CN109623692B - 一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置，该装置是矩形框件，由支撑框、中间支撑板和楔形块组成。在矩形框上部横梁开左右贯通槽，放入薄壁毛细管，并在矩形框上部横梁开单孔堵头的定位槽，并和中间支撑板上的定位槽数量、位置一一对应；将矩形框上部横梁一侧开缝；同时在矩形框左侧、右侧开通孔，保证通孔位置彼此对应；在中间支撑板上表面加工左右贯通槽，在中间支撑板上表面继续加工单孔堵头的定位槽，定位槽间距均匀分布，并和支撑框上的定位槽数量、位置一一对应；在中间支撑板左右两个端面开两个盲孔，形状与楔形块保持一致；加工单孔堵头外形，在一侧端面上打沉头槽，在槽内表面开孔，开孔直径保证高温合金薄壁毛细管顺利插入。

Description

一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置
技术领域
本发明涉及一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置，它适用于高温合金薄壁毛细管钎焊后结构强度测试，给批量钎焊单根薄壁毛细管提供精确定位。属于航空宇航科学技术领域。
背景技术
强预冷高超声速飞行动力技术，成为近几年国内外研究热点领域，关键技术在于高效超预冷器的制备。强预冷高超声速飞行动力系统中预冷器，主要由高温合金薄壁毛细管排布组成核心换热单元，而核心换热单元的结构强度是衡量换热器制造的一个重要指标。高温合金薄壁毛细管钎焊后结构强度测试因此成为了整个强预冷高超声速飞行动力技术研发的重中之重。
由于高超声速飞行动力循环系统换热器的工况要求为常规换热器的10倍，其结构排布，内部压力要求均远远超过常规换热器设计指标，所以对高温合金薄壁毛细管的焊后力学性能测试的要求便高于常规换热器。而目前的钎焊连接工艺及钎焊后结构强度测试，往往是参照现有常规换热器进行，达不到高超声速飞行动力循环系统要求的压力，所以根据强预冷高超声速飞行动力系统中预冷器薄壁毛细管钎焊的特殊工况要求，需设计出一种专用钎焊支撑装置，以确保薄壁毛细管焊后可以直接进行结构强度测试，同时该装置还应具备高效性、定位准确性等特点。目前没有一个钎焊支撑装置能够满足这种要求。本发明就是提供一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置，以解决现有的问题。
发明内容
(1)目的
为确保薄壁毛细管焊后可以直接进行结构强度测试，同时提高钎焊效率，准确定位焊接位置，需设计一种用于批量钎焊单根高温合金薄壁毛细管的支撑装置，本发明就是提供一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置。
(2)技术方案
本发明是一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置，技术方案如下：
图1为一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置的装配图。它是矩形框件，主要由支撑框1、中间支撑板3和楔形块2三部分组成。它们之间的位置连接关系是：中间支撑板3位于支撑框1中部位置，通过楔形块2插承连接。
所述支撑框1，结构形式具体见图2(a)、(b)、(c)所示。通过矩形块材加工改制而成：首先加工矩形框外形，然后在矩形框上部横梁开左右贯通槽，方便放入薄壁毛细管5，并在矩形框上部横梁开单孔堵头4的定位槽，定位槽间距均匀分布，并和中间支撑板3上的定位槽数量、位置一一对应。单个矩形框可放置单根薄壁毛细管焊后结构强度测试件的数量n＝L/(l1+l2)，其中，L为单个矩形框上部横梁有效工作宽度，l1为单根薄壁毛细管焊后结构强度测试件的定位槽宽度，l2为定位槽之间的距离。最后，将矩形框上部横梁一侧开缝，方便放入待焊零件。同时在矩形框左侧、右侧开通孔，保证通孔位置彼此对应，方便楔形块2的插入。
所述中间支撑板3，可以通过圆棒材加工改制而成：首先在中间支撑板3上表面加工左右贯通槽，方便单孔堵头4的放置；其次，在中间支撑板3上表面继续加工单孔堵头4的定位槽，定位槽间距均匀分布，并和支撑框1上的定位槽数量、位置一一对应；最后，在中间支撑板3左右两个端面开两个盲孔，其形状与楔形块2保持一致，用来配合楔形块2的插入。
所述单孔堵头4，结构形式见图3。通过矩形块材加工改制而成：首先加工单孔堵头4外形，然后在一侧端面上打沉头槽，在槽内表面开孔，开孔直径保证高温合金薄壁毛细管可顺利插入，但不会脱落。
(3)优点和功效
本发明根据强预冷高超声速飞行动力系统中预冷器薄壁毛细管钎焊的特殊工况要求，提供了一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置。优点主要体现在：支撑框和中间支撑板上定位槽一一对应，装配操作简单，放置待焊部件后，可确保薄壁毛细管焊后可以直接进行结构强度测试；采用插承连接，具备高效性、定位准确性等特点。同时中间支撑板的插承位置可调，可用于不同长度的薄壁毛细管材的钎焊。
附图说明
图1是一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置装配图。
图2(a)、(b)、(c)是支撑框的结构图。
图3是单孔堵头结构图。
图4是焊接根薄壁毛细管示意图。
图中的序号和符号说明如下：
1.支撑框 2.楔形块 3.中间支撑板
4.单孔堵头 5.毛细管
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置的装配图。它是矩形框件，主要由支撑框1、中间支撑板3和楔形块2三部分组成。它们之间的位置连接关系是：中间支撑板3位于支撑框1中部位置，通过楔形块2插承连接。
所述支撑框1，结构形式具体见图2(a)、(b)、(c)所示。通过矩形块材加工改制而成：首先加工矩形框外形，矩形框的宽度决定了一次钎焊单根薄壁毛细管的数量。然后在矩形框上部横梁开左右贯通槽，方便放入薄壁毛细管5，并在矩形框上部横梁开单孔堵头4的定位槽，定位槽间距均匀分布，并和中间支撑板3上的定位槽数量、位置一一对应。最后，将矩形框上部横梁一侧开缝，方便放入待焊零件。同时在矩形框左侧、右侧开通孔，保证通孔位置彼此对应，方便楔形块2的插入。
所述中间支撑板3，可以通过圆棒材加工改制而成：首先在中间支撑板3上表面加工左右贯通槽，方便单孔堵头的放置；其次，在中间支撑板3上表面继续加工单孔堵头的定位槽，定位槽间距均匀分布，并和支撑框1上的定位槽数量、位置一一对应；最后，在中间支撑板3左右两个端面开两个盲孔，其形状与楔形块2保持一致，用来配合楔形块2的插入。
下面以焊接10根薄壁毛细管为例进行说明，见图4。
该支撑连接装置在工作时，首先放置在水平的桁架上；
第一步，根据待焊薄壁毛细管的长度(图中为60mm)，确定中间支撑板3相对于支撑框1的大概相对位置，从而确定楔形块2的待插入位置(图中为从上至下数第1个槽)。将中间支撑板3放置到从上至下数第1个槽水平位置，两端通过楔形块2与支撑框1插承连接，连接后的中间支撑板3应保持水平状态。
第二步，将单孔堵头4(10组共20个)依次放入中间支撑板3和支撑框1上部横梁的定位槽中，调整其前后位置使单孔堵头4上的孔上下对齐，从内到外依次穿入10根薄壁毛细管，并分布在上、下单孔堵头4的位置涂置钎料，整体放于真空钎焊炉中钎焊。
第三步，在焊接过程完成后，整体从真空钎焊炉中取出，将焊好的单孔强度测试结构依次从支撑框1上部横梁一侧的开缝处取出，进行单向拉伸力学性能测试。
由于单孔强度测试结构上下均有单孔堵头4，可方便直接装夹于单向拉伸力学性能测试机上，无需额外工装和装置，同时一次性可以焊接完成10根单孔强度测试结构，保证了测试数据的重复度和准确性，大大提高了测试效率。

Claims (5)

1.一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置，其特征在于：该支撑连接装置是矩形框件，由支撑框、中间支撑板和楔形块三部分组成；它们之间的位置连接关系是：中间支撑板位于支撑框中部位置，通过楔形块插承连接；
所述支撑框，通过矩形块材加工改制而成：首先加工矩形框外形，然后在矩形框上部横梁开左右贯通槽，方便放入薄壁毛细管，并在矩形框上部横梁开单孔堵头的定位槽，定位槽间距均匀分布，并和中间支撑板上的定位槽数量、位置一一对应；最后，将矩形框上部横梁一侧开缝，方便放入待焊零件；同时在矩形框左侧、右侧开通孔，保证通孔位置彼此对应，方便楔形块的插入；
所述中间支撑板，通过圆棒材加工改制而成：首先在中间支撑板上表面加工左右贯通槽，方便单孔堵头的放置；其次，在中间支撑板上表面继续加工单孔堵头的定位槽，定位槽间距均匀分布，并和支撑框上的定位槽数量、位置一一对应；最后，在中间支撑板左右两个端面开两个盲孔，形状与楔形块保持一致，用来配合楔形块的插入；
所述单孔堵头，通过矩形块材加工改制而成：首先加工单孔堵头外形，然后在一侧端面上打沉头槽，在槽内表面开孔，开孔直径保证高温合金薄壁毛细管顺利插入，不会脱落。
2.根据权利要求1所述的一种用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置，其特征在于：单个矩形框可放置单根薄壁毛细管焊后结构强度测试件的数量n＝L/(l1+l2)，其中，L为单个矩形框上部横梁有效工作宽度，l1为单根薄壁毛细管焊后结构强度测试件的定位槽宽度，l2为定位槽之间的距离。
3.一种根据权利要求1或2所述的用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置的加工方法，其特征在于：该支撑连接装置在工作时，首先放置在水平的桁架上；具体步骤如下：
第一步，根据待焊薄壁毛细管的长度，确定中间支撑板相对于支撑框的相对位置，从而确定楔形块的待插入位置；将中间支撑板放置到从上至下数第1个槽水平位置，两端通过楔形块与支撑框插承连接，连接后的中间支撑板应保持水平状态；
第二步，将单孔堵头依次放入中间支撑板和支撑框上部横梁的定位槽中，调整前后位置使单孔堵头上的孔上下对齐，从内到外依次穿入10根薄壁毛细管，并分布在上、下单孔堵头的位置涂置钎料，整体放于真空钎焊炉中钎焊；
第三步，在焊接过程完成后，整体从真空钎焊炉中取出，将焊好的单孔强度测试结构依次从支撑框上部横梁一侧的开缝处取出，进行单向拉伸力学性能测试。
4.一种根据权利要求3所述的用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置的加工方法，其特征在于：待焊薄壁毛细管的长度为60mm。
5.一种根据权利要求3所述的用于薄壁毛细管强度测试的支撑连接装置的加工方法，其特征在于：单孔堵头共10组20个。
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