洗时间1-15min，去除表面氧化物；
（3-4）水洗、烘干，采用去离子水清洗，温度30-60℃，保证有充分的水流入清洗槽，在最后的清洗阶段应采用冲洗，以保证零件表面不受污染；在有鼓风机的烘干箱内烘干，烘干温度100-150℃，时间20-30min。
步骤（5）所述在真空炉中用热定型工具进行热定型的温度为550-750℃，保温时间为30-60min，随炉冷却。
所述的热定型工具是凹模型热定型工具，是在耐热钢板15上设有与所述钛合金异形翼形状一致的凹腔16（如图5、图6所示）。热定型时，将零件压入凹腔内，处理、冷却后零件应能顺利由凹腔倒出。
请参阅图4，本发明所提供的用于焊接上述钛合金异形翼的焊接工装，包括底板17、垫块18和定位销（图中未示出），所述底板上设有施焊孔19及定位销孔。背面的焊缝通过施焊孔19进行。
为减轻重量，所述底板和垫块是用铝合金制成。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种钛合金异形翼的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）分解零件并设置工艺块，将主接头和轴孔座设为一个零件，与所述主接头两端和轴孔座的顶部分别设置A工艺块、B工艺块、C工艺块；将四个连接件用一个D工艺块连接成一个件，所述操控臂的一侧设置E工艺块，所述A工艺块、B工艺块、C工艺块、D工艺块及E工艺块上均设有定位销孔；
（2）按图机械切削加工上述分解的零件；
（3）焊接，将各加工好的分解零件固定在专用焊接工装上，进行焊接；
（4）切除工艺块；
（5）热定型，在真空炉中用热定型工具进行热定型。
2.根据权利要求1所述的钛合金异形翼的制造方法，其特征在于步骤（1）分解零件的A工艺块、B工艺块、C工艺块、D工艺块及E工艺块的下表面为基准面。
3.根据权利要求1所述的钛合金异形翼的制造方法，其特征在于步骤（3）所述的焊接是真空电子束焊或激光焊。
4.根据权利要求1所述的钛合金异形翼的制造方法，其特征在于在步骤（3）的焊接前对零件进行清洗及烘干，以去除油脂和氧化膜，其中包括
（3-1）化学除油，除油液配方：Na3PO4·12H2O 45-60g/L,Na2CO3·10H2O:40-50g/L,Na2SiO3 20-35g/L,水余量；溶液温度60-90℃，除油时间15-20min，去除表面油脂；
（3-2）碱洗，碱洗液的配方：NaOH 500-700g/L,NaNO2 150-250g/L，水余量；溶液温度90-100℃，碱洗时间20-120min；
（3-3）酸洗，酸洗液的配方：HNO3（65%-68%），HF（40%），水余量，溶液温度18-45℃，酸洗时间1-15min，去除表面氧化物；
（3-4）水洗、烘干，采用去离子水清洗，温度30-60℃，保证有充分的水流入清洗槽，在最后的清洗阶段应采用冲洗，以保证零件表面不受污染；在有鼓风机的烘干箱内烘干，烘干温度100-150℃，时间20-30min。
5.根据权利要求1所述的钛合金异形翼的制造方法，其特征在于其中步骤（5）所述在真空炉中用热定型工具进行热定型的温度为550-750℃，保温时间为30-60min，随炉冷却。
6.根据权利要求1所述的钛合金异形翼的制造方法，其特征在于其中所述的热定型工具是凹模型热定型工具，是在耐热钢板上设有与所述钛合金异形翼形状一致的凹腔。
7.一种用于权利要求1所述的钛合金异形翼的制造方法的钛合金异形翼的焊接工装，其特征在于包括底板、垫块和定位销，所述底板上设有施焊孔及定位销孔。
8.根据权利要求6所述的钛合金异形翼的焊接工装，其特征在于所述底板和垫块是用铝合金制成。
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