CN108115003A - 一种多层钣金焊接件高温陶瓷型面校形工装及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多层钣金焊接件高温陶瓷型面校形工装及方法，校形工装包括支座销(2)、上型块(3)、下型块(1)、调整垫圈(6)、压紧套环(4)和斜契块(5)。热校形时，将0.15mm厚度牛皮纸隔离陶瓷层，将零件轻放热校形夹具中，将16个压紧套环(4)装配到上型块(3)的第一通孔位置上，在支座销(2)上装上厚度一致的调整垫圈(6)，然后将带压紧套环(4)的上型块(3)装到零件的另一面，再将斜契块(5)装到支座销(2)的楔形槽内，通过对斜契块(5)的移动来实现上下型块以及压紧套环(4)对零件的压紧，之后装炉温度随炉升温，加热时间30～40min，最后温度850℃，延续时间2.0～2.5h，随炉冷却后出炉。

Description

一种多层钣金焊接件高温陶瓷型面校形工装及方法
技术领域
本发明是用于多层钣金焊接件高温陶瓷型面校形方法，组件组合零件多，形状复杂，涉及工艺种类多，焊接和陶瓷等工艺，发明属于钣金焊接技术领域。
背景技术
安装环是环形火焰筒头部的一个环形组合件(如图1)，该零件由5个高温合金零件焊接而成，其中有4个零件为薄壁钣金件，1个零件为环形机械加工件，端面环为带翻边的GH3044钣金成型件，端面环上焊接了内外加强环和安装边，安装环位于火焰筒体头部，工作时组件处于高温燃气区域，因此要求在表面涂有W300高温陶瓷涂层，以提高耐高温能力。
安装环在火焰筒的结构中，起到连接火焰筒内外环形成燃烧的环形通道的作用，在安装环的端面上，还分布16个均布的长圆孔，用于安装火焰筒的涡流器。根据产品设计图可知，安装环由多种材料类型和结构组成，工艺涉及冲压焊接，陶瓷等内容，结构呈环状，端面为6°的锥面，组件要求在组件底部16处长圆孔位置处，要求单个Φ55尺寸区域内表面平面度不大于0.1。端面环与内外加强环采用多点接触焊接，端面环结构为板金成型零件，工艺上多层钣金焊后组件变形较大，尺寸偏差达到5～8mm，特别是内表面陶瓷后变形一般都大于3以上，组件的刚性和强度特别大，常规校正方式很难实现零件设计要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种多层钣金焊接件高温陶瓷型面校形工装及方法，解决多层钣金焊接火焰筒安装环高温磁漆后变形问题，同时降低了工人的劳动强度，减少了零件的加工周期，提高零件的加工质量和生产效率，工艺上保证了产品加工的可行性和稳定性。
本发明的技术方案如下：
一种多层钣金焊接件高温陶瓷型面校形工装，包括支座销、上型块、下型块、调整垫圈、压紧套环和斜契块；
所述上型块为一环形件，其上表面和下表面之间有一夹角，且沿着环形件的圆周方向开有轴线垂直于下表面的第一通孔；
所述下型块为一环形件，其上表面和下表面之间有一夹角，且沿着环形件的圆周方向开有第二通孔，第二通孔包括轴线垂直于下型块上表面的上孔和轴线垂直于下型块下表面的下孔，上孔和下孔连通，上孔和下孔轴线的夹角等于上型块的上表面和下表面之间的夹角，上孔的孔径小于下孔的孔径；
所述支座销包括依次相连且外径依次减小的头部、定位圆柱段和锁紧段，锁紧段上开有楔形槽；
所述压型套环为圆环件，其上表面和下表面之间有一夹角，其内环直径大于锁紧段外径，其外环直径小于上型块的第一通孔内径。
所述压紧套环的厚度大于第一通孔的深度。
所述压紧套环下表面有一条与压紧套环同轴的环形槽，环形槽的外径大于等于定位圆柱段外径。
所述定位圆柱段的长度大于下型块上表面的上孔的深度。
所述定位圆柱段与压紧套环的环形槽之间设置有调整垫圈。
一种采用上述校形工装的校形方法：采用牛皮纸隔离零件的陶瓷层，将零件轻放热校形夹具的下型块中，将压紧套环装配到上型块的第一通孔位置上，在支座销定位圆柱段上装上厚度一致的调整垫圈，然后将带压紧套环的上型块装到零件的另一面，再将斜契块装到支座销的楔形槽内，通过对斜契块的移动实现上型块、下型块以及压紧套环对零件的压紧，装炉温度随炉升温，加热时间30～40min，最后温度850℃，延续时间2.0～2.5h，随炉冷却后出炉。
所述牛皮纸的厚度为0.15mm。
陶瓷经烧结后呈致密的脆性状态，其延伸率很小，在很小的变形情况下都很容易脱落，所以，如果主体校正变形量大，无论是压制，冲击还是柔性校正都会产生陶瓷的脱落。
本发明是基于现有方法中产生的变形存在的情况下，采用了高温陶瓷加工强制限位等方法，并有效解决了此类多孔分布，多层钣金焊接复杂环形薄壁零件的高温陶瓷过程中的变形问题，但此类零件高温烧结时还存在一些不确定因素，强行限位状态不能彻底解决组件变形，后续校正磁漆破损的问题，难以保证零件的最终尺寸和形状要求。为了保证零件的型面到达局部型面精度0.1，且陶瓷表面无脱落，型面稳定，不存在延迟变形等技术要求设计了相应的夹具的校形方法。
未使用本发明的方法前，虽然喷涂高温陶瓷时采用陶瓷限位方法，后用手工方式校正零件的变形达到0.2以下，但陶瓷后零件在不同位置翘曲变形，采用手工等刚性校正方法，零件会出现掉瓷现象，掉瓷有2～3mm的块状，甚至线状掉瓷。
陶瓷后热校形工艺实现了高精度陶瓷型面校形，解决了因机械校正磁漆破损问题，同时降低了工人的劳动强度，减少了零件的加工周期，提高零件的生产效率。本发明的校正方法大大提高了零件加工效率，减轻工人手工校正的劳动强度，特别是零件无陶瓷脱落，完全保证了产品设计要求。
附图说明
图1是安装环结构图；
图2是夹具剖面示意图；
图3、图4和图5分别是上型块俯视、A-A截面和B-B截面示意图；
图6和图7为下型块俯视及剖面图；
图8为夹具俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本测试方法进行详细说明：
安装环陶瓷后变形的解决方案是在立足于陶瓷工艺中零件因高温烧结产生变形而提出的技术改进方法，对陶瓷后校正方法进行改进。减少手工校正工作量和减少或避免陶瓷脱落是本发明的目标，在掌握零件加工工艺路线过程及其在生产现场表现出来的问题后，针对这些问题提出解决方案，并在生产中试验验证。
高温陶瓷喷涂烧结必须在高温下进行，现行喷涂工艺是在陶瓷时对产品进行固定，采用相应的装配夹具，保证组件在固定的形状下喷涂和烧结，采用陶瓷夹具固定是目前解决陶瓷变形比较有效的工艺方法，陶瓷喷涂并经过高温烧结后组件的变形不大于0.8，圆周型面有40～50％表面与量具间隙不大于0.5，未能完全达到设计图要求0.1mm平面度要求，工艺上采取还需进一步控制。
为彻底解决陶瓷后设计要求涡流器安装处平面度0.1，工艺上采用陶瓷后热定型，为此设计并制造了热校形工装，其目的是限制热处理时组件状态，夹具装置结构如图2和图8所示，包括支座销2、上型块3、下型块1、调整垫圈6、压紧套环4和斜契块5；如图3，图4和图5，上型块3为一环形件，其上表面和下表面之间有一6°夹角，且沿着环形件的圆周方向开有轴线垂直于下表面的第一通孔；如图6和图7，下型块1为一环形件，其上表面和下表面之间有一6°夹角，且沿着环形件的圆周方向开有第二通孔，第二通孔包括轴线垂直于下型块1上表面的上孔和轴线垂直于下型块1下表面的下孔，上孔和下孔连通，上孔和下孔轴线的夹角等于上型块3的上表面和下表面之间的夹角，上孔的孔径小于下孔的孔径；支座销2包括依次相连且外径依次减小的头部、定位圆柱段和锁紧段，锁紧段上开有楔形槽；压型套环4为圆环件，其上表面和下表面之间有一6°夹角，其内环直径大于锁紧段外径，其外环直径小于上型块3的第一通孔内径。陶瓷后热定型严格控制温度，随炉升温850℃，保温2～2.5H，随炉冷却。由于装夹过程是夹具与零件直接接触，接触面陶瓷由于外力作用下，挤压变形，容易导致焊点处陶瓷局部脱落，需将零件与夹具接触面硬接触，变为软接触，采用0.15mm厚度牛皮纸隔离陶瓷层，安装热定型夹具，进行热定型工序，最终达到产品的尺寸要求，整个型面无陶瓷的脱落。
如图1所示，为待加工零件的结构示意图，加工路线图为加工方法为：接触焊接衬板及加强环—热处理—吹砂—焙烧—校正—轻微吹砂—涂W300高温磁漆—热校形—安装涡流器。为解决涂高温磁漆后变形，具体方法实施如下：
1.检查：检查设备与仪表，且应在有效使用期内，检查零件表面应无机械损伤、磁漆层完整；
2.安装夹具：如图2和图8所示，将0.15mm厚度牛皮纸隔离陶瓷层，将零件轻放热校形夹具中，将16个压紧套环4装配到上型块3的第一通孔位置上，在支座销2上装上厚度一致的调整垫圈6，然后将带压紧套环4的上型块3装到零件的另一面，再将斜契块5装到支座销2的楔形槽内，通过对斜契块5的移动来实现上下型块以及套环对零件的压紧。
3.陶瓷后热校形：将零件装入夹具中后，调整热校形参数，装炉且温度随炉升温，加热时间30～40min，最后温度850℃，延续时间2.0～2.5h，随炉冷却后出炉；
4.出炉检查：拆掉夹具，对零件进行外观检查，检查零件磁漆质量，在量具上检查型面设计图纸要求。

Claims (7)

1.一种多层钣金焊接件高温陶瓷型面校形工装，其特征在于：包括支座销(2)、上型块(3)、下型块(1)、调整垫圈(6)、压紧套环(4)和斜契块(5)；
所述上型块(3)为一环形件，其上表面和下表面之间有一夹角，且沿着环形件的圆周方向开有轴线垂直于下表面的第一通孔；
所述下型块(1)为一环形件，其上表面和下表面之间有一夹角，且沿着环形件的圆周方向开有第二通孔，第二通孔包括轴线垂直于下型块(1)上表面的上孔和轴线垂直于下型块(1)下表面的下孔，上孔和下孔连通，上孔和下孔轴线的夹角等于上型块(3)的上表面和下表面之间的夹角，上孔的孔径小于下孔的孔径；
所述支座销(2)包括依次相连且外径依次减小的头部、定位圆柱段和锁紧段，锁紧段上开有楔形槽；
所述压型套环(4)为圆环件，其上表面和下表面之间有一夹角，其内环直径大于锁紧段外径，其外环直径小于上型块(3)的第一通孔内径。
2.根据权利要求1所述的多层钣金焊接件高温陶瓷型面校形工装，其特征在于：
所述压紧套环(4)的厚度大于第一通孔的深度。
3.根据权利要求1所述的多层钣金焊接件高温陶瓷型面校形工装，其特征在于：
所述压紧套环(4)下表面有一条与压紧套环(4)同轴的环形槽，环形槽的外径大于等于定位圆柱段外径。
4.根据权利要求1所述的多层钣金焊接件高温陶瓷型面校形工装，其特征在于：
所述定位圆柱段的长度大于下型块(1)上表面的上孔的深度。
5.根据权利要求3所述的多层钣金焊接件高温陶瓷型面校形工装，其特征在于：
所述定位圆柱段与压紧套环(4)的环形槽之间设置有调整垫圈(6)。
6.一种采用权利要求1、2、3、4或5所述的校形工装的校形方法，其特征在于：采用牛皮纸隔离零件的陶瓷层，将零件轻放热校形夹具的下型块(1)中，将压紧套环(4)装配到上型块(3)的第一通孔位置上，在支座销(2)定位圆柱段上装上厚度一致的调整垫圈(6)，然后将带压紧套环(4)的上型块(3)装到零件的另一面，再将斜契块(5)装到支座销(2)的楔形槽内，通过对斜契块(5)的移动实现上型块(3)、下型块(1)以及压紧套环(4)对零件的压紧，装炉温度随炉升温，加热时间30～40min，最后温度850℃，延续时间2.0～2.5h，随炉冷却后出炉。
7.根据权利要求6所述的校形方法，其特征在于：所述牛皮纸的厚度为0.15mm。
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