CN107717357A - 一种异型曲面夹层结构金属壳体的制造方法 - Google Patents

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马瑞
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Abstract

本发明属于发动机制造技术领域，具体涉及一种异型曲面夹层结构金属壳体的制造方法。本发明通过在平板状态下进行扩散钎焊，降低了扩散钎焊的工装设计和加工难度以及零件之间、零件与工装之间的装配难度；通过模具成形法直接将平板夹层结构成形为异型曲面夹层结构，降低了蒙皮和带槽道平板单独成形时对彼此的精度要求。通过将扩散钎焊和钣金成形技术的优化组合，实现了异型曲面夹层结构金属壳体的制造，解决了现有技术中的异型曲面夹层结构金属壳体的制造方法经济成本较高、可行性较差的技术问题，达到了降低经济成本、工艺可操作性强、对人员及工装夹具要求相对较低的技术效果。

Description

一种异型曲面夹层结构金属壳体的制造方法
技术领域
本发明属于发动机制造技术领域，具体涉及一种异型曲面夹层结构金属壳体的制造方法。
背景技术
异型曲面夹层结构金属壳体，是发动机进气道冷却罩的部分构件。如图1所示，异型曲面夹层结构金属壳体由上层蒙皮和下层带有槽道结构的平板两部分组成，两部分材料均为纯铜T2。目前，制造异型曲面夹层结构金属壳体的方法为：将上层蒙皮和下层带有槽道结构的板料分别成形为最终的异型曲面，然后再将二者通过钎焊或扩散焊连接为夹层结构的异型曲面。该方法对待连接板料的型面贴合精度要求高，对钎焊或扩散焊工装的尺寸和形位公差精度要求高，对异型曲面成形的精度要求高。针对现有技术中异型曲面夹层结构金属壳体制造方法，经济成本较高、操作复杂，细节控制点多的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种异型曲面夹层结构金属壳体的制造方法，以解决如何降低经济成本、简化制造流程和减少细节控制点的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种异型曲面夹层结构金属壳体的制造方法，该制造方法包括如下步骤：
S1、分别加工金属壳体蒙皮和带有槽道结构的金属平板；
S2、将金属壳体蒙皮与带有槽道结构的金属平板进行焊接，形成夹层结构金属壳体；
S3、对夹层结构金属壳体进行异型曲面成型，得到异型曲面夹层结构金属壳体。
进一步地，在步骤S1中，加工金属壳体蒙皮的方法具体包括：采用激光切割或线切割方法，进行金属壳体蒙皮的下料；采用铣加工方法，对待焊接面进行加工，以去除下料切割时残留的重铸层和表面的氧化层，确保周边型面的准确度和表面的平面度。
进一步地，进行金属壳体蒙皮的下料为对纯铜蒙皮进行下料；待焊接面包括蒙皮的周边型面和上下表面。
进一步地，在步骤S1中，加工带有槽道结构的金属平板的方法具体包括：采用激光切割或线切割方法，进行带有槽道结构的金属平板的下料；采用铣加工方法，对待焊接面进行加工，以去除下料切割时残留的重铸层和表面的氧化层，确保周边型面的准确度和表面的平面度。
进一步地，进行带有槽道结构的金属平板的下料为对纯铜平板进行下料；带有槽道结构的金属平板具有蒙皮安装槽和槽道；待焊接面包括金属平板的周边型面和上下表面，以及蒙皮安装槽的周边型面和表面。
进一步地，在步骤S2中，采用扩散钎焊方法，将金属壳体蒙皮与带有槽道结构的金属平板进行焊接，形成夹层结构金属壳体。
进一步地，扩散钎焊方法具体包括：将钎料条固定在金属平板的槽道内；将金属壳体蒙皮压紧在金属平板上；将压紧的金属壳体蒙皮与金属平板进行扩散钎焊，形成夹层结构金属壳体。
进一步地，将钎料条固定在金属平板的槽道内为用粘接剂将AgCu钎料条固定在金属平板的槽道内。
进一步地，在步骤S1中，在金属壳体蒙皮上加工出两个孔，孔的位置与金属平板的槽道位置对应，以防止在将金属壳体蒙皮与金属平板进行焊接时，在夹层结构内部形成封闭腔体。
进一步地，在步骤S3中，采用模具成型方法对夹层结构金属壳体进行异型曲面成型，得到异型曲面夹层结构金属壳体。
(三)有益效果
本发明提出的异型曲面夹层结构金属壳体的制造方法，通过在平板状态下进行扩散钎焊，降低了扩散钎焊的工装设计和加工难度以及零件之间、零件与工装之间的装配难度；通过模具成形法直接将平板夹层结构成形为异型曲面夹层结构，降低了蒙皮和带槽道平板单独成形时对彼此的精度要求。通过将扩散钎焊和钣金成形技术的优化组合，实现了异型曲面夹层结构金属壳体的制造，解决了现有技术中的异型曲面夹层结构金属壳体的制造方法经济成本较高、可行性较差的技术问题，达到了降低经济成本、工艺可操作性强、对人员及工装夹具要求相对较低的技术效果。
附图说明
图1为现有技术中使用的异型曲面夹层结构金属壳体示意图；
图2为本发明实施例1的蒙皮结构示意图；
图3为本发明实施例1的带槽道平板结构示意图；
图4为本发明实施例1的夹层结构示意图；
图5为本发明实施例2的带槽道平板结构示意图；
图6为本发明实施例2的夹层结构示意图；
图7为本发明实施例2的整体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
实施例1发动机进气道冷却用铜外罩壳体的制造方法
本实施例的制造方法中，蒙皮与带槽道的平板材料为纯铜T2，蒙皮厚度为2mm，带槽道的平板厚度为6mm，钎焊用钎料为Ag-Cu，槽道和肋的宽度均为2mm，厚度为2mm。
步骤S1：采用线切割的方式完成厚度为2.5mm纯铜蒙皮的下料。采用铣加工完成待焊接面的加工，待焊接面包括蒙皮的周向立边和上下表面，厚度铣加工至2mm，以去除周边下料切割时残留的重铸层和表面的氧化层，确保周边型面的准确度和表面的平面度。在蒙皮上铣加工两个φ4mm的孔，孔的位置与槽道位置对应，如图2所示。
步骤S2：采用线切割的方式完成厚度为6mm纯铜平板的下料，具体结构如图3所示，其中槽道的宽度为4mm、深度为2mm。采用铣加工完成待焊接面的加工，待焊接面包括平板的周边型面和上下表面，以及厚度为2mm的蒙皮待安装槽的周边型面和表面，以去除周边下料切割时残留的重铸层和表面的氧化层。
步骤S3：将蒙皮和具有槽道的平板采用机械清理和超声清洗的方式，清洁待焊对接面。将厚度0.1mm的AgCu钎料箔裁剪为宽度为1.8mm的钎料条，清洗待钎焊的零件和钎料后，用粘结剂将钎料条固定在槽道上；将蒙皮盖在铺覆钎料的平板上。用平板工装压紧，并避开蒙皮上的两个φ4mm的孔，防止夹层内部形成封闭腔体。进而入炉扩散钎焊，形成如图4所示的金属平板夹层结构。
步骤S4：进行超声C扫，确定钎缝质量符合设计的指标要求。
步骤S5：将厚度为6mm的金属夹层结构金属壳体定位于凹模上，由凸模施加压力完成金属夹层结构的异型曲面成形。得到的最终结构如图1所示。
步骤S6：超声C扫焊缝质量，确保成形过程无缺陷产生。所用钎料钎焊后，应与壳体材料不形成脆性界面反应层，钎缝应以固溶体为主，避免脆性相生成。
实施例2内筒壳体的制造方法
本实施例的制造方法中，内筒壳体制造用蒙皮与带槽道平板材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti，蒙皮厚度为1mm，带槽道平板厚度为1.5mm，槽道和肋的宽度均为1.5mm，厚度为1mm。
步骤S1：采用激光切割的方式完成厚度为1mm蒙皮的下料，上下边各留2mm的余量，左右边的重铸层通过机械打磨方式去除。加工待焊接面表面，确保蒙皮的平面度及其表面粗糙度不大于0.8。
步骤S2：采用激光切割的方式完成厚度为1.5mm带槽道平板的下料，上下边各留2mm的余量，左右边的重铸层通过机械打磨方式去除。按图5所示，铣加工槽道，确保两端均为加强肋。采用磨加工待焊接面表面，确保平板的平面度及其表面粗糙度不大于0.8。
步骤S3：采用超声清洗清洁蒙皮和平板的待焊对接面；将蒙皮与平板对接后用平板工装压紧，放入扩散焊设备加压完成扩散焊，形成如图6所示金属平板夹层结构。
步骤S4：对扩散焊后的蒙皮与平板夹层结构进行超声C扫，确定钎缝质量符合设计指标要求。
步骤S5：通过卷板机将扩散焊后的平板夹层结构卷制成锥筒。
步骤S6：超声C扫焊缝质量，确保成形过程无缺陷产生。
步骤S7：采用车加工内筒壳体两端尺寸；采用铣加工蒙皮外周向排列的孔。最终得到的内筒壳体结构，如图7所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种异型曲面夹层结构金属壳体的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：
S1、分别加工金属壳体蒙皮和带有槽道结构的金属平板；
S2、将所述金属壳体蒙皮与所述带有槽道结构的金属平板进行焊接，形成夹层结构金属壳体；
S3、对所述夹层结构金属壳体进行异型曲面成型，得到所述异型曲面夹层结构金属壳体。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤S1中，加工金属壳体蒙皮的方法具体包括：采用激光切割或线切割方法，进行所述金属壳体蒙皮的下料；采用铣加工方法，对待焊接面进行加工，以去除下料切割时残留的重铸层和表面的氧化层，确保周边型面的准确度和表面的平面度。
3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述进行金属壳体蒙皮的下料为对纯铜蒙皮进行下料；所述待焊接面包括所述蒙皮的周边型面和上下表面。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤S1中，加工带有槽道结构的金属平板的方法具体包括：采用激光切割或线切割方法，进行所述带有槽道结构的金属平板的下料；采用铣加工方法，对待焊接面进行加工，以去除下料切割时残留的重铸层和表面的氧化层，确保周边型面的准确度和表面的平面度。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述进行带有槽道结构的金属平板的下料为对纯铜平板进行下料；所述带有槽道结构的金属平板具有蒙皮安装槽和槽道；所述待焊接面包括所述金属平板的周边型面和上下表面，以及所述蒙皮安装槽的周边型面和表面。
6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤S2中，采用扩散钎焊方法，将所述金属壳体蒙皮与所述带有槽道结构的金属平板进行焊接，形成夹层结构金属壳体。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述扩散钎焊方法具体包括：将钎料条固定在所述金属平板的槽道内；将所述金属壳体蒙皮压紧在所述金属平板上；将压紧的所述金属壳体蒙皮与所述金属平板进行扩散钎焊，形成夹层结构金属壳体。
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述将钎料条固定在所述金属平板的槽道内为用粘接剂将AgCu钎料条固定在所述金属平板的槽道内。
9.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤S1中，在所述金属壳体蒙皮上加工出两个孔，所述孔的位置与所述金属平板的槽道位置对应，以防止在将所述金属壳体蒙皮与所述金属平板进行焊接时，在所述夹层结构内部形成封闭腔体。
10.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤S3中，采用模具成型方法对所述夹层结构金属壳体进行异型曲面成型，得到所述异型曲面夹层结构金属壳体。
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