CN104493369A - 一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法及设备,采取由内到外,由中间到两边、由内层到外层的总体焊接顺序,焊接后安排去应力热处理,在最终焊接完成后,组合加工前安排最终的去应力热处理;背面的焊接过程中氩气保护,焊缝正面采用焊枪保护。一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法的设备,包括热处理夹具和焊接夹具;热处理夹具的底座与定位环通过焊接的形式连接为一体,焊接夹具的定位块通过销子连接后与定位块间隙配合,以压紧螺栓压紧。本发明的优点:成功解决了复杂焊接结构机匣的焊接变形问题,能满足航空发动机金属密封圈的质量要求。此类零件不再需要采用笨重的整体铸造结构。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域,特别涉及了一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法及设备。
背景技术
钛合金焊接机匣因为成本较低、加工效率比较高、重量较轻的特点,在飞机动力装置中得到了大量应用。发动机涡轮整流支承机匣如图1、2所示,是该发动机涡轮部分的主承力件,结构上将涡轮后机匣与流道设计在一个焊接组合件上,是典型的全焊接结构机匣,机匣在直径方向为4层、6段悬臂焊接结构,多条氩弧焊缝集中在直径735mm、高度185mm的狭小空间内,焊缝累计长度约16m。本零件的特点为空间小、焊缝多、层数多、零件多。受钣金成型和焊接加工工艺特点的限制,此零件加工精度较低,为有效控制焊接变形,提高加工效率,有效限制零件的焊接变形,在去应力的同时,有效保证零件的结构尺寸,需要合理的方法及设备。
发明内容
本发明的目的是为了有效限制零件的焊接变形,保证零件的结构尺寸,特提供了一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法及设备。
本发明提供了一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法,其特征在于:所述的悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法,采取由内到外,由中间到两边、由内层到外层的总体焊接顺序,为消除焊接应力,焊接后安排去应力热处理,由于零件的层数及焊接部位较多,焊接过程中应力较大,在完成内层焊接后进行中间热处理,目的是精密热校形校正,去除前期焊接应力,避免最终热处理时应力一次释放,热处理夹具如图3、4所示,减少后续焊接过程中焊接变形的积累,达到减少焊接变形的目的。在最终焊接完成后,组合加工前安排最终的去应力热处理。
背面的焊接过程中氩气保护,焊缝正面采用焊枪保护;设计焊接夹具,具体结构如图5、6所示,在消除焊接应力的同时,控制热处理过程中的热变形。
一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法的设备,包括热处理夹具和焊接夹具;
热处理夹具包括,底座1,固定支架2,定位盘3,吊挂4,定位环5,楔键6,轴7,压盖8,定位销栓9,定位块10;
底座1与定位环5通过焊接的形式连接为一体,定位环5为整体环,加工槽口及定位销的尺寸,位置公差控制在0.1以内;
定位盘3通过定位口与底盘焊接,轴7与定位盘3间隙配合,通过焊接方式连接。压盖8通过定位口及端面压紧零件,通过楔键6及轴7以楔紧的方式压紧零件;吊挂4与夹具主体通过螺纹和焊接的方式连接;
焊接夹具,包括底座11,双头螺栓12,定位销13,定位盘14,双头螺栓15,压钩16,定位块17,压盖18,压紧螺栓19,定位轴20,定位块21,螺帽22,圆柱头螺钉23,销子24,螺栓25,销子26;
定位块21通过销子24和螺栓25连接;定位块17通过销子26连接后与定位块21间隙配合,以压紧螺栓19压紧,零件支板头外型面与夹具定位块内型面间隙配合,双头螺栓15和压钩16、螺帽22固定压紧,控制零件焊接变形;
圆柱头螺钉23与定位盘14连接;定位销13与底座11过盈配合,与零件定位孔间隙配合;压盖18通过三根双头螺栓12连接,压紧零件,同时以压盖18和零件上的一个孔作为氩气通气孔,以底座11、定位盘14、定位块17、压盖18、定位轴20和定位块21将零件的内腔体密封,形成以零件、夹具组合的氩气腔体,实现典型零件的背面氩气保护。
本发明的优点:
本发明所述的悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法及设备,成功解决了复杂焊接结构机匣的焊接变形问题,能满足航空发动机金属密封圈的质量要求。此类零件不再需要采用笨重的整体铸造结构,为发动机减重和降低成本开辟了一条新路。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1为涡轮整流支承机匣主视图;
图2为涡轮整流支承机匣俯视图;
图3为热处理夹具主视图;
图4为热处理夹具俯视图;
图5为焊接夹具主视图;
图6为主视图俯视图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法,其特征在于:所述的悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法,采取由内到外,由中间到两边、由内层到外层的总体焊接顺序,为消除焊接应力,焊接后安排去应力热处理,由于零件的层数及焊接部位较多,焊接过程中应力较大,在完成内层焊接后进行中间热处理,目的是精密热校形校正,去除前期焊接应力,避免最终热处理时应力一次释放,热处理夹具如图3、4所示,减少后续焊接过程中焊接变形的积累,达到减少焊接变形的目的。在最终焊接完成后,组合加工前安排最终的去应力热处理。
背面的焊接过程中氩气保护,焊缝正面采用焊枪保护;设计焊接夹具,具体结构如图5、6所示,在消除焊接应力的同时,控制热处理过程中的热变形。
一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法的设备,包括热处理夹具和焊接夹具;
热处理夹具包括,底座1,固定支架2,定位盘3,吊挂4,定位环5,楔键6,轴7,压盖8,定位销栓9,定位块10;
底座1与定位环5通过焊接的形式连接为一体,定位环5为整体环,加工槽口及定位销的尺寸,位置公差控制在0.1以内;
定位盘3通过定位口与底盘焊接,轴7与定位盘3间隙配合,通过焊接方式连接。压盖8通过定位口及端面压紧零件,通过楔键6及轴7以楔紧的方式压紧零件;吊挂4与夹具主体通过螺纹和焊接的方式连接;
焊接夹具,包括底座11,双头螺栓12,定位销13,定位盘14,双头螺栓15,压钩16,定位块17,压盖18,压紧螺栓19,定位轴20,定位块21,螺帽22,圆柱头螺钉23,销子24,螺栓25,销子26;
定位块21通过销子24和螺栓25连接;定位块17通过销子26连接后与定位块21间隙配合,以压紧螺栓19压紧,零件支板头外型面与夹具定位块内型面间隙配合,双头螺栓15和压钩16、螺帽22固定压紧,控制零件焊接变形;
圆柱头螺钉23与定位盘14连接;定位销13与底座11过盈配合,与零件定位孔间隙配合;压盖18通过三根双头螺栓12连接,压紧零件,同时以压盖18和零件上的一个孔作为氩气通气孔,以底座11、定位盘14、定位块17、压盖18、定位轴20和定位块21将零件的内腔体密封,形成以零件、夹具组合的氩气腔体,实现典型零件的背面氩气保护。
Claims (2)
1.一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法,其特征在于:所述的悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法,采取由内到外,由中间到两边、由内层到外层的总体焊接顺序,为消除焊接应力,焊接后安排去应力热处理,由于零件的层数及焊接部位较多,焊接过程中应力较大,在完成内层焊接后进行中间热处理,精密热校形校正,去除前期焊接应力,避免最终热处理时应力一次释放,采用热处理夹具,减少后续焊接过程中焊接变形的积累,减少焊接变形,在最终焊接完成后,组合加工前安排最终的去应力热处理;背面的焊接过程中氩气保护,焊缝正面采用焊枪保护;采用焊接夹具,在消除焊接应力的同时,控制热处理过程中的热变形。
2.一种按权利要求1所述的悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法的设备,其特征在于:包括热处理夹具和焊接夹具;
热处理夹具包括,底座(1),固定支架(2),定位盘(3),吊挂(4),定位环(5),楔键(6),轴(7),压盖(8),定位销栓(9),定位块(10);
底座(1)与定位环(5)通过焊接的形式连接为一体,定位环(5)为整体环,加工槽口及定位销的尺寸,位置公差控制在0.1以内;
定位盘(3)通过定位口与底盘焊接,轴(7)与定位盘(3)间隙配合,通过焊接方式连接;压盖(8)通过定位口及端面压紧零件,通过楔键(6)及轴(7)以楔紧的方式压紧零件;吊挂(4)与夹具主体通过螺纹和焊接的方式连接;
焊接夹具,包括底座(11),双头螺栓(12),定位销(13),定位盘(14),双头螺栓(15),压钩(16),定位块(17),压盖(18),压紧螺栓(19),定位轴(20),定位块(21),螺帽(22),圆柱头螺钉(23),销子(24),螺栓(25),销子(26);
定位块(21)通过销子(24)和螺栓(25)连接;定位块(17)通过销子(26)连接后与定位块(21)间隙配合,以压紧螺栓(19)压紧,零件支板头外型面与夹具定位块内型面间隙配合,双头螺栓(15)和压钩(16)、螺帽(22)固定压紧,控制零件焊接变形;
圆柱头螺钉(23)与定位盘(14)连接;定位销(13)与底座(11)过盈配合,与零件定位孔间隙配合;压盖(18)通过三根双头螺栓(12)连接,压紧零件,同时以压盖(18)和零件上的一个孔作为氩气通气孔,以底座(11)、定位盘(14)、定位块(17)、压盖(18)、定位轴(20)和定位块(21)将零件的内腔体密封,形成以零件、夹具组合的氩气腔体,实现典型零件的背面氩气保护。
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