CN108941875A - 一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法 - Google Patents

一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，首先测量待焊接零件的平均轴向收缩变形量以及平均径向收缩变形量，然后在待焊接零件的端面预置平均轴向收缩变形量；再在待焊接零件的焊接端的径向尺寸预置平均径向收缩变形量；最后将得到的多个待焊接零件进行首尾焊接。该加工方法根据高温合金材料电子束焊后的变形特点，采用焊前预置变形量的方法，有效解决了焊接收缩变形问题，实现了在高温合金材料薄壁机匣环形焊缝焊接的的变形控制。零件焊后的加工质量得到了显著提高。

Description

一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域，尤其是焊接领域，具体为一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法。
背景技术
目前加工的高温合金薄壁机匣常由多个薄壁环形件对接，然后采用电子束焊焊接成形。焊接前各环形件薄壁轮廓部分已加工到最终尺寸，仅在安装边和安装座部位留有余量，待焊后组件中完成最终加工。对接焊缝位于零件薄壁部位。环焊缝电子束焊接后，零件存在轴向收缩变形和径向收缩变形。轴向收缩变形使零件总高整体缩短。径向收缩变形使零件环焊缝周围的壁面沿零件径向向零件中心收缩变形，零件壁面向零件中心凹陷，导致与焊缝相邻的安装边内圆无法加工到位。对薄壁机匣零件，焊后径向收缩变形较大，导致与焊缝相邻的安装边内圆无法加工到位。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，根据高温合金材料电子束焊后的变形特点，采用焊前预置变形量的方法，有效解决了焊接收缩变形问题，实现了在高温合金材料薄壁机匣环形焊缝焊接的的变形控制。零件焊后的加工质量得到了显著提高。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，包括以下步骤：
步骤1、测量待焊接零件的平均轴向收缩变形量以及平均径向收缩变形量；
步骤2、在待焊接零件的端面预置平均轴向收缩变形量；
步骤3、在待焊接零件的焊接端的径向尺寸预置平均径向收缩变形量；
步骤4、将步骤3得到的多个待焊接零件进行首尾焊接。
优选的，步骤1中所述测量待焊接零件的平均轴向收缩变形量的具体方法如下：
步骤1.1，测量待焊接零件焊接前的轴向尺寸L1前和焊接后轴向尺寸L1后；
步骤1.2，Δ1＝L1前-L1后
其中，Δ1为单个零件的轴向收缩变形量；
步骤1.3，重复步骤1.1和步骤1.2，完成设定数量的每个零件的轴向收缩变形量测量；
步骤1.4，根据步骤1.3得到的每个零件的轴向收缩变形量，得到平均轴向收缩变形量。
优选的，步骤1中所述测量待焊接零件的平均径向收缩变形量的具体方法如下：
步骤2.1，测量待焊接零件焊接前的径向尺寸L2前和其焊接后径向尺寸L2后；
步骤2.2，Δ2＝L2前-L2后
其中，Δ2为单个零件的径向收缩变形量；
步骤2.3，重复步骤2.1和步骤2.2，完成设定数量的每个零件的径向收缩变形量测量；
步骤3.4，根据步骤2.3得到的每个零件的径向收缩变形量，得到平均径向收缩变形量。
优选的，步骤2.3中所述设定数量零件的数量为2-10件。
优选的，步骤2中预置平均轴向收缩变形量的方法为，在加工待焊接零件轴向尺寸时，将平均轴向收缩变形量预留在待焊接零件的端面上。
优选的，步骤3中预置平均径向收缩变形量的方法为，在加工待焊接零件端部时，其径向加工尺寸为设计尺寸与平均径向收缩变形量之和。
优选的，待焊接零件端部与侧壁平滑过度。
优选的，步骤3中所述多个待焊接零件的数量为2-6件。
优选的，所述平均轴向收缩变形量的方法为，将得到的每个零件的轴向收缩变形量相加，然后除以测量零件的数量；
所述平均径向收缩变形量的方法为，将得到的每个零件的径向收缩变形量相加，然后除以测量零件的数量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
该控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，通过对多个同型号的零件的测量，得到该零件焊接后的轴向变形量和径向变形量，在加工该零件时，通过预留的方法，将轴向变形量和径向变形量预置在该零件焊接端的轴向和径向，焊接后由于变形的原因，预留的变形量自然收缩，实现稳定焊缝相邻壁面及安装边内圆形状和尺寸的目的。该加工方法操作简单，有效解决了焊接收缩变形问题，提高零件焊后的加工质量。
附图说明
图1为零件焊接排布示意图；
图2为径向变形量预置示意图；
图3为轴向变形量预置示意图1；
图4为轴向变形量预置示意图2；
图5为轴向变形量预置示意图3。
图中：1、A焊接零件；2、B焊接零件；3、C焊接零件；4、D焊接零件；5、AB环焊缝；6、BC环焊缝；7、CD环焊缝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，包括以下步骤：
步骤1、测量待焊接零件的平均轴向收缩变形量，具体方法如下：
首先测量待焊接零件焊接前的轴向尺寸L1前和焊接后轴向尺寸L1后；然后Δ1＝L1前-L1后，得到待焊接零件的轴向收缩变形量，再对多个同型号的零件进行测量，得到每个零件的轴向收缩变形量，计算所有零件的轴向收缩变形量之和，根据轴向收缩变形量之和除以零件的个数，最后得到待焊接零件的平均轴向收缩变形量。
步骤2、测量待焊接零件的平均径向收缩变形量，具体方法如下：
首选测量待焊接零件焊接前的径向尺寸L2前和其焊接后径向尺寸L2后，然后Δ2＝L2前-L2后，得到待焊接零件的径向收缩变形量，再对多个同型号的零件进行测量，计算所有零件的径向收缩变形量之和，根据径向收缩变形量之和除以零件的个数，最后得到待焊接零件的平均径向收缩变形量。
步骤3、在加工待焊接零件轴向尺寸时，将平均轴向收缩变形量预留在待焊接零件的端面上。
具体方法可以将平均轴向收缩变形量预留在相互焊接的其中一个零件的焊接端面上，或将平均轴向收缩变形量均分预留在相互焊接的两个端面上。
步骤4、在加工待焊接零件端部时，其径向加工尺寸为设计尺寸与平均径向收缩变形量之和，相互焊接的两个止口的尺寸均需要预留径向收缩变形量，止口与其侧壁采用平滑过度。
步骤5、将增加了平均轴向收缩变形量和平均径向收缩变形量的多个待焊接零件，采用电子束焊进行首尾焊接形成组件。
该加工方法通过在环形零件上预置平均轴向收缩变形量和平均径向收缩变形量，实现控制薄壁零件电子束焊焊后的变形量，有效解决了焊接收缩变形问题。
实施例1
下面以多个高温合金薄壁机匣零件为例，对本申请的加工方法进行详细的说明。
如图1所示，焊接组件包括A焊接零件1、B焊接零件2、C焊接零件3和D焊接零件4。
A焊接零件1的锥壁与B焊接零件2的小端止口焊接，形成AB环焊缝5，B焊接零件2的大端止口与C焊接零件3的小端端口焊接，形成BC环焊缝6，C焊接零件3的大端端口与D焊接零件4的小端止口焊接，形成CD环焊缝7，以上焊接方式均采用电子束焊焊接。
测量轴向收缩变形量
在电子束焊接前、后，分别检测零件的轴向尺寸L1、L2，分别计算出零件焊后轴向收缩变形量Δ1、Δ2。
Δ1＝L1(焊前)-L1(焊后)；
Δ2＝L2(焊前)-L2(焊后)；
其中，Δ1是AB环焊缝5焊后的收缩量，Δ2是BC环焊缝6和CD环焊缝7焊后的收缩总量。
根据多台焊接组件的焊后轴向收缩变形量，将对应的轴向收缩变形量相加，然后计算出平均轴向收缩变形量Δ1平、Δ2平。平均轴向收缩变形量Δ1平作为A焊接零件和B焊接零件焊后轴向收缩变形量；平均轴向收缩变形量Δ2平作为B焊接零件、C焊接零件和D焊接零件、焊后轴向收缩变形总量。
测量径向收缩变形
在电子束焊接前、后，分别测量每个焊接零件焊接端部的轴向尺寸Фd前、Фd后，两者相减计算出每个焊接零件焊接端焊后轴向收缩变形量Δd。
Δd＝Фd前-Фd后
根据多台焊接组件中每个焊接零件焊接端的径向收缩变形量Δd，将对应的径向收缩变形量相加，然后计算出平均径向收缩变形量Δd平。并将该平均径向收缩变形量Δd平作为该零件焊后径向收缩变形量。
在零件上预置平均轴向收缩变形量和平均径向收缩变形量
在加工B焊接零件2时，在B焊接零件2的小端面上预留平均轴向收缩变形量Δ1平。
在加工C焊接零件3时，将Δ2平的平均轴向收缩变形量分为两份，分别预留在C焊接零件的两端，使其轴向长度边长。
根据确定的平均径向收缩变形量Δd平，在加工每一个待焊接零件的端部时，沿变形反方向在件C和零件D的焊缝止口处增加平均径向收缩变形量，其径向加工尺寸为设计尺寸与平均径向收缩变形量之和，端部与侧壁采用平滑过度，并且保证壁厚不变。
按照该方法分别加工A焊接零件的一个焊接端、B焊接零件的两个焊接端、B焊接零件的两个焊接端和D焊接零件的一个焊接端。
将预置了平均轴向收缩变形量和平均径向收缩变形量的零件A焊接零件、B焊接零件、B焊接零件和D焊接零件采用电子束焊首尾焊接形成焊接成组件。
该加工方法根据高温合金材料电子束焊后的变形特点，采用焊前预置变形量的方法，有效解决了焊接收缩变形问题，实现了在高温合金材料薄壁机匣环形焊缝焊接的的变形控制。零件焊后的加工质量得到了显著提高。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、测量待焊接零件的平均轴向收缩变形量以及平均径向收缩变形量；
步骤2、在待焊接零件的端面预置平均轴向收缩变形量；
步骤3、在待焊接零件的焊接端的径向尺寸预置平均径向收缩变形量；
步骤4、将步骤3得到的多个待焊接零件进行首尾焊接。
2.根据权利要求1所述一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，其特征在于，步骤1中所述测量待焊接零件的平均轴向收缩变形量的具体方法如下：
步骤1.1，测量待焊接零件焊接前的轴向尺寸L1前和焊接后轴向尺寸L1后；
步骤1.2，Δ1＝L1前-L1后
其中，Δ1为单个零件的轴向收缩变形量；
步骤1.3，重复步骤1.1和步骤1.2，完成设定数量的每个零件的轴向收缩变形量测量；
步骤1.4，根据步骤1.3得到的每个零件的轴向收缩变形量，得到平均轴向收缩变形量。
3.根据权利要求2所述一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，其特征在于，步骤1.3中所述设定数量零件的数量为2-10件。
4.根据权利要求1所述一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，其特征在于，步骤1中所述测量待焊接零件的平均径向收缩变形量的具体方法如下：
步骤2.1，测量待焊接零件焊接前的径向尺寸L2前和其焊接后径向尺寸L2后；
步骤2.2，Δ2＝L2前-L2后
其中，Δ2为单个零件的径向收缩变形量；
步骤2.3，重复步骤2.1和步骤2.2，完成设定数量的每个零件的径向收缩变形量测量；
步骤3.4，根据步骤2.3得到的每个零件的径向收缩变形量，得到平均径向收缩变形量。
5.根据权利要求4所述一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，其特征在于，步骤2.3中所述设定数量零件的数量为2-10件。
6.根据权利要求1所述一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，其特征在于，步骤2中预置平均轴向收缩变形量的方法为，在加工待焊接零件轴向尺寸时，将平均轴向收缩变形量预留在待焊接零件的端面上。
7.根据权利要求1所述一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，其特征在于，步骤3中预置平均径向收缩变形量的方法为，在加工待焊接零件端部时，其径向加工尺寸为设计尺寸与平均径向收缩变形量之和。
8.根据权利要求7所述一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，其特征在于，待焊接零件端部与侧壁平滑过度。
9.根据权利要求1所述一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，其特征在于，步骤3中所述多个待焊接零件的数量为2-6件。
10.根据权利要求2或3任意一项所述一种控制环形薄壁机匣焊接变形量的加工方法，其特征在于，所述平均轴向收缩变形量的方法为，将得到的每个零件的轴向收缩变形量相加，然后除以测量零件的数量；
所述平均径向收缩变形量的方法为，将得到的每个零件的径向收缩变形量相加，然后除以测量零件的数量。
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