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

一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法及设备
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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